CN107070186A - 一种igbt栅极电阻可变电路 - Google Patents

一种igbt栅极电阻可变电路 Download PDF

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王剑
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    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters

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Abstract

本发明公开了一种IGBT栅极电阻可变电路，包括IGBT驱动电路、第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、场效应管、IGBT；所述第一电阻为IGBT栅极电阻；所述场效应管为N沟道增强型；所述IGBT驱动电路经由正、负极接线端输出驱动电压，驱动电压为正用于开通IGBT，驱动电压为负用于关断IGBT；IGBT驱动电路的正极与第一电阻的一端及场效应管的源极相连；IGBT驱动电路的负极与IGBT的发射极、第二电阻的一端及第二二极管的阴极相连；场效应管的栅极与第二电阻的另一端及第二二极管的阳极相连；第一电阻的另一端与IGBT的栅极及第一二极管的阳极相连；场效应管的漏极与第一二极管的阴极相连。本发明与现有技术相比，优点是IGBT的关断状态不会受到集电极‑发射极间高频电压分量的影响。

Description

一种IGBT栅极电阻可变电路
技术领域
本发明涉及开关电源技术,具体涉及一种IGBT驱动电路与IGBT栅极之间串联电阻可变电路，IGBT即指绝缘栅双极型晶体管。
技术背景
IGBT广泛应用于各类开关电源，在IGBT驱动电路与IGBT栅极之间通常都要串入一个电阻即栅极电阻来调整IGBT的开关特性，如图1所示Rg就是栅极电阻，但此电阻的存在不利于IGBT的可靠关断：当IGBT驱动电路输出负压即经由栅极电阻使IGBT栅极电压低于发射极电压时，IGBT应处于关断状态，但此时IGBT所承受的电压，即IGBT的集电极和发射极之间的电压一般并不稳定，往往包含高频分量，由于密勒效应，其中的高频电压会传递到IGBT的栅极，且由于栅极电阻对IGBT驱动电路的输出有一定的隔离作用，使得IGBT栅极与发射极之间的电压有可能由负变正，从而导致IGBT由关断变为开通。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种简单电路在IGBT被关断后将栅极电阻短路，从而避免栅极电阻妨碍驱动电路对IGBT的关断作用。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种IGBT栅极电阻可变电路，包括IGBT驱动电路、第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、场效应管、IGBT；所述第一电阻为IGBT栅极电阻；所述场效应管为N沟道增强型；所述IGBT驱动电路经由正、负极接线端(以下正、负极接线端也分别简称为正极、负极)输出驱动电压，驱动电压为正(即正极电位高于负极电位)用于开通IGBT，驱动电压为负(即正极电位低于负极电位)用于关断IGBT；IGBT驱动电路的正极与第一电阻的一端及场效应管的源极相连；IGBT驱动电路的负极与IGBT的发射极、第二电阻的一端及第二二极管的阴极相连；场效应管的栅极与第二电阻的另一端及第二二极管的阳极相连；第一电阻的另一端与IGBT的栅极及第一二极管的阳极相连；场效应管的漏极与第一二极管的阴极相连。
本发明与现有技术相比，优点是驱动电路输出负压关断IGBT后，栅极电阻被短路，因而消除了密勒效应，使得IGBT的关断状态不会受到集电极-发射极间高频电压分量的影响。
附图说明
图1为IGBT栅极与驱动电路之间串联电阻的常用技术原理图。
图2为本发明所述一种IGBT栅极电阻可变电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图2所示，本发明实施例所述的一种IGBT栅极电阻可变电路，包括IGBT驱动电路、第一电阻Rg、第二电阻R、第一二极管D1、第二二极管D2、场效应管Q及IGBT；第一电阻Rg为IGBT栅极电阻；场效应管Q为N沟道增强型；IGBT驱动电路经由正极和负极接线端输出驱动电压；IGBT驱动电路的正极与第一电阻Rg的一端及场效应管Q的源极相连；IGBT驱动电路的负极与IGBT的发射极、第二电阻R的一端及第二二极管D2的阴极相连；场效应管的栅极与第二电阻R2的另一端及第二二极管D2的阳极相连；第一电阻Rg的另一端与IGBT的栅极及第一二极管D1的阳极相连；场效应管Q的漏极与第一二极管D1的阴极相连。
本实施例上述电路的工作原理如下：当IGBT驱动电路输出正电压，即其正极电位高于负极电位时，此正电压经由第一电阻Rg加到IGBT的栅极与发射极之间，从而开通IGBT，第一二极管D1阻止了此正电压经由场效应管Q加到IGBT的栅极，同时此正电压经由第二电阻R与第二二极管D2的并联电路加到场效应管Q的源极和栅极之间，即栅极与源极之间是负电压，使场效应管Q截止，且由于第二二极管D2正向导通，故能迅速使场效应管Q进入截止状态，从而保证IGBT开通时场效应管Q总是截止的；当IGBT驱动电路输出负电压，即其正极电位低于负极电位时，此负电压经由第一电阻Rg加到IGBT的栅极和发射极之间，从而关断IGBT，同时此负电压使第二二极管D2截止，故此负电压只能经由第二电阻R给场效应管Q栅-源极间电容充电，场效应管Q要等到此电容上的电压即栅源电压达到开启阈值时，才会由截止变为导通，第二电阻R阻值的选取原则是在IGBT关断之后尽快使场效应管Q导通，从而使得IGBT驱动电路输出的负电压可经由场效应管Q与第一二极管D1的串联支路加到IGBT的栅极与发射极之间，由于此支路的导通电阻要远小于IGBT栅极电阻Rg，相当于将IGBT驱动电路输出的负电压直接加到IGBT的栅极和发射极之间，故能减小甚至消除IGBT集电极与发射极之间电压高频分量对IGBT栅极与发射极间电压的密勒效应，提高IGBT的关断可靠性；作为场效应管Q和第一二极管D1，应选用导通电阻小的元件；IGBT驱动电路输出的正电压一般约为15伏，负电压一般在-5～-15伏之间。
以上所述实施例只为本发明较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种IGBT栅极电阻可变电路，其特征在于：包括IGBT驱动电路、第一电阻(Rg)、第二电阻(R)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、场效应管(Q)及IGBT；所述第一电阻(Rg)为IGBT栅极电阻；所述场效应管(Q)为N沟道增强型；所述IGBT驱动电路经由正极和负极接线端输出驱动电压；所述IGBT驱动电路的正极与第一电阻(Rg)的一端及场效应管(Q)的源极相连；IGBT驱动电路的负极与IGBT的发射极、第二电阻(R)的一端及第二二极管(D2)的阴极相连；场效应管的栅极与第二电阻(R2)的另一端及第二二极管(D2)的阳极相连；第一电阻(Rg)的另一端与IGBT的栅极及第一二极管(D1)的阳极相连；场效应管(Q)的漏极与第一二极管(D1)的阴极相连。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT栅极电阻可变电路，其特征在于：所述IGBT驱动电路输出正电压时，使IGBT开通，输出负电压时使IGBT关断。
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