2024年2月20日发(作者：费莫浩思)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号
CN 104953991 A
(43)申请公布日(43)申请公布日
2015.09.30(21)申请号 2.8(22)申请日 2015.06.23(71)申请人东南大学地址210096 江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人肖华锋 兰科(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204代理人窦贤宇(51).H03K 17/08(2006.01)H03K 17/567(2006.01)权利要求书1页 说明书4页 附图3页(54)发明名称带电平自举和电荷泵电路的双N-MOSFET推动级的IGBT驱动电路及时序控制方法(57)摘要本发明公开了一种带电平自举和电荷泵电路的双N-MOSFET推动级的IGBT驱动电路及时序控制方法，驱动电路包括自举电路、电荷泵电路、双N-MOSFET半桥推动级电路和短路保护电路；其中，所述自举电路包括电平自举电路、自举电容Cboot及自举二极管D1；电荷泵电路包括自激振荡电路和二极管D2；双N-MOSFET半桥推动级电路由上端N-MOSFET开关管S1与下端N-MOSFET开关管S2串联构成；短路保护支路由电阻Rsoft与N-MOSFET开关管S3构成。本发明降低了整个驱动器电路的损耗且降低了电路成本；短路保护电路可准确控制IGBT短路故障时电流下降速率，降低IGBT关断尖峰电压。 C N
1 0 4 9 5 3 9 9 1
A
CN 104953991 A权 利 要 求 书1/1页1.一种带电平自举和电荷泵电路的双N-MOSFET推动级的IGBT驱动电路，其特征在于，包括自举电路(1)、电荷泵电路(2)、双N-MOSFET半桥推动级电路(3)和短路保护电路(4)。2.如权利要求1所述的带电平自举和电荷泵电路的双N-MOSFET推动级的IGBT驱动电路，其特征在于：所述自举电路(1)包括电平自举电路、自举电容Cboot及自举二极管D1；电荷泵电路(2)包括自激振荡电路和二极管D2；双N-MOSFET半桥推动级电路(3)由上端N-MOSFET开关管S1与下端N-MOSFET开关管S2串联构成；短路保护支路(4)由电阻Rsoft与N-MOSFET开关管S3构成；电平自举电路输入为驱动控制信号，输出分别连接所述上端N-MOSFET开关管S1和下端N-MOSFET开关管S2的门极；电荷泵电路通过二极管D2连接所述自举电容Cboot，在上端N-MOSFET开关管S1导通时给自举电容Cboot充电；所述上端N-MOSFET开关管S1的门极与自举电路输出连接，漏极与电源VCC连接，所述下端N-MOSFET开关管S2的门极连接自举电路输出引脚，源极连接电源VEE，上端N-MOSFET开关管S1的源极与下端N-MOSFET开关管S2的漏极及自举电容Cboot连接，该连接点和门极电阻Rg的一端相连，门极电阻Rg的另一端连接IGBT门极，电阻Rsoft的一端与IGBT门极相连，电阻Rsoft的另一端和开关管S3的漏极相连，开关管S3的源极和地相连，门极与保护控制信号相连。3.权利要求2所述的带电平自举和电荷泵电路的双N-MOSFET推动级的IGBT驱动电路的短路保护时序控制方法，其特征在于，当IGBT正常工作时，双N-MOSFET驱动级电路的上端N-MOSFET开关管S1及下端N-MOSFET开关管S2根据驱动信号指令互补导通，短路保护电路的N-MOSFET开关管S3截止；当驱动信号为低时，下端N-MOSFET开关管S2导通，上端N-MOSFET开关管S1关断，自举电容通过V1、自举二极管D1、自举电容Cboot、下端N-MOSFET开关管S2回路进行充电，VGE＝VEE，IGBT关断；当驱动信号为高时，上端N-MOSFET开关管S1导通，下端N-MOSFET开关管S2关断，自举电容通过电荷泵电路、二极管D2、自举电容Cboot回路进行充电，VGE＝VCC，IGBT导通；当IGBT出现短路过流故障时，双N-MOSFET驱动级电路的上端N-MOSFET开关管S1及下端N-MOSFET开关管S2根据指令进行关断，短路保护支路N-MOSFET开关管S3导通，IGBT门极电荷通过电阻Rsoft放电，门极电压VGE缓慢下降，降低IGBT关断速度，从而实现IGBT短路保护。2
CN 104953991 A说 明 书1/4页带电平自举和电荷泵电路的双N-MOSFET推动级的IGBT驱动电路及时序控制方法技术领域本发明属于电力半导体器件驱动技术领域，尤其是一种采用双N-MOSFET推动级的大功率IGBT驱动电路。[0001]
背景技术随着市场对大功率变换器的需求日益旺盛，如新能源、电气化轨道交通的兴起，中高压大功率IGBT(绝缘栅双极型晶体管)得到广泛应用。与低压小功率IGBT不同，中高压大功率IGBT运行条件更为恶劣，对驱动电路抗干扰能力要求更高，如果IGBT由于复杂的电磁环境不能可靠地开通或关断，易引起短路故障或工作在线性区造成损耗过大而损坏；在短路故障发生时，流过IGBT的电流可达额定电流的4倍，由于主电路寄生电感的存在，如果采取硬关断的方式，会在IGBT集-射极产生极大的尖峰电压，导致IGBT过压损坏。[0003]
如图1所示，现有的由NPN与PNP构成的推挽式推动级驱动电路包括NPN三极管Q1和PNP三极管Q2，这两个三极管基极并接，基极输入驱动信号指令，发射极也并接，发射极的并接点经门极电阻与IGBT门极相连，三极管Q1集电极连接VCC，三极管Q2集电极连接VEE，上述传统推动级电路能可靠的开通或关断IGBT。[0004]
但是，由于在IGBT的开通关断过程中三极管工作在线性区，损耗较大；且在实际应用中由于单个三极管芯片电流较小，对于驱动大功率IGBT需多个并联，增加了驱动电路板面积。当IGBT发生短路故障时，为了控制短路故障时IGBT的关断速度，降低关断尖峰电压，当前已公开了部分解决方案，该技术能降低IGBT短路故障时的关断速度，但在进行短路保护时同时有两条支路导通，不利于准确控制IGBT的关断速度，参数设计难度较大。[0002]
发明内容发明目的：提供一种采用双N-MOSFET推动级的大功率IGBT驱动电路，以克服现有技术存在的上述缺陷。[0006]
技术方案：一种采用双N-MOSFET推动级的大功率IGBT驱动电路，包括自举电路、电荷泵电路、双N-MOSFET半桥推动级电路和短路保护电路；[0007]
其中，所述自举电路包括电平自举电路、自举电容Cboot及自举二极管D1；电荷泵电路包括自激振荡电路和二极管D2；双N-MOSFET半桥推动级电路由上端N-MOSFET开关管S1与下端N-MOSFET开关管S2串联构成；短路保护支路由电阻Rsoft与N-MOSFET开关管S3构成；[0008]
电平自举电路输入为驱动控制信号，输出分别连接所述上端N-MOSFET开关管S1和下端N-MOSFET开关管S2的门极；[0005]
电荷泵电路通过二极管D2连接所述自举电容Cboot，在上端N-MOSFET开关管S1导通时给自举电容Cboot充电；[0010]
所述上端N-MOSFET开关管S1的门极与自举电路输出连接，漏极与电源VCC连[0009]
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CN 104953991 A说 明 书2/4页接，所述下端N-MOSFET开关管S2的门极连接自举电路输出引脚，源极连接电源VEE，上端N-MOSFET开关管S1的源极与下端N-MOSFET开关管S2的漏极及自举电容Cboot连接，该连接点和门极电阻Rg的一端相连，门极电阻Rg的另一端连接IGBT门极，[0011]
电阻Rsoft的一端与IGBT门极相连，电阻Rsoft的另一端和开关管S3的漏极相连，开关管S3的源极和地相连，门极与保护控制信号相连。[0012]
工作原理：上述自举电路与电荷泵电路为双N-MOSFET推动级电路的驱动电路，电平自举电路完成信号调理、上端N-MOSFET开关管S1和下端N-MOSFET开关管S2的控制；上端N-MOSFET开关管S1与下端N-MOSFET开关管S2互补导通，在下端N-MOSFET开关管S2导通时通过V1→自举二极管D1→自举电容Cboot回路对自举电容充电，上端N-MOSFET开关管S1导通时，其门极电压为自举电容Cboot的电压。[0013]
在低频应用场合，自举电容电压不能维持上端N-MOSFET开关管S1导通，引入电荷泵电路，在上端N-MOSFET开关管S1导通阶段给自举电容充电，维持S1门极电压，提高电路的可靠性、扩大了电路应用场合。[0014]
上述IGBT短路保护电路采用与门极连接的第三条支路方法，通过电阻Rsoft与开关管S3连接IGBT门极与地，同时配合双N-MOSFET推动级电路，在短路故障发生时，S1、S2断开，而短路保护支路开关管S3导通，门极电荷通过Rsoft→S3→GND回路放电，由于Rsoft大于门极电阻Rg且短路保护支路与地连接，可降低IGBT关断速度，同时也就降低了IGBT尖峰电压。[0015]
进一步的，上述带电平自举和电荷泵电路的双N-MOSFET推动级的IGBT驱动电路的短路保护时序控制方法，[0016]
当IGBT正常工作时，双N-MOSFET驱动级电路的上端N-MOSFET开关管S1及下端N-MOSFET开关管S2根据驱动信号指令互补导通，短路保护电路的N-MOSFET开关管S3截止；[0017]
当驱动信号为低时，下端N-MOSFET开关管S2导通，上端N-MOSFET开关管S1关断，自举电容通过V1、自举二极管D1、自举电容Cboot、下端N-MOSFET开关管S2回路进行充电，VGE＝VEE，IGBT关断；[0018]
当驱动信号为高时，上端N-MOSFET开关管S1导通，下端N-MOSFET开关管S2关断，自举电容通过电荷泵电路、二极管D2、自举电容Cboot回路进行充电，VGE＝VCC，IGBT导通；[0019]
当IGBT出现短路过流故障时，双N-MOSFET驱动级电路的上端N-MOSFET开关管S1及下端N-MOSFET开关管S2根据指令进行关断，短路保护支路N-MOSFET开关管S3导通，IGBT门极电荷通过电阻Rsoft放电，门极电压VGE缓慢下降，降低IGBT关断速度，从而实现IGBT短路保护。[0020]
有益效果：本发明降低了整个驱动器电路的损耗且降低了电路成本；短路保护电路可准确控制IGBT短路故障时电流下降速率，降低IGBT关断尖峰电压。附图说明图1是现有的由NPN与PNP构成的推挽式推动级驱动电路示意图。[0022]
图2是带自举电路与电荷泵电路的双N-MOSFET驱动级的IGBT驱动电路示意图。[0023]
图3为各开关管工作逻辑示意图。[0021]
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CN 104953991 A[0024]
说 明 书3/4页图4为该驱动器测试平台电路示意图。[0025]
图5a为与驱动开关管工作逻辑相对应的功率开关管工作波形图。[0026]
图5b为功率开关管正常运行时波形图。[0027]
图5c为功率开关管短路故障时波形图。[0028]
附图标记：Udc——母线直流电压；L——负载电感；Cdc——支撑电容；S1～S3——驱动开关管及驱动信号；T1～T2——功率开关管；SC——短路故障信号；VGE——功率开关管门极电压；IC——功率开关管集电极电流；VCE——功率开关管集-射极电压。具体实施方式[0029]
图1描述了本发明驱动电路的结构，它主要包括自举电路、电荷泵电路、双N-MOSFET半桥推动级电路和短路保护电路。[0030]
其中，所述自举电路包括电平自举电路、自举电容Cboot及自举二极管D1，输入为驱动控制信号，输出分别连接双N-MOSFET推动级电路的上端N-MOSFET开关管S1和下端N-MOSFET开关管S2门极。[0031]
电荷泵电路通过二极管D2连接自举电容Cboot，在上端N-MOSFET开关管S1导通时给自举电容充电；双N-MOSFET推动级电路包括上端N-MOSFET开关管S1和下端N-MOSFET开关管S2，上端N-MOSFET开关管S1的门极与自举电路输出连接，漏极与电源VCC连接，下端N-MOSFET开关管S2的门极连接自举电路输出引脚，源极连接电源VEE，上端N-MOSFET开关管S1的源极与下端N-MOSFET开关管S2的漏极及自举电容连接，该连接点和门极电阻Rg的一端相连。[0032]
门极电阻Rg的另一端连接IGBT门极，短路保护电路包括电阻Rsoft和N-MOSFET开关管S3，电阻Rsoft的一端与IGBT门极相连，电阻Rsoft的另一端和N-MOSFET开关管S3的漏极相连，N-MOSFET开关管S3的源极和地相连，门极与保护控制信号相连。[0033]
图3为本发明驱动电路各开关管工作逻辑，当IGBT正常工作时，双N-MOSFET驱动级电路的上端N-MOSFET开关管S1及下端N-MOSFET开关管S2根据驱动信号指令互补导通，短路保护电路的N-MOSFET开关管S3截止；当驱动信号为低时，下端N-MOSFET开关管S2导通，上端N-MOSFET开关管S1关断，自举电容Cboot通过V1→D1→Cboot→S2回路进行充电，VGE＝VEE，IGBT关断；当驱动信号为高时，上端N-MOSFET开关管S1导通，下端N-MOSFET开关管S2关断，自举电容通过电荷泵电路→D2→Cboot回路进行充电，VGE＝VCC，IGBT导通。[0034]
当IGBT出现短路过流故障时，双N-MOSFET驱动级电路的开关管S1及S2根据指令进行关断，短路保护支路N-MOSFET开关管S3导通，IGBT门极电荷通过电阻Rsoft放电，门极电压VGE缓慢下降，降低IGBT关断速度，从而实现IGBT短路保护。[0035]
图4为测试该驱动器的实验平台，Udc为直流电源，Cdc为直流母线支撑电容，T1、T2为功率开关管，T1一直保持关断状态，T2接本发明驱动电路，负载电感L分别连接T1的集电极与发射极。当T2导通时，直流电压加载电感两端，T2集电极电流线性增加；当T2关断时，电感电流通过T1的反向并联二极管续流。图5a至图5c为与驱动开关管工作逻辑相对应的功率开关管工作波形图，与前面所述理论分析一致。[0037]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实[0036]
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CN 104953991 A说 明 书4/4页施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。6
CN 104953991 A说 明 书 附 图1/3页图1图27
CN 104953991 A说 明 书 附 图2/3页图3图48
CN 104953991 A说 明 书 附 图3/3页图5a图5b图5c9
2024年2月20日发(作者：费莫浩思)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号
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(43)申请公布日(43)申请公布日
2015.09.30(21)申请号 2.8(22)申请日 2015.06.23(71)申请人东南大学地址210096 江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人肖华锋 兰科(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204代理人窦贤宇(51).H03K 17/08(2006.01)H03K 17/567(2006.01)权利要求书1页 说明书4页 附图3页(54)发明名称带电平自举和电荷泵电路的双N-MOSFET推动级的IGBT驱动电路及时序控制方法(57)摘要本发明公开了一种带电平自举和电荷泵电路的双N-MOSFET推动级的IGBT驱动电路及时序控制方法，驱动电路包括自举电路、电荷泵电路、双N-MOSFET半桥推动级电路和短路保护电路；其中，所述自举电路包括电平自举电路、自举电容Cboot及自举二极管D1；电荷泵电路包括自激振荡电路和二极管D2；双N-MOSFET半桥推动级电路由上端N-MOSFET开关管S1与下端N-MOSFET开关管S2串联构成；短路保护支路由电阻Rsoft与N-MOSFET开关管S3构成。本发明降低了整个驱动器电路的损耗且降低了电路成本；短路保护电路可准确控制IGBT短路故障时电流下降速率，降低IGBT关断尖峰电压。 C N
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CN 104953991 A权 利 要 求 书1/1页1.一种带电平自举和电荷泵电路的双N-MOSFET推动级的IGBT驱动电路，其特征在于，包括自举电路(1)、电荷泵电路(2)、双N-MOSFET半桥推动级电路(3)和短路保护电路(4)。2.如权利要求1所述的带电平自举和电荷泵电路的双N-MOSFET推动级的IGBT驱动电路，其特征在于：所述自举电路(1)包括电平自举电路、自举电容Cboot及自举二极管D1；电荷泵电路(2)包括自激振荡电路和二极管D2；双N-MOSFET半桥推动级电路(3)由上端N-MOSFET开关管S1与下端N-MOSFET开关管S2串联构成；短路保护支路(4)由电阻Rsoft与N-MOSFET开关管S3构成；电平自举电路输入为驱动控制信号，输出分别连接所述上端N-MOSFET开关管S1和下端N-MOSFET开关管S2的门极；电荷泵电路通过二极管D2连接所述自举电容Cboot，在上端N-MOSFET开关管S1导通时给自举电容Cboot充电；所述上端N-MOSFET开关管S1的门极与自举电路输出连接，漏极与电源VCC连接，所述下端N-MOSFET开关管S2的门极连接自举电路输出引脚，源极连接电源VEE，上端N-MOSFET开关管S1的源极与下端N-MOSFET开关管S2的漏极及自举电容Cboot连接，该连接点和门极电阻Rg的一端相连，门极电阻Rg的另一端连接IGBT门极，电阻Rsoft的一端与IGBT门极相连，电阻Rsoft的另一端和开关管S3的漏极相连，开关管S3的源极和地相连，门极与保护控制信号相连。3.权利要求2所述的带电平自举和电荷泵电路的双N-MOSFET推动级的IGBT驱动电路的短路保护时序控制方法，其特征在于，当IGBT正常工作时，双N-MOSFET驱动级电路的上端N-MOSFET开关管S1及下端N-MOSFET开关管S2根据驱动信号指令互补导通，短路保护电路的N-MOSFET开关管S3截止；当驱动信号为低时，下端N-MOSFET开关管S2导通，上端N-MOSFET开关管S1关断，自举电容通过V1、自举二极管D1、自举电容Cboot、下端N-MOSFET开关管S2回路进行充电，VGE＝VEE，IGBT关断；当驱动信号为高时，上端N-MOSFET开关管S1导通，下端N-MOSFET开关管S2关断，自举电容通过电荷泵电路、二极管D2、自举电容Cboot回路进行充电，VGE＝VCC，IGBT导通；当IGBT出现短路过流故障时，双N-MOSFET驱动级电路的上端N-MOSFET开关管S1及下端N-MOSFET开关管S2根据指令进行关断，短路保护支路N-MOSFET开关管S3导通，IGBT门极电荷通过电阻Rsoft放电，门极电压VGE缓慢下降，降低IGBT关断速度，从而实现IGBT短路保护。2
CN 104953991 A说 明 书1/4页带电平自举和电荷泵电路的双N-MOSFET推动级的IGBT驱动电路及时序控制方法技术领域本发明属于电力半导体器件驱动技术领域，尤其是一种采用双N-MOSFET推动级的大功率IGBT驱动电路。[0001]
背景技术随着市场对大功率变换器的需求日益旺盛，如新能源、电气化轨道交通的兴起，中高压大功率IGBT(绝缘栅双极型晶体管)得到广泛应用。与低压小功率IGBT不同，中高压大功率IGBT运行条件更为恶劣，对驱动电路抗干扰能力要求更高，如果IGBT由于复杂的电磁环境不能可靠地开通或关断，易引起短路故障或工作在线性区造成损耗过大而损坏；在短路故障发生时，流过IGBT的电流可达额定电流的4倍，由于主电路寄生电感的存在，如果采取硬关断的方式，会在IGBT集-射极产生极大的尖峰电压，导致IGBT过压损坏。[0003]
如图1所示，现有的由NPN与PNP构成的推挽式推动级驱动电路包括NPN三极管Q1和PNP三极管Q2，这两个三极管基极并接，基极输入驱动信号指令，发射极也并接，发射极的并接点经门极电阻与IGBT门极相连，三极管Q1集电极连接VCC，三极管Q2集电极连接VEE，上述传统推动级电路能可靠的开通或关断IGBT。[0004]
但是，由于在IGBT的开通关断过程中三极管工作在线性区，损耗较大；且在实际应用中由于单个三极管芯片电流较小，对于驱动大功率IGBT需多个并联，增加了驱动电路板面积。当IGBT发生短路故障时，为了控制短路故障时IGBT的关断速度，降低关断尖峰电压，当前已公开了部分解决方案，该技术能降低IGBT短路故障时的关断速度，但在进行短路保护时同时有两条支路导通，不利于准确控制IGBT的关断速度，参数设计难度较大。[0002]
发明内容发明目的：提供一种采用双N-MOSFET推动级的大功率IGBT驱动电路，以克服现有技术存在的上述缺陷。[0006]
技术方案：一种采用双N-MOSFET推动级的大功率IGBT驱动电路，包括自举电路、电荷泵电路、双N-MOSFET半桥推动级电路和短路保护电路；[0007]
其中，所述自举电路包括电平自举电路、自举电容Cboot及自举二极管D1；电荷泵电路包括自激振荡电路和二极管D2；双N-MOSFET半桥推动级电路由上端N-MOSFET开关管S1与下端N-MOSFET开关管S2串联构成；短路保护支路由电阻Rsoft与N-MOSFET开关管S3构成；[0008]
电平自举电路输入为驱动控制信号，输出分别连接所述上端N-MOSFET开关管S1和下端N-MOSFET开关管S2的门极；[0005]
电荷泵电路通过二极管D2连接所述自举电容Cboot，在上端N-MOSFET开关管S1导通时给自举电容Cboot充电；[0010]
所述上端N-MOSFET开关管S1的门极与自举电路输出连接，漏极与电源VCC连[0009]
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CN 104953991 A说 明 书2/4页接，所述下端N-MOSFET开关管S2的门极连接自举电路输出引脚，源极连接电源VEE，上端N-MOSFET开关管S1的源极与下端N-MOSFET开关管S2的漏极及自举电容Cboot连接，该连接点和门极电阻Rg的一端相连，门极电阻Rg的另一端连接IGBT门极，[0011]
电阻Rsoft的一端与IGBT门极相连，电阻Rsoft的另一端和开关管S3的漏极相连，开关管S3的源极和地相连，门极与保护控制信号相连。[0012]
工作原理：上述自举电路与电荷泵电路为双N-MOSFET推动级电路的驱动电路，电平自举电路完成信号调理、上端N-MOSFET开关管S1和下端N-MOSFET开关管S2的控制；上端N-MOSFET开关管S1与下端N-MOSFET开关管S2互补导通，在下端N-MOSFET开关管S2导通时通过V1→自举二极管D1→自举电容Cboot回路对自举电容充电，上端N-MOSFET开关管S1导通时，其门极电压为自举电容Cboot的电压。[0013]
在低频应用场合，自举电容电压不能维持上端N-MOSFET开关管S1导通，引入电荷泵电路，在上端N-MOSFET开关管S1导通阶段给自举电容充电，维持S1门极电压，提高电路的可靠性、扩大了电路应用场合。[0014]
上述IGBT短路保护电路采用与门极连接的第三条支路方法，通过电阻Rsoft与开关管S3连接IGBT门极与地，同时配合双N-MOSFET推动级电路，在短路故障发生时，S1、S2断开，而短路保护支路开关管S3导通，门极电荷通过Rsoft→S3→GND回路放电，由于Rsoft大于门极电阻Rg且短路保护支路与地连接，可降低IGBT关断速度，同时也就降低了IGBT尖峰电压。[0015]
进一步的，上述带电平自举和电荷泵电路的双N-MOSFET推动级的IGBT驱动电路的短路保护时序控制方法，[0016]
当IGBT正常工作时，双N-MOSFET驱动级电路的上端N-MOSFET开关管S1及下端N-MOSFET开关管S2根据驱动信号指令互补导通，短路保护电路的N-MOSFET开关管S3截止；[0017]
当驱动信号为低时，下端N-MOSFET开关管S2导通，上端N-MOSFET开关管S1关断，自举电容通过V1、自举二极管D1、自举电容Cboot、下端N-MOSFET开关管S2回路进行充电，VGE＝VEE，IGBT关断；[0018]
当驱动信号为高时，上端N-MOSFET开关管S1导通，下端N-MOSFET开关管S2关断，自举电容通过电荷泵电路、二极管D2、自举电容Cboot回路进行充电，VGE＝VCC，IGBT导通；[0019]
当IGBT出现短路过流故障时，双N-MOSFET驱动级电路的上端N-MOSFET开关管S1及下端N-MOSFET开关管S2根据指令进行关断，短路保护支路N-MOSFET开关管S3导通，IGBT门极电荷通过电阻Rsoft放电，门极电压VGE缓慢下降，降低IGBT关断速度，从而实现IGBT短路保护。[0020]
有益效果：本发明降低了整个驱动器电路的损耗且降低了电路成本；短路保护电路可准确控制IGBT短路故障时电流下降速率，降低IGBT关断尖峰电压。附图说明图1是现有的由NPN与PNP构成的推挽式推动级驱动电路示意图。[0022]
图2是带自举电路与电荷泵电路的双N-MOSFET驱动级的IGBT驱动电路示意图。[0023]
图3为各开关管工作逻辑示意图。[0021]
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CN 104953991 A[0024]
说 明 书3/4页图4为该驱动器测试平台电路示意图。[0025]
图5a为与驱动开关管工作逻辑相对应的功率开关管工作波形图。[0026]
图5b为功率开关管正常运行时波形图。[0027]
图5c为功率开关管短路故障时波形图。[0028]
附图标记：Udc——母线直流电压；L——负载电感；Cdc——支撑电容；S1～S3——驱动开关管及驱动信号；T1～T2——功率开关管；SC——短路故障信号；VGE——功率开关管门极电压；IC——功率开关管集电极电流；VCE——功率开关管集-射极电压。具体实施方式[0029]
图1描述了本发明驱动电路的结构，它主要包括自举电路、电荷泵电路、双N-MOSFET半桥推动级电路和短路保护电路。[0030]
其中，所述自举电路包括电平自举电路、自举电容Cboot及自举二极管D1，输入为驱动控制信号，输出分别连接双N-MOSFET推动级电路的上端N-MOSFET开关管S1和下端N-MOSFET开关管S2门极。[0031]
电荷泵电路通过二极管D2连接自举电容Cboot，在上端N-MOSFET开关管S1导通时给自举电容充电；双N-MOSFET推动级电路包括上端N-MOSFET开关管S1和下端N-MOSFET开关管S2，上端N-MOSFET开关管S1的门极与自举电路输出连接，漏极与电源VCC连接，下端N-MOSFET开关管S2的门极连接自举电路输出引脚，源极连接电源VEE，上端N-MOSFET开关管S1的源极与下端N-MOSFET开关管S2的漏极及自举电容连接，该连接点和门极电阻Rg的一端相连。[0032]
门极电阻Rg的另一端连接IGBT门极，短路保护电路包括电阻Rsoft和N-MOSFET开关管S3，电阻Rsoft的一端与IGBT门极相连，电阻Rsoft的另一端和N-MOSFET开关管S3的漏极相连，N-MOSFET开关管S3的源极和地相连，门极与保护控制信号相连。[0033]
图3为本发明驱动电路各开关管工作逻辑，当IGBT正常工作时，双N-MOSFET驱动级电路的上端N-MOSFET开关管S1及下端N-MOSFET开关管S2根据驱动信号指令互补导通，短路保护电路的N-MOSFET开关管S3截止；当驱动信号为低时，下端N-MOSFET开关管S2导通，上端N-MOSFET开关管S1关断，自举电容Cboot通过V1→D1→Cboot→S2回路进行充电，VGE＝VEE，IGBT关断；当驱动信号为高时，上端N-MOSFET开关管S1导通，下端N-MOSFET开关管S2关断，自举电容通过电荷泵电路→D2→Cboot回路进行充电，VGE＝VCC，IGBT导通。[0034]
当IGBT出现短路过流故障时，双N-MOSFET驱动级电路的开关管S1及S2根据指令进行关断，短路保护支路N-MOSFET开关管S3导通，IGBT门极电荷通过电阻Rsoft放电，门极电压VGE缓慢下降，降低IGBT关断速度，从而实现IGBT短路保护。[0035]
图4为测试该驱动器的实验平台，Udc为直流电源，Cdc为直流母线支撑电容，T1、T2为功率开关管，T1一直保持关断状态，T2接本发明驱动电路，负载电感L分别连接T1的集电极与发射极。当T2导通时，直流电压加载电感两端，T2集电极电流线性增加；当T2关断时，电感电流通过T1的反向并联二极管续流。图5a至图5c为与驱动开关管工作逻辑相对应的功率开关管工作波形图，与前面所述理论分析一致。[0037]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实[0036]
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CN 104953991 A说 明 书4/4页施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。6
CN 104953991 A说 明 书 附 图1/3页图1图27
CN 104953991 A说 明 书 附 图2/3页图3图48
CN 104953991 A说 明 书 附 图3/3页图5a图5b图5c9