用于驱动IGBT的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于驱动高功率IGBT的单电源的设备。该设备包括：栅极驱动器IC，其被配置为供应用于驱动IGBT的信号；外部电容器，其连接在IGBT的栅极与发射极之间；信号反相器，其被配置为对栅极驱动器IC的输出信号进行反相；以及开关，其被配置为响应于信号反相器的输出信号而对外部电容器供电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于驱动IGBT的设备，更特别地涉及一种用于驱动高功率IGBT的单电源的设备。
技术介绍
作为一种功率半导体，IGBT(绝缘栅双极型晶体管)主要广泛用于300V或更高的电压区域中，尤其用于高效率高速度功率系统中。双电源或单电源用于这种IGBT。双电源是指使用正(+)电压作为接通电压并且使用负(-)电压作为断开电压来驱动IGBT元件的电源。双电源具有的优点在于它可以不考虑由米勒电容和杂散电感引起的寄生接通电压，然而它从安装成本和空间的视角来看具有缺点。对比之下，单电源是指使用正(+)电压作为接通电压并且使用零(0)电压作为断开电压的电源。单电源从安装成本和空间的视角来看具有优点，因为它需要使用较少数量的元件，然而它具有的缺点在于可能会由米勒电容和杂散电感引起寄生接通效应。图1是示出了常规IGBT单电源驱动器的解释性视图，并且图2是用于解释由图1的IGBT单电源驱动器引起的寄生接通效应的图形。参考图1和2，当IGBT的集电极-发射极电压Vce升高时，由集电极-栅极米勒电容产生电流Icg。集电极-栅极电流Icg能够根据下面的等式1来获得。[等式1]Icg＝Ccg×(dVce/dt)集电极-栅极电流Icg由栅极电阻器Rg转换成电压。如由图2中的虚线所指示的，能够看到，在集电极-发射极电压Vce的上升沿处生成归因于栅极电阻器Rg的寄生电压P。另外，存在寄生电压P可能无意地接通IGBT的问题。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术的方面在于提供一种用于驱动高功率IGBT的设备。本专利技术不限于上述方面，并且本领域技术人员将从下面的描述清楚地理解本专利技术的其他方面。另外，应当理解，本专利技术的各方面和优势能够由权利要求书中阐述的元件和其组合来实现。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于驱动IGBT的设备，其包括：栅极驱动器IC，其被配置为供应用于驱动IGBT的信号；外部电容器，其连接在IGBT的栅极与发射极之间；信号反相器，其被配置为对栅极驱动器IC的输出信号进行反相；以及开关，其被配置为响应于信号反相器的输出信号而对外部电容器供电。在一些实施例中，开关可以在栅极驱动器IC的输出信号具有高电平时打开外部电容器，并且可以在栅极驱动器IC的输出信号具有低电平时使外部电容器短路。在一些实施例中，在栅极驱动器IC的输出信号具有高电平时，IGBT可以被接通并且开关可以被断开。在一些实施例中，在栅极驱动器IC的输出信号具有低电平时，IGBT可以被断开，开关可以响应于从信号反相器供应的具有高电平的输出信号而被接通，并且外部电容器可以用经由被接通的开关供电来充电。在一些实施例中，信号反相器可以包括NOT门。在一些实施例中，信号反相器包括用于输出经反相的信号的开关元件。[本专利技术的优势]根据本专利技术的一个实施例，能够防止归因于典型IGBT单电源驱动器中包含的栅极-发射极电容器的额外功耗。因此，能够提供一种IGBT单电源驱动器，其能够在没有额外的消耗的情况下防止寄生接通电压发生，由此允许驱动器以更高的稳定性和效率进行操作。附图说明图1是示出了常规IGBT单电源驱动器的解释性视图。图2是用于解释由图1的IGBT单电源驱动器引起的寄生接通效应的图形。图3是示出了典型IGBT单电源驱动器的解释性视图。图4是示出了根据本专利技术的一个实施例的IGBT单电源驱动器的解释性视图。图5是示出了根据本专利技术的另一实施例的IGBT单电源驱动器的解释性视图。图6是用于解释被施加到根据本专利技术的实施例的IGBT单电源驱动器的信号波形的图形。具体实施方式在下文中，将参考附图详细描述本专利技术的各方面、特征和优势，使得本领域技术人员能够容易滴实践本专利技术的技术构思。在本专利技术的下面的详细描述中，关于相关功能或构造的详尽描述将在认为那些功能和/或构造可能不必要地使本专利技术的主旨模糊不清的情况下被省略。现在将参考附图详细描述本专利技术的一些优选实施例。在各附图中，相同的或相似的元件由相同的附图标记指示。图3是示出了典型IGBT单电源驱动器的解释性视图。参考图3，提供了典型IGBT单电源驱动器以克服参考图1和图2描述的问题，并且该典型IGBT单电源驱动器包括用于通过IGBT栅极端施加控制信号的栅极驱动器IC。栅极驱动器IC含有具有主动米勒钳位功能的钳位端310。另外，外部电容器(Cge_ext)320被置于IGBT的栅极与发射极之间。作为参考，主动米勒钳位功能是指以主动的方式减少由存在于IGBT的栅极与漏极之间的米勒电容产生的电振动的功能。即，通过防止在通过栅极驱动器IC的钳位端310对电流Icg进行放电的同时通过外部电容器320的充电/放电生成寄生接通电压，IGBT单电源驱动器用于在没有归因于寄生接通电压的生成的故障的情况下被驱动。因此，因为IGBT的驱动的稳定性随着外部电容器320的电容的增大得到改善，所以电路可以被配置以便通过电容器的并行连接使外部电容器320的电容最大化。然而，在这种情况下，除了用于接通/断开IGBT的功率，还需要对外部电容器320进行充电/放电的功率。换言之，能够根据下面的等式2来获得用于仅驱动IGBT元件的功率Pg。[等式2]Pg＝V×Qg×fc其中，V是驱动电压，Qg是栅极电荷，并且fc是开关频率。然而，当添加了图3中示出的外部电容器320时，根据下面的等式3来获得由IGBT单电源驱动器需要的功率Pg。[等式3]Pg＝(V×Qg×fc)+(Cge×fc×V2)其中，Cge是栅极-发射极电容。即，如图3所示的典型IGBT单电源驱动器需要用于对电容器320的栅极-发射极1进行充电/放电的功率。图4是示出了根据本专利技术的一个实施例的IGBT单电源驱动器的解释性视图。参考图4，除了如图3所示的典型IGBT单电源驱动器之外，根据本专利技术的一个实施例的IGBT单电源驱动器还包括连接到栅极驱动器IC的输出端的信号反相器430和用于与信号反相器430的输出信号一致地开关施加到外部电容器420的功率的开关440。栅极驱动器IC输出与输入控制信号一致的IGBT的驱动信号。从栅极驱动器IC输出的驱动信号经由开关元件Q1和Q2以及栅极电阻器Rg被输入到IGBT元件的栅极端。在这种情况下，如早前所描述的，电流Icg在IGBT的集电极与栅极之间流动并经由栅极电阻器Rg被转换成寄生接通电压。如以上所描述的，提出了如图3所示的IGBT单电源驱动器来克服该问题。该IGBT单电源驱动器防止在经由栅极驱动器IC的钳位端对电流Icg进行放电的同时通过外部电容器的充电/放电生成寄生接通电压。因此，IGBT单电源驱动器用于在没有归因于寄生接通电压的生成的故障的情况下被驱动。然而，上述典型IGBT单电源驱动器需要用于驱动外部电容器的额外功率。为了克服这个问题，如图4所示，除了上述典型IGBT单电源驱动器之外，根据本专利技术的一个实施例的IGBT单电源驱动器包括信号反相器430(例如NOT门等等)和开关440(例如晶体管)。更具体地，根据本专利技术的一个实施例的IGBT单电源驱动器包括连接在IGBT的栅极G与发射极E之间的外部电容器420，用于对栅极驱动器IC的输出信号进行反相的信号反相器430以及用于基于信号反相器430的输出信号来对外部电容器420供电的开关440。换言之，连接到栅极驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动IGBT的设备，包括：栅极驱动器IC，其被配置为供给用于驱动所述IGBT的信号；所述设备包括：外部电容器，其连接在所述IGBT的栅极与发射极之间；信号反相器，其被配置为对所述栅极驱动器IC的输出信号进行反相；以及开关，其被配置为响应于所述信号反相器的输出信号而对所述外部电容器供电。

【技术特征摘要】
2015.06.04 KR 10-2015-00791021.一种用于驱动IGBT的设备，包括：栅极驱动器IC，其被配置为供给用于驱动所述IGBT的信号；所述设备包括：外部电容器，其连接在所述IGBT的栅极与发射极之间；信号反相器，其被配置为对所述栅极驱动器IC的输出信号进行反相；以及开关，其被配置为响应于所述信号反相器的输出信号而对所述外部电容器供电。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述开关在所述栅极驱动器IC的所述输出信号具有高电平时打开所述外部电容器，并且在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金光云，
申请(专利权)人：LS产电株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR