一种应用于三相全桥电路的IGBT驱动芯片设计
发布时间：2022-12-04 13:25
在电力电子技术领域,三相全桥电路得到广泛应用。对三相全桥电路来说,性能优良的IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）驱动芯片在保证三相全桥电路安全可靠工作的同时还能够提升整个电机系统的效率。因此,对应用于三相全桥电路的IGBT驱动芯片进行研究具有重要的意义。本文从实际应用需求出发,对应用于三相全桥电路的IGBT驱动芯片的设计进行研究。论文首先完成了芯片整体框图的设计,根据实际应用的要求确定了芯片的设计指标,并对各个电路模块进行了详细的分析与设计,其中包括线性稳压器、带隙基准电路、芯片的欠压检测电路、芯片的过温检测电路、三相全桥电路低侧IGBT的短路检测电路、三相全桥电路高侧IGBT的短路检测电路以及IGBT的驱动电路等模块。对于IGBT的硬短路故障,本文提出了一种新型的硬短路故障检测电路,该检测电路通过检测IGBT开通时电压VGE是否存在米勒平台来判断IGBT是否发生硬短路。同其他同类型的检测电路相比,其具有工作原理简单、版图面积小、功耗低以及能够全集成等优点。本文将其用来检测高侧IGBT的硬短路故障,同时,采用VCE退饱和检测法实现高侧IGBT的...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外发展现状
1.3 论文内容和主要结构
2 IGBT概述及驱动芯片系统性设计
2.1 IGBT的结构与工作原理
2.1.1 IGBT的结构
2.1.2 IGBT的工作原理
2.2 IGBT的电气特性
2.2.1 IGBT的静态特性
2.2.2 IGBT的动态特性
2.3 桥式电路简介
2.4 驱动芯片系统性设计
2.4.1 驱动芯片整体框图以及各模块功能介绍
2.4.2 驱动芯片设计指标
2.5 本章小结
3 芯片电源管理模块、逻辑控制模块与故障检测模块的设计与仿真
3.1 带隙基准电路的设计与仿真
3.1.1 带隙基准电路原理
3.1.2 带隙基准电路的设计
3.2 线性稳压器的设计与仿真
3.2.1 线性稳压器的结构框图与工作原理
3.2.2 无片外电容线性稳压器的设计与仿真
3.3 输入接口电路的设计与仿真
3.3.1 输入接口电路的两种实现方式
3.3.2 输入接口电路的工作原理与仿真
3.4 死区时间产生电路的设计与仿真
3.5 低压侧延迟匹配电路的设计与仿真
3.6 高压电平移位电路模块的设计与仿真
3.7 芯片故障检测电路的设计与仿真
3.7.1 芯片欠压检测电路的设计与仿真
3.7.2 芯片过温检测电路的设计与仿真
3.8 本章小结
4 芯片中IGBT短路检测电路与IGBT驱动电路的设计与仿真
4.1 IGBT短路检测电路的设计与仿真
4.1.1 IGBT短路故障类型
4.1.2 IGBT短路检测方法
4.1.3 三相全桥电路低侧IGBT短路检测电路的设计与仿真
4.1.4 三相全桥电路高侧IGBT短路检测电路的设计与仿真
4.2 三相全桥电路高低侧IGBT驱动电路的设计与仿真
4.2.1 IGBT驱动技术概述
4.2.2 IGBT驱动电路的设计与仿真
4.3 本章小结
5 芯片功能仿真
5.1 芯片欠压检测功能验证
5.2 芯片高侧和低侧支路输出信号死区时间仿真
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种高性能的无片外电容LDO的设计[J]. 赵颖华,杨金孝,李萍. 电子世界. 2019(17)
[2]一种高电源抑制比带隙基准源[J]. 周志兴,来强涛,姜宇,郭江飞,王成龙,陈腾,郭桂良. 微电子学与计算机. 2019(05)
[3]浅谈电力电子技术在电气工程中的应用[J]. 李婉卿,王凯,胡品端. 电子测试. 2019(Z1)
[4]使用超低噪声LDO提供“干净”的电源[J]. Steve Knoth. 中国集成电路. 2019(Z1)
[5]大功率IGBT模块及驱动电路综述[J]. 杨媛,文阳,李国玉. 高电压技术. 2018(10)
[6]IGBT结构设计发展与展望[J]. 李碧姗,王昭,董妮. 电子与封装. 2018(02)
[7]IGBT驱动保护电路专利技术综述[J]. 朱雪珍,马璐璐. 河南科技. 2017(18)
[8]IGBT:概念、发展与新结构（英文）[J]. Florin Udrea. 大功率变流技术. 2017(05)
[9]超低功耗无片外电容的低压差线性稳压器[J]. 陈琛,孙可旭,冯建宇,奚剑雄,何乐年. 浙江大学学报(工学版). 2017(08)
[10]基于两级di/dt检测IGBT模块短路策略[J]. 王亮亮,杨媛,高勇,文阳,马丽. 电子技术应用. 2016(06)
博士论文
[1]600V单片集成智能功率驱动芯片关键技术研究[D]. 张允武.东南大学 2016
硕士论文
[1]IGBT短路关断能力与关键技术研究[D]. 彭鑫.电子科技大学 2019
[2]一种低功耗无片外电容型线性稳压器设计[D]. 张治安.西安电子科技大学 2018
[3]高精度带隙基准电压源的设计[D]. 支知渊.西安微电子技术研究所 2016
[4]智能功率芯片的过温保护分析与电路设计[D]. 黄泽祥.东南大学 2015
本文编号：3708347
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外发展现状
1.3 论文内容和主要结构
2 IGBT概述及驱动芯片系统性设计
2.1 IGBT的结构与工作原理
2.1.1 IGBT的结构
2.1.2 IGBT的工作原理
2.2 IGBT的电气特性
2.2.1 IGBT的静态特性
2.2.2 IGBT的动态特性
2.3 桥式电路简介
2.4 驱动芯片系统性设计
2.4.1 驱动芯片整体框图以及各模块功能介绍
2.4.2 驱动芯片设计指标
2.5 本章小结
3 芯片电源管理模块、逻辑控制模块与故障检测模块的设计与仿真
3.1 带隙基准电路的设计与仿真
3.1.1 带隙基准电路原理
3.1.2 带隙基准电路的设计
3.2 线性稳压器的设计与仿真
3.2.1 线性稳压器的结构框图与工作原理
3.2.2 无片外电容线性稳压器的设计与仿真
3.3 输入接口电路的设计与仿真
3.3.1 输入接口电路的两种实现方式
3.3.2 输入接口电路的工作原理与仿真
3.4 死区时间产生电路的设计与仿真
3.5 低压侧延迟匹配电路的设计与仿真
3.6 高压电平移位电路模块的设计与仿真
3.7 芯片故障检测电路的设计与仿真
3.7.1 芯片欠压检测电路的设计与仿真
3.7.2 芯片过温检测电路的设计与仿真
3.8 本章小结
4 芯片中IGBT短路检测电路与IGBT驱动电路的设计与仿真
4.1 IGBT短路检测电路的设计与仿真
4.1.1 IGBT短路故障类型
4.1.2 IGBT短路检测方法
4.1.3 三相全桥电路低侧IGBT短路检测电路的设计与仿真
4.1.4 三相全桥电路高侧IGBT短路检测电路的设计与仿真
4.2 三相全桥电路高低侧IGBT驱动电路的设计与仿真
4.2.1 IGBT驱动技术概述
4.2.2 IGBT驱动电路的设计与仿真
4.3 本章小结
5 芯片功能仿真
5.1 芯片欠压检测功能验证
5.2 芯片高侧和低侧支路输出信号死区时间仿真
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种高性能的无片外电容LDO的设计[J]. 赵颖华,杨金孝,李萍. 电子世界. 2019(17)
[2]一种高电源抑制比带隙基准源[J]. 周志兴,来强涛,姜宇,郭江飞,王成龙,陈腾,郭桂良. 微电子学与计算机. 2019(05)
[3]浅谈电力电子技术在电气工程中的应用[J]. 李婉卿,王凯,胡品端. 电子测试. 2019(Z1)
[4]使用超低噪声LDO提供“干净”的电源[J]. Steve Knoth. 中国集成电路. 2019(Z1)
[5]大功率IGBT模块及驱动电路综述[J]. 杨媛,文阳,李国玉. 高电压技术. 2018(10)
[6]IGBT结构设计发展与展望[J]. 李碧姗,王昭,董妮. 电子与封装. 2018(02)
[7]IGBT驱动保护电路专利技术综述[J]. 朱雪珍,马璐璐. 河南科技. 2017(18)
[8]IGBT:概念、发展与新结构（英文）[J]. Florin Udrea. 大功率变流技术. 2017(05)
[9]超低功耗无片外电容的低压差线性稳压器[J]. 陈琛,孙可旭,冯建宇,奚剑雄,何乐年. 浙江大学学报(工学版). 2017(08)
[10]基于两级di/dt检测IGBT模块短路策略[J]. 王亮亮,杨媛,高勇,文阳,马丽. 电子技术应用. 2016(06)
博士论文
[1]600V单片集成智能功率驱动芯片关键技术研究[D]. 张允武.东南大学 2016
硕士论文
[1]IGBT短路关断能力与关键技术研究[D]. 彭鑫.电子科技大学 2019
[2]一种低功耗无片外电容型线性稳压器设计[D]. 张治安.西安电子科技大学 2018
[3]高精度带隙基准电压源的设计[D]. 支知渊.西安微电子技术研究所 2016
[4]智能功率芯片的过温保护分析与电路设计[D]. 黄泽祥.东南大学 2015
本文编号：3708347
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