基于di/dt的IGBT驱动保护及监测电路设计

发布时间：2024-02-03 00:41

　　功率器件是电力电子行业的核心单元,IGBT以其低功耗和高可靠性在高电压、大电流和高速开关领域有着独到的优势,逐渐代替GTR和功率MOSFET,在电力电子、家用电器、开关电源等领域应用广泛。IGBT功率模块的失效会对整个电力电子设备造成重大影响,有可能对生产生活造成巨大损失,检测出失效故障,保证IGBT功率模块的正常工作,具有十分重要的社会价值和意义。IPM的出现将IGBT功率模块和驱动保护电路高度集成,ADC的快速发展为IGBT工作数据采集和存储提供了便利条件。本文首先分析了IGBT的基本结构,对IGBT的工作原理和开关特性进行了介绍,针对IGBT开关过程,设计了基于di/dt的IGBT驱动保护及监测电路。首先在前期设计的基础上完成大功率IGBT驱动保护电路版图设计,用以流片封装,针对带分流器结构的IGBT驱动,在采集分流器上的电压信号后,经放大微分处理后,根据开关特性中电流的变化选择出合适的栅驱动电压,完成驱动电路的设计,保护电路的设计采用VCE退饱和检测和di/dt检测相结合的方法。完成了监测芯片中高速ADC的设计和部分模块版图设计,用于监测开关过程寄生电感上的电压,将其转换成数字...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外发展现状
    1.3 论文主要研究内容及章节安排
2 IGBT的结构及工作原理
    2.1 IGBT的基本结构及工作原理
    2.2 IGBT的静态特性
    2.3 IGBT的动态特性
    2.4 现有IGBT驱动方法分析
    2.5 小结
3 IGBT驱动保护电路仿真与设计
    3.1 驱动方式设计及整体结构
    3.2 驱动模块仿真与设计
        3.2.1 带隙基准
        3.2.2 放大电路
        3.2.3 微分电路
        3.2.4 阈值产生电路
        3.2.5 输出级电路
    3.3 保护模块的仿真与设计
        3.3.1 短路保护
        3.3.2 过温保护
    3.4 小结
4 IGBT监测电路仿真与设计
    4.1 折叠插值模数转换器的结构
        4.1.1 模数转换器的几种结构
        4.1.2 折叠内插技术
        4.1.3 ADC整体电路结构
    4.2 预放大电路设计
    4.3 采样保持电路
    4.4 折叠电路和插值电路设计
        4.4.1 折叠电路设计
        4.4.2 插值电路设计
    4.5 比较器电路设计
    4.6 数字编码电路与位同步电路设计
        4.6.1 气泡效应及消除
        4.6.2 数字编码
        4.6.3 位同步
    4.7 折叠整体仿真
    4.8 小结
5 后端实现
    5.1 带隙基准版图
    5.2 时间信息设置版图
    5.3 盲区时间控制版图
    5.4 过温保护电路版图
    5.5 预放大电路版图
    5.6 折叠电路版图
    5.7 比较器电路版图
    5.8 整体版图
6 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3893414