IGBT的控制装置和控制方法、芯片及电路制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电子信息领域，公开了一种IGBT的控制装置和控制方法、芯片及电路，该控制装置包括：电压采样模块，用于采集所述IGBT的集电极电压；电流采样模块，用于采集所述IGBT的输出电流；以及控制模块，用于：比较输入控制信号和预设控制信号阈值；以及基于比较结果，根据所述电流采样模块采集的所述输出电流或所述电压采集模块采集的所述集电极电压和所述输入控制信号确定输入至所述IGBT的栅极的输入电压。藉此，实现了对IGBT的栅极进行控制。实现了对IGBT的栅极进行控制。实现了对IGBT的栅极进行控制。

【技术实现步骤摘要】
IGBT的控制装置和控制方法、芯片及电路


[0001]本专利技术涉及电子信息领域，尤其涉及IGBT驱动领域，具体地涉及一种IGBT的控制装置和控制方法、芯片及电路。

技术介绍

[0002]功率开关器件绝缘栅双极型晶体管IGBT，由于其高功率密度，高耐压等性能被广泛应用于能源的产生、转换、传输、消耗整个产业链，是未来世界能源基础设施建设的关键。这对其开关性能提出了很高要求，如开关时间、开关损耗等。传统设计中，IGBT驱动采用固定的栅极电阻来降低开关时的电流和电压过冲，但不同的IGBT功率器件，其开通和关断所对应的最佳电阻值不同，所以不同的IGBT需要不同的电阻，增大了板级设计的工作量，另外导致板级灵活度较低。
[0003]为了实现更好的IGBT开关性能，近年来各种主动栅极控制技术被不断提出。与传统纯电阻栅极控制相比，主动栅极控制技术可以在开通或关断过程中，主动地调节栅极驱动电流，实现开关时间、开关损耗和开关过冲的性能均衡，从而可以更灵活，更高性能的调节。
[0004]主动栅极控制可以大致分为开环控制和闭环控制两种类型，闭环控制性能一般优于开环控制。现有技术中，主动栅极控制包括以下方面。1)用于改善IGBT开关过冲的主动栅极控制技术，使用比较器检测IGBT漏源电流及漏源电压，当达到判决门限后控制驱动电路降低电流，以降低过冲；但此种方法依旧需要挑选合适的栅极电阻。2)使用恒流源组进行栅极控制以降低过冲；但需要构造逻辑电路控制恒流源组，结构较为复杂。3)通过测量IGBT的集电极电压和栅极电压使用逻辑电路自动控制IGBT开关，但其需要十分复杂的逻辑电路。4)使用分级电流关断IGBT防止电压过冲，但是其为开环控制通用性不高且没有对IGBT开通进行优化。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例的目的是提供一种IGBT的控制装置和控制方法、芯片及电路，其可解决或至少部分解决上述的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术实施例的一方面提供一种IGBT的控制装置，该控制装置包括：电压采样模块，用于采集所述IGBT的集电极电压；电流采样模块，用于采集所述IGBT的输出电流；以及控制模块，用于：比较输入控制信号和预设控制信号阈值；以及基于比较结果，根据所述电流采样模块采集的所述输出电流或所述电压采集模块采集的所述集电极电压和所述输入控制信号确定输入至所述IGBT的栅极的输入电压。
[0007]可选地，所述控制模块包括：比较模块，与所述电压采样模块和所述电流采样模块连接，用于：比较所述输入控制信号和所述预设控制信号阈值；在所述输入控制信号超过所述预设控制信号阈值的情况下，控制形成电流负反馈电路以使得根据所述输出电流和所述输入控制信号确定所述输入电压，其中，所述电流负反馈电路包括所述IGBT的源极和栅极、
所述电流采样模块、所述比较模块和输入电压确定模块；以及在所述输入控制信号未超过所述预设控制信号阈值的情况下，控制形成电压负反馈电路以使得根据所述集电极电压和所述输入控制信号确定所述输入电压，其中，所述电压负反馈电路包括所述IGBT的漏极和栅极、所述电压采样模块、所述比较模块和所述输入电压确定模块；以及所述输入电压确定模块，与所述比较模块连接，用于根据所述输出电流或所述集电极电压和所述输入控制信号确定所述输入电压。
[0008]可选地，所述比较模块还用于对所述输出电流或所述集电极电压进行调整，其中，所述输入电压确定模块根据所述输出电流或所述集电极电压和所述输入控制信号确定所述输入电压为根据调整后的输出电流或集电极电压和所述输入信号确定所述输入电压。
[0009]可选地，所述输入电压确定模块根据所述输出电流或所述集电极电压和所述输入控制信号确定所述输入电压包括：根据所述输出电流或所述集电极电压和所述输入控制信号的差距确定所述输入电压。
[0010]可选地，所述输入电压确定模块为误差放大器。
[0011]相应地，本专利技术实施例的另一方面提供一种IGBT的控制方法，该控制方法包括：比较输入控制信号和预设控制信号阈值；以及基于比较结果，根据所述IGBT的输出电流或所述IGBT的集电极电压和所述输入控制信号确定输入至所述IGBT的栅极的输入电压。
[0012]可选地，基于比较结果根据所述IGBT的输出电流或所述IGBT的集电极电压和所述输入控制信号确定输入至所述IGBT的栅极的输入电压包括：在所述输入控制信号超过所述预设控制信号阈值的情况下，控制形成电流负反馈电路以使得根据所述输出电流和所述输入控制信号确定所述输入电压，其中，所述电流负反馈电路包括所述IGBT的源极和栅极、电流采样模块、比较模块和输入电压确定模块，所述电流采样模块用于采集所述IGBT的输出电流，所述比较模块用于比较输入控制信号和预设控制信号阈值及控制形成所述电流负反馈电路或电压负反馈电路，所述输入电压确定模块用于根据所述输出电流或所述集电极电压和所述输入控制信号确定所述输入电压；以及在所述输入控制信号未超过所述预设控制信号阈值的情况下，控制形成所述电压负反馈电路以使得根据所述集电极电压和所述输入控制信号确定所述输入电压，其中，所述电压负反馈电路包括所述IGBT的漏极和栅极、所述电压采样模块、所述比较模块和所述输入电压确定模块，所述电压采样模块用于采集所述IGBT的集电极电压。
[0013]此外，本专利技术实施例的另一方面还提供一种芯片，该芯片包括：上述的控制装置。
[0014]另外，本专利技术实施例的另一方面还提供一种电路，该电路包括：上述的控制装置。
[0015]通过上述技术方案，比较输入控制信号和预设控制信号阈值，基于比较结果根据IGBT的输出电流或集电极电压和输入控制信号确定输入至IGBT的栅极的输入电压，如此，实现了对IGBT的栅极进行控制。此外，在确定输入至IGBT的栅极的输入电压时不需要考虑栅极电阻，不需要挑选合适的栅极电阻；不需要使用恒流源组，不需要构造逻辑电路控制恒流源组，结构简单；仅需要采集集电极电压和输出电流及比较输入控制信号和预设控制信号阈值，即可确定输入至IGBT的栅极的输入电压，不需要复杂的逻辑电路；在确定输入至IGBT的栅极的输入电压需要根据IGBT的输出电流或集电极电压，也就是通过IGBT的输出电流或集电极电压的闭环反馈控制输入至IGBT的栅极的输入电压，改善了通用性，对IGBT的开关进行了优化。
附图说明
[0016]图1是本专利技术一实施例提供的IGBT的控制装置的结构框图；以及
[0017]图2是本专利技术另一实施例提供的IGBT的控制装置的电路连接示意图。
[0018]附图标记说明
[0019]1电压采样模块2控制模块
[0020]3电流采样模块
具体实施方式
[0021]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0022]本专利技术实施例的一个方面提供一种IGBT的控制装置。
[0023]图1是本专利技术一实施例提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT的控制装置，其特征在于，该控制装置包括：电压采样模块，用于采集所述IGBT的集电极电压；电流采样模块，用于采集所述IGBT的输出电流；以及控制模块，用于：比较输入控制信号和预设控制信号阈值；以及基于比较结果，根据所述电流采样模块采集的所述输出电流或所述电压采集模块采集的所述集电极电压和所述输入控制信号确定输入至所述IGBT的栅极的输入电压。2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：比较模块，与所述电压采样模块和所述电流采样模块连接，用于：比较所述输入控制信号和所述预设控制信号阈值；在所述输入控制信号超过所述预设控制信号阈值的情况下，控制形成电流负反馈电路以使得根据所述输出电流和所述输入控制信号确定所述输入电压，其中，所述电流负反馈电路包括所述IGBT的源极和栅极、所述电流采样模块、所述比较模块和输入电压确定模块；以及在所述输入控制信号未超过所述预设控制信号阈值的情况下，控制形成电压负反馈电路以使得根据所述集电极电压和所述输入控制信号确定所述输入电压，其中，所述电压负反馈电路包括所述IGBT的漏极和栅极、所述电压采样模块、所述比较模块和所述输入电压确定模块；以及所述输入电压确定模块，与所述比较模块连接，用于根据所述输出电流或所述集电极电压和所述输入控制信号确定所述输入电压。3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述比较模块还用于对所述输出电流或所述集电极电压进行调整，其中，所述输入电压确定模块根据所述输出电流或所述集电极电压和所述输入控制信号确定所述输入电压为根据调整后的输出电流或集电极电压和所述输入信号确定所述输入电压。4.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述输入电压确定模块根据所述输出电流或所述集电极电压和所述输入控制信号确定所述输入电压包括：根据所述输...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵亚利，解尧明，沈美根，刘芳，付振，赵扬，李东镁，梁英宗，邵瑾，孟庆萌，常泽洲，
申请(专利权)人：北京芯可鉴科技有限公司国网山西省电力公司电力科学研究院国网山西省电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：