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TWI661675B - 功率半導體開關的驅動電路 - Google Patents

功率半導體開關的驅動電路 Download PDF

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TWI661675B
TWI661675B TW107132100A TW107132100A TWI661675B TW I661675 B TWI661675 B TW I661675B TW 107132100 A TW107132100 A TW 107132100A TW 107132100 A TW107132100 A TW 107132100A TW I661675 B TWI661675 B TW I661675B
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modulation circuit
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應建平
王明
黃宵駁
劉軍
胡志明
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台達電子工業股份有限公司
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Abstract

本發明公開一種功率半導體開關的驅動電路，包括：脈衝調變電路，具有接收故障信號的第一端；隔離變壓器；及脈衝解調電路；當未接收到故障信號時脈衝調變電路輸出第一開通脈衝信號和第一關斷脈衝信號對閘極電容進行充放電以驅動功率半導開關導通和以第一速度斷開；當接收到故障信號時脈衝調變電路輸出第二關斷脈衝信號對閘極電容進行放電以驅動功率半導體開關以第二速度斷開；第二關斷脈衝信號中預設脈寬的電壓幅值小於第一關斷脈衝信號的電壓幅值且第一關斷脈衝信號的脈寬與第二關斷脈衝信號的脈寬相等，從而使得第二速度比第一速度慢。

Description

功率半導體開關的驅動電路
本發明涉及電力電子變換技術領域，具體涉及一種功率半導體開關的驅動電路。
大功率開關器件，例如IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, 絕緣柵雙極型電晶體)模組，越來越多的應用到電力電子設備之中，IGBT的可靠運行是電力電子系統正常工作的關鍵。當IGBT模組發生短路時，流過IGBT模組的電流很大，IGBT模組上的功耗非常大，如果不能迅速採取保護措施IGBT模組可能會被熱擊穿。
當IGBT發生短路且關斷速度過快時，由於連接IGBT模組的母排上存在雜散電感，較大的di/dt會產生較大的尖峰電壓，該尖峰電壓會損壞IGBT模組。實際使用大功率IGBT模組時常使用軟關斷電路或有源鉗位元電路，當IGBT發生過流/短路故障需要關斷時，軟關斷電路或有源鉗位元電路能對尖峰電壓起到較好的抑制作用，能有效地保護IGBT模組。對於應用簡易驅動的場合，由於簡易驅動的特殊性，傳統的軟關斷電路或有源鉗位元電路不再適用，而需要尋找新的解決方法。
“簡易驅動”原理如下：
如第1圖所示，為傳統驅動的原理框圖。圖中，傳統驅動中能量脈衝信號與驅動脈衝信號是分開傳輸的，其中能量脈衝信號包含電源資訊，驅動脈衝信號包含驅動資訊，即能量脈衝信號從控制板經一個隔離變壓器傳輸到驅動板後通過相關電路生成穩定的驅動電源，而驅動脈衝信號從控制板經另一個隔離變壓器傳輸到驅動板，再通過上述已生成的驅動電源及解調電路生成包含正負電平的驅動信號，用以驅動IGBT的導通和斷開，其中驅動電源用以給解調電路提供電源。
如第2圖所示，為簡易驅動的原理框圖。圖中，控制板發出既含有能量脈衝信號又含有驅動脈衝信號，經隔離變壓器傳輸後，再經由驅動板給IGBT的閘極電容進行充放電，以形成最終的驅動信號，用以驅動IGBT導通和斷開。由於省去了與能量傳輸相關的電路，簡易驅動所使用到的器件會減少很多，使得整個驅動電路結構大大簡化，功耗減小，可靠性得到了提高。
在簡易驅動電路中，控制板將脈寬調變（Pulse Width Modulation，PWM）信號調變成脈衝信號V winding，該脈衝信號既包含能量脈衝信號又含有驅動脈衝信號，經隔離變壓器傳輸到驅動板，如第3圖中V winding所示。該信號觸發控制板中的相關開關管動作後再向IGBT的閘極電容進行充放電，形成最終的閘極電壓，如第3圖中的V GE所示。由於V GE是靠脈衝信號對閘極電容進行充電或放電而形成的。以V GE為正進行說明，為了減小隔離變壓器的磁芯且保證磁芯不飽和，脈衝信號的脈寬可能只有幾us，該脈衝信號可以一次就把閘極電容充電至驅動IGBT所需的V GE值（+15V），但真正的驅動信號的脈寬可能有幾十上百us甚至更長，如果沒有刷新脈衝信號，閘極電容會緩慢放電導致V GE逐漸降低，以致達不到正常的驅動電壓，因此需要刷新脈衝每隔一段時間對閘極電容充電以維持閘極電壓V GE。至於刷新脈衝的時間間隔，主要由閘極電容放電時間常數確定，原則是在下一個刷新脈衝來之前，V GE不至於下降太多（如下一個刷新脈衝來之前V GE不能低於14V）。
根據簡易驅動原理，其沒有穩定的驅動電源，因此傳統的軟關斷電路不再適用，原因在於沒有穩定的電源對驅動板的開關管進行控制，因此無法在檢測到故障信號後通過開關管投切大電阻或大電容。
而對於有源鉗位元電路，在某些應用中會出現母線電壓逐漸升高的現象，當母線電壓超過鉗位元值以後，瞬態抑制二極體（Transient Voltage Suppressors，TVS）被擊穿，有源鉗位元電路會向閘極持續注入電荷，由於沒有穩定的負電源，閘極電壓可能會被抬高至門檻值以上，容易發生橋臂直通故障。
因此，針對簡易驅動的應用，需要一種新的功率半導體開關的驅動電路。
在所述背景技術部分公開的上述資訊僅用於加強對本發明的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的資訊。
本發明提供一種功率半導體開關的驅動電路，進而至少在一定程度上克服由於現有技術的限制和缺陷而導致的一個或者多個問題。
本發明的其他特性和優點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本發明的實踐而習得。
根據本發明的示例實施方式，公開一種功率半導體開關的驅動電路，包括脈衝調變電路、隔離變壓器以及脈衝解調電路。脈衝調變電路包括第一端、第二端和第三端，第一端用以接收一故障信號。隔離變壓器包括初級第一端、初級第二端、次級第一端、次級第二端，初級第一端耦接脈衝調變電路的第二端，初級第二端耦接脈衝調變電路的第三端。脈衝解調電路包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，第一輸入端耦接次級第一端，第二輸入端耦接次級第二端，第一輸出端連接功率半導體開關的閘極，以及第二輸出端連接功率半導體開關的發射極。其中，當脈衝調變電路的第一端未接收到故障信號時，脈衝調變電路根據脈寬調變信號輸出至少一個第一開通脈衝信號和至少一個第一關斷脈衝信號至隔離變壓器，通過隔離變壓器將至少一個第一開通脈衝信號和至少一個第一關斷脈衝信號傳輸給脈衝解調電路，至少一個第一開通脈衝信號和至少一個第一關斷信號經過解調電路對功率半導體開關的閘極電容進行充放電，以驅動功率半導開關導通和以第一速度斷開。當脈衝調變電路的第一端接收到故障信號時，脈衝調變電路根據故障信號輸出至少一個第二關斷脈衝信號至隔離變壓器，通過隔離變壓器將至少一個第二關斷脈衝信號傳輸給脈衝解調電路，至少一個第二關斷脈衝信號經脈衝解調電路給功率半導體開關的閘極電容進行放電，以驅動功率半導體開關以第二速度斷開。其中，每一個第二關斷脈衝信號中預設脈寬的電壓幅值小於每一個第一關斷脈衝信號的電壓幅值且每一個第二關斷脈衝信號的脈寬與每一個第一關斷脈衝信號的脈寬相等，從而使得第二速度比第一速度慢。
根據本發明的一示例實施方式，脈衝調變電路，包括具有第一端和第二端的第一脈衝源，具有第一端和第二端的第二脈衝源以及常閉開關。常閉開關並聯連接於第二脈衝源的第一端和第二端，常閉開關的控制端耦接脈衝調變電路的第一端，第二脈衝源的第一端連接第一脈衝源的第一端，第二脈衝源的第二端連接脈衝調變電路的第二端，第一脈衝源的第二端連接脈衝調變電路的第三端。
根據本發明的一示例實施方式，其特徵在於，第一脈衝源包括第一至第四開關，其中每一開關均包括第一端和第二端，第一開關的第二端與第二開關的第一端電性連接於第一脈衝源的第一端，第三開關的第二端與第四開關的第一端電性連接於第一脈衝源的第二端，第一、三開關的第一端與工作電源電性連接，第二、四開關的第二端接地；以及第二脈衝源為繞組，繞組的第一端和第二端分別連接第二脈衝源的第一端和第二端。
根據本發明的一示例實施方式，當脈衝調變電路的第一端未接收到故障信號時，常閉開關閉合，第一開關和第四開關導通並且第二開關和第三開關斷開，第一脈衝源輸出至少一個第一開通脈衝信號；以及，第一開關和第四開關斷開並且第二開關和第三開關導通，第一脈衝源輸出至少一個第一關斷脈衝信號；當脈衝調變電路的第一端接收到故障信號時，常閉開關斷開，第一開關和第四開關斷開並且第二開關和第三開關導通，第一脈衝源和第二脈衝源共同輸出至少一個第二關斷脈衝信號。
根據本發明的一示例實施方式，第一脈衝源包括第一至第二電容和第一至第二開關，其中，第一電容的第二端與第二電容的第一端電性連接於第一脈衝源的第一端，第一開關的第二端與第二開關的第一端電性連接於第一脈衝源的第二端，第一電容和第一開關的第一端與工作電源電性連接，第二電容和第二開關的第二端接地，第二脈衝源為繞組，繞組的第一端和第二端分別連接第二脈衝源的第一端和第二端。
根據本發明的一示例實施方式，當脈衝調變電路的第一端未接收到故障信號時，常閉開關閉合，第二開關導通並且第一開關斷開，第一脈衝源輸出至少一個第一開通脈衝信號，以及第一開關導通並且第二開關斷開，第一脈衝源輸出至少一個第一關斷脈衝信號；當脈衝調變電路的第一端接收到故障信號時，常閉開關斷開，第一開關導通並且第二開關斷開，第一脈衝源和第二脈衝源共同輸出至少一個第二關斷脈衝信號。
根據本發明的一示例實施方式，脈衝調變電路包括第一至第五開關和穩壓管，其中，每一開關均包括第一端和第二端，第一開關的第二端與第二開關的第一端電性連接於脈衝調變電路的第二端，第三開關的第二端與第四開關的第一端電性連接於脈衝調變電路的第三端，第一開關和第三開關的第一端與工作電源電性連接，第二開關和第四開關的第二端接地，第二開關的控制端耦接於脈衝調變電路的第一端；以及穩壓管的陰極連接於第一開關的第二端，穩壓管的陽極連接於第五開關的第一端，第五開關的第二端接地。
根據本發明的一示例實施方式，當脈衝調變電路的第一端未接收到故障信號時，第一開關和第四開關導通並且第二開關、第三開關和第五開關斷開，脈衝調變電路輸出至少一個第一開通脈衝信號，第一開關和第四開關斷開並且第二開關、第三開關和第五開關導通，脈衝調變電路輸出至少一個第一關斷脈衝信號；當脈衝調變電路的第一端接收到故障信號時，第一開關、第二開關和第四開關斷開並且第三開關和第五開關導通，脈衝調變電路輸出至少一個第二關斷脈衝信號。
根據本發明的一示例實施方式，脈衝調變電路包括第一至第三電容，第一至第二開關以及常閉開關，其中，第一電容的第二端與第二電容的第一端電性連接，第二電容的第二端與第三電容的第一端電性連接於脈衝調變電路的第二端，第一開關的第二端與第二開關的第一端電性連接於脈衝調變電路的第三端，第一電容的第一端、第一開關的第一端與工作電源電性連接，第三電容的第二端與第二開關的第二端接地，以及常閉開關並聯於第一電容的第一端和第二端，常閉開關的控制端耦接脈衝調變電路的第一端。
根據本發明的一示例實施方式，當脈衝調變電路的第一端未接收到故障信號時，常閉開關閉合，第二開關導通並且第一開關斷開，脈衝調變電路輸出至少一個第一開通脈衝信號，第二開關斷開並且第一開關導通，脈衝調變電路輸出至少一個第一關斷脈衝信號；當脈衝調變電路的第一端接收到故障信號時，常閉開關斷開，第一開關導通並且第二開關斷開，脈衝調變電路輸出至少一個第二關斷脈衝信號。
根據本發明的一示例實施方式，脈衝調變電路還包括時間控制單元，時間控制單元耦接于常閉開關的控制端與脈衝調變電路的第一端之間，時間控制單元根據脈衝調變電路的第一端接收到故障信號控制常閉開關在預設時間內斷開。
根據本發明的一示例實施方式，脈衝調變電路還包括時間控制單元，時間控制單元耦接於第二開關的控制端與脈衝調變電路的第一端之間，時間控制單元根據脈衝調變電路的第一端接收到故障信號控制第二開關在預設時間內斷開。
根據本發明的一示例實施方式，脈衝調變電路還包括時間控制單元，時間控制單元耦接于常閉開關的控制端與脈衝調變電路的第一端之間，時間控制單元根據脈衝調變電路的第一端接收到故障信號控制常閉開關在預設時間內斷開。
根據本發明的一示例實施方式，預設時間為第二關斷脈衝信號的脈寬。
根據本發明的一示例實施方式，預設時間小於第二關斷脈衝信號的脈寬且位於第二關斷脈衝信號的前半部分。
根據本發明的一示例實施方式，預設時間小於第二關斷脈衝信號的脈寬且位於第二關斷脈衝信號的中間部分。
根據本發明的一示例實施方式，預設脈寬等於預設時間。
根據本發明的一示例實施方式，第一開通脈衝信號、第一關斷脈衝信號以及第二關斷脈衝信號均包括能量脈衝信號和驅動脈衝信號。
根據本發明的一些實施方式，通過簡單的電路結構，解決了簡易驅動無法適用傳統軟關斷及有源鉗位的問題，可有效降低由過流/短路故障發生而關斷IGBT時引起的電壓尖峰，大大提高了簡易驅動的可靠性及應用範圍。
根據本發明的一些實施方式，本發明的功率半導體開關的驅動電路結構簡單，成本低，可靠性高。
根據本發明的一些實施方式，對故障信號F進行一定的時序處理後再控制常閉開關SW或者其他開關，可靈活調整第二關斷脈衝的伏秒值，調節功率半導體開關的關斷效果。
應當理解的是，以上的一般描述和後文的細節描述僅是示例性的，並不能限制本發明。
現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限於在此闡述的範例；相反，提供這些實施方式使得本發明的描述將更加全面和完整，並將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。附圖僅為本發明的示意性圖解，並非一定是按比例繪製。
另外，關於本文中所使用的“耦接”，可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相交互操作或動作。
此外，所描述的特徵、結構或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施方式中。在下面的描述中，提供許多具體細節從而給出對本發明的實施方式的充分理解。然而，本領域技術人員將意識到，可以實踐本發明的技術方案而省略所述特定細節中的一個或更多，或者可以採用其它的方法、組元、步驟等。在其它情況下，不詳細示出或描述公知結構、方法、實現或者操作以避免喧賓奪主而使得本發明的各方面變得模糊。
附圖中所示的一些方框圖是功能實體，不一定必須與物理或邏輯上獨立的實體相對應。可以在一個或多個硬體模組或集成電路中實現這些功能實體，或在不同網絡和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實現這些功能實體。
本發明的目的在於公開一種功率半導體開關的驅動電路，該驅動電路以及功率半導體開關應用於功率變換系統中，驅動電路包括脈衝調變電路、隔離變壓器及脈衝解調電路。脈衝調變電路包括第一端、第二端和第三端，第一端用以接收一故障信號。隔離變壓器包括初級第一端、初級第二端、次級第一端、次級第二端，初級第一端耦接脈衝調變電路的第二端，初級第二端耦接脈衝調變電路的第三端。脈衝解調電路包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，第一輸入端耦接次級第一端，第二輸入端耦接次級第二端，第一輸出端連接功率半導體開關（例如，IGBT或者MOSFET）的閘極，以及第二輸出端連接功率半導體開關的發射極；其中，當脈衝調變電路的第一端未接收到故障信號時，脈衝調變電路根據脈寬調變信號輸出至少一個第一開通脈衝信號和至少一個第一關斷脈衝信號至隔離變壓器，通過隔離變壓器將至少一個第一開通脈衝信號和至少一個第一關斷脈衝信號傳輸給脈衝解調電路，至少一個第一開通脈衝信號和至少一個第一關斷信號經過解調電路給功率半導體開關的閘極電容進行充放電，以驅動功率半導開關導通和以第一速度斷開。在本實施例中，至少一個第一開通脈衝信號的數量為多個，由於第一開通脈衝信號的脈寬可能只有幾us，可以一次就把功率半導體開關的閘極電容充電至所需的驅動電壓，之後閘極電容會緩慢放電，閘極電容的電壓逐漸降低，因而要使功率半導體開關保持一定時長的導通，需要多個第一開通脈衝信號，其中第一開通脈衝信號的數量由功率半導體開關保持導通的時長以及閘極電容的放電時間常數來決定，其中，閘極電容的放電時間常數決定了相鄰兩個第一開通脈衝信號之間的刷新時間。至少一個第一關斷脈衝信號的數量為一個或者多個，第一關斷脈衝信號的脈寬可能只有幾us，可以對功率半導體開關的閘極電容進行放電，使功率半導體開關處於斷開狀態。當第一關斷脈衝信號的數量為多個時，相鄰兩個第一關斷脈衝信號之間具有刷新時間。
當脈衝調變電路的第一端接收到故障信號時，脈衝調變電路根據故障信號輸出至少一個第二關斷脈衝信號至隔離變壓器，通過隔離變壓器將至少一個第二關斷脈衝信號傳輸給脈衝解調電路，並經過脈衝解調電路給功率半導體開關的閘極進行放電，用以驅動功率半導體開關以第二速度斷開；其中，每一個第二關斷脈衝信號中預設脈寬的電壓幅值小於每一個第一關斷脈衝信號的電壓幅值，第一關斷脈衝信號的脈寬與第二關斷脈衝信號的脈寬相等，從而使得第二速度比第一速度慢。
在本實施例中，第一開通脈衝信號、第一關斷脈衝信號以及第二關斷脈衝信號均包括能量脈衝信號和驅動脈衝信號。
通過簡單的電路結構，解決了簡易驅動無法適用傳統軟關斷及有源鉗位的問題，可有效降低由過流/短路故障而IGBT關斷時大電流引起的電壓尖峰，大大提高了簡易驅動的可靠性及應用範圍。同時，本發明的功率半導體開關的驅動電路結構簡單，成本低，可靠性高。此外，通過對故障信號F進行一定的時序處理後再控制常閉開關SW或其他開關，可靈活調整第二關斷脈衝的伏秒值，調節功率半導體開關的關斷效果。
下面結合第4圖-第15D圖對本發明的功率半導體開關的驅動電路進行詳細說明，其中，第4圖示出根據本發明的功率半導體開關的驅動電路的示意圖；第5圖示出根據本發明第一示例實施方式的功率半導體開關的驅動電路的電路圖；第6圖示出根據本發明第一示例實施方式的功率半導體開關的驅動電路的波形圖；第7圖示出根據本發明第一示例實施方式的第一具體例的功率半導體開關的驅動電路的電路圖；第8圖示出根據本發明第一示例實施方式的第一具體例的一變形例的功率半導體開關的驅動電路的電路圖；第9圖示出根據本發明第一示例實施方式的第二具體例的功率半導體開關的驅動電路的電路圖；第10圖示出根據本發明第二示例實施方式的功率半導體開關的驅動電路的電路圖；第11圖示出根據本發明第三示例實施方式的功率半導體開關的驅動電路的電路圖；第12圖示出根據本發明第一示例實施方式的一變形例的功率半導體開關的驅動電路的電路圖；第13圖示出根據本發明第二示例實施方式的一變形例的功率半導體開關的驅動電路的電路圖；第14圖示出根據本發明第三示例實施方式的一變形例的功率半導體開關的驅動電路的電路圖；第15A-15D圖示出根據本發明第一示例實施方式的功率半導體開關的一變形例的驅動電路的波形圖。
第4圖示出根據本發明的功率半導體開關的驅動電路的示意圖。如第4圖所示，功率半導體開關的驅動電路包括：脈衝調變電路1，包括第一端、第二端和第三端，所述第一端用以接收一故障信號F；隔離變壓器2，包括初級第一端、初級第二端、次級第一端、次級第二端；所述初級第一端耦接所述脈衝調變電路的所述第二端，所述初級第二端耦接所述脈衝調變電路的所述第三端；以及脈衝解調電路3，包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸入端耦接所述次級第一端，所述第二輸入端耦接所述次級第二端，所述第一輸出端連接所述功率半導體開關的閘極G，以及所述第二輸出端連接所述功率半導體開關的發射極E，例如功率半導體開關為IGBT，功率半導體開關的閘極G和發射極E分別為IGBT的閘極和發射極。當脈衝調變電路1的第一端未接收到故障信號F時，所述脈衝調變電路1根據PWM信號輸出至少一個第一開通脈衝信號和至少一個第一關斷脈衝信號至所述隔離變壓器，所述隔離變壓器將至少一個第一開通脈衝信號和至少一個第一關斷脈衝信號傳輸給所述脈衝解調電路，至少一個第一開通脈衝信號和至少一個第一關斷脈衝信號經由所述脈衝解調電路3對功率半導體開關的閘極電容進行充放電，最終形成驅動信號V GE，用以驅動所述功率半導開關導通和以第一速度斷開。在本實施例中，脈衝解調電路3中包括相關開關管，至少一個第一開通脈衝信號和至少一個第一關斷脈衝信號會觸發脈衝解調電路3中的相關開關管動作後再向功率半導體開關的閘極電容進行充放電。當所述脈衝調變電路的第一端接收到所述故障信號F時，所述脈衝調變電路根據故障信號F輸出至少一個第二關斷脈衝信號傳輸給隔離變壓器2，隔離變壓器2將至少一個第二關斷脈衝信號傳輸給脈衝解調電路3，所述至少一個第二關斷脈衝信號經所述脈衝解調電路給所述功率半導體開關的閘極電容進行放電，以驅動所述功率半導體開關以第二速度斷開。每一個所述第二關斷脈衝信號中預設脈寬的電壓幅值小於每一個所述第一關斷脈衝信號的電壓幅值且第一關斷脈衝信號的脈寬和第二關斷脈衝信號的脈寬相等，從而使得所述第二速度比所述第一速度慢。此時，所述第二關斷脈衝信號的伏秒值小於所述第一關斷脈衝信號的伏秒值，使得功率半導體開關的閘極關斷速度變慢，亦即，第二速度比第一速度慢，以起到軟關斷的作用，從而有效地保護了功率半導體開關，例如IGBT。
第5圖示出根據本發明第一示例實施方式的功率半導體開關的驅動電路的電路圖。
根據如第5圖所示的本發明的第一示例實施方式，脈衝調變電路1，包括具有第一端和第二端的第一脈衝源V 1，具有第一端和第二端的第二脈衝源V 2以及常閉開關SW；常閉開關SW並聯連接於第二脈衝源V 2的第一端和第二端，常閉開關SW的控制端連接脈衝調變電路的第一端，亦即，常閉開關的控制端連接脈衝調變電路1的第一端，例如常閉開關SW的控制端為脈衝調變電路1的第一端，第二脈衝源V 2的第一端連接第一脈衝源V 1的第一端，第二脈衝源V 2的第二端連接脈衝調變電路1的第二端，亦即，第二脈衝源的第二端為脈衝調變電路1的第二端，第一脈衝源V 1的第二端連接脈衝調變電路1的第三端，亦即，第一脈衝源V 1的第二端為脈衝調變電路1的第三端，其中，當脈衝調變電路1的第一端未接收到所述故障信號F時，亦即，功率變換系統正常工作時，常閉開關SW閉合，第二脈衝源V 2被常閉開關SW旁路，第一脈衝源V 1輸出至少一個第一開通脈衝信號和至少一個第一關斷脈衝信號；當常閉開關SW的控制端接收到故障信號F時，常閉開關SW斷開，第一脈衝源V 1和第二脈衝源V 2共同輸出至少一個第二關斷脈衝信號。此時第二關斷脈衝信號的伏秒值（即V GE的斜率/下降速度）小於第一關斷脈衝信號的伏秒值，因此，功率半導體開關的閘極關斷速度變慢，以起到軟關斷的作用，如第6圖所示。
第7圖示出根據本發明第一示例實施方式的第一具體例的功率半導體開關的驅動電路的電路圖。
根據如第7圖所示的本發明的第一示例實施方式的第一具體例，所述第一脈衝源V 1包括第一至第四開關Q 1- Q 4，其中每一開關均包括第一端和第二端，第一開關Q 1的第二端與第二開關Q 2的第一端電性連接於第一脈衝源V 1的第一端，亦即，第一開關Q 1的第二端與第二開關Q 2的第一端的連接點為第一脈衝源V 1的第一端，第三開關Q 3的第二端與第四開關Q 4的第一端電性連接於第一脈衝源V 1的第二端，亦即，第三開關Q 3的第二端與第四開關Q 4的第一端的連接點為第一脈衝源V 1的第二端，第一、三開關Q 1、Q 3的第一端與工作電源V CC電性連接，第二、四開關Q 2、Q 4的第二端接地；以及第二脈衝源V 2為繞組，繞組的第一端和第二端分別連接第二脈衝源V 2的第一端和第二端，亦即，繞組的第一端為第二脈衝源V 2的第一端，繞組的第二端為第二脈衝源V 2的第二端。
根據本發明的一示例實施方式，當脈衝調變電路1的第一端未接收到所述故障信號F時，第一開關Q 1和第四開關Q 4導通並且第二開關Q 2和第三開關Q 3斷開，此時常閉開關SW閉合，第一脈衝源V 1輸出至少一個第一開通脈衝信號，用以驅動功率半導體開關導通；第一開關Q 1和第四開關Q 4斷開並且第二開關Q 2和第三開關Q 3導通，此時常閉開關SW閉合，第一脈衝源V 1輸出至少一個第一關斷脈衝信號，用以驅動所述功率半導體開關以第一速度斷開；當脈衝調變電路1的第一端接收到所述故障信號F時，第一開關Q 1和第四開關Q 4斷開並且第二開關Q 2和第三開關Q 3導通，此時常閉開關SW斷開，第一脈衝源V 1和所述第二脈衝源V 2共同輸出至少一個第二關斷脈衝信號，用以驅動所述功率半導體開關以第二速度斷開。在本實施例中第一至第四開關Q 1- Q 4以及常閉開關SW均由控制器（圖中未示出）控制其導通和斷開。
也就是說，當脈衝調變電路1的第一端未接收到所述故障信號F時，開關SW常閉，繞組被旁路，第一脈衝源V 1輸出的第一開通脈衝信號的電壓幅值為+Vcc，第一脈衝源V 1輸出的第一關斷脈衝信號的電壓幅值為-Vcc；當脈衝調變電路1的第一端接收到所述故障信號F時，常閉開關SW斷開，該繞組串入第一脈衝源V 1，使得第一脈衝源V 1和繞組共同輸出的第二關斷脈衝信號電壓幅值大於-Vcc，亦即，第二關斷脈衝的電壓幅值小於第一關斷脈衝的電壓幅值Vcc，且脈寬不變，即第二關斷脈衝信號的伏秒值減小，該第二關斷脈衝信號會使功率半導體開關的關斷變慢，亦即，第二關斷脈衝信號驅動功率半導體開關斷開的速度比第一關斷脈衝信號驅動功率半導體開關斷開的速度慢，即起到了軟關斷作用。
根據如第8圖所示的本發明的一示例實施方式，驅動電路還可以包括與開關Q 1- Q 4的控制端電性連接的驅動器1-4，該驅動器1-4以及常閉開關SW均與控制器（圖中未示出）連接，控制電路分別輸出控制信號至相應的驅動器以及常閉開關SW，用以控制開關Q 1- Q 4以及常閉開關SW的導通和斷開。但本發明並不限於此，也可以採用其他的驅動方式。
第9圖示出根據本發明第一示例實施方式的第二具體例的功率半導體開關的驅動電路的電路圖。
根據如第9圖所示的本發明的第一示例實施方式的第二具體例，所述第一脈衝源V 1包括第一至第二電容C 1-C 2和第一至第二開關Q 1- Q 2，其中每一開關均包括第一端和第二端，每一電容均包括第一端和第二端，第一電容C 1的第二端與第二電容C 2的第一端電性連接於第一脈衝源V 1的第一端，亦即，第一電容C 1的第二端與第二電容C 2的第一端的連接點為第一脈衝源V 1的第一端，第一開關Q 1的第二端與第二開關Q 2的第一端電性連接於所述第一脈衝源V 1的第二端，亦即，第一開關Q 1的第二端與第二開關Q 2的第一端的連接點為所述第一脈衝源V 1的第二端，第一電容C 1的第一端和第一開關Q 1的第一端與工作電源Vcc電性連接，第二電容C 2的第二端和第二開關Q 2的第二端接地；以及第二脈衝源V 2為繞組，繞組的第一端和第二端分別連接第二脈衝源V 2的第一端和第二端，亦即，繞組的第一端為第二脈衝源V 2的第一端，繞組的第二端為第二脈衝源V 2的第二端。
根據本發明的一示例實施方式，當脈衝調變電路1的第一端未接收到所述故障信號F時，第二開關Q 2導通並且所述第一開關Q 1斷開，此時常閉開關SW閉合，第一脈衝源V 1輸出至少一個第一開通脈衝信號，用以驅動功率半導體開關導通；第一開關Q 1導通並且第二開關Q 2斷開，此時常閉開關SW閉合，第一脈衝源V 1輸出至少一個第一關斷脈衝信號，用以驅動功率半導體開關斷開。當脈衝調變電路1的第一端接收到所述故障信號F時，常閉開關SW斷開，第一開關Q 1導通並且第二開關Q 2斷開，第一脈衝源V 1和第二脈衝源V 2共同輸出至少一個第二關斷脈衝信號。
本示例實施方式的工作原理和技術效果與第7圖所示的示例實施方式類似，只是隔離變壓器初級採用的拓撲由全橋改為半橋。
第10圖示出根據本發明第二示例實施方式的功率半導體開關的驅動電路的電路圖。
根據如第10圖所示的本發明的第二示例實施方式，脈衝調變電路1包括第一至第五開關Q 1- Q 5和穩壓管TVS，其中，每一開關均包括第一端和第二端，第一開關Q 1的第二端與第二開關Q 2的第一端電性連接於所述脈衝調變電路1的第二端，亦即，第一開關Q 1的第二端與第二開關Q 2的第一端的連接點為所述脈衝調變電路1的第二端，第三開關Q 3的第二端與第四開關Q 4的第一端電性連接於脈衝調變電路的第三端，亦即，第三開關Q 3的第二端與第四開關Q 4的第一端的連接點為脈衝調變電路的第三端，所述第一開關Q 1的第一端、第三開關Q 3的第一端與工作電源Vcc電性連接，第二開關Q 2和第四開關Q 4的第二端接地，第二開關Q 2的控制端耦接於脈衝調變電路1的第一端；以及穩壓管TVS的陰極連接於第一開關Q 1的第二端，穩壓管的陽極連接於第五開關Q 5的第一端，第五開關Q 5的第二端接地。在本實施例中，第一至第五開關Q 1- Q 5的控制端通過各自對應驅動器連接於控制器（圖中未示出），控制器輸出的控制信號分別控制第一至第五開關Q 1- Q 5導通和斷開。
根據本發明的一示例實施方式，當脈衝調變電路1的第一端未接收到所述故障信號F時，第一開關Q 1和第四開關Q 4導通並且第二開關Q 2、第三開關Q 3和第五開關Q 5斷開，脈衝調變電路1輸出至少一個第一開通脈衝信號，用以驅動功率半導體開關導通；第一開關Q 1和第四開關Q 4斷開並且第二開關Q 2、第三開關Q 3和第五開關Q 5導通，脈衝調變電路1輸出至少一個第一關斷脈衝信號，用以驅動功率半導體開關斷開。當脈衝調變電路1的第一端接收到所述故障信號F時，第一開關Q 1、第二開關Q 2和第四開關Q 4斷開並且第三開關Q 3和第五開關Q 5導通，脈衝調變電路1輸出至少一個第二關斷脈衝信號，用以驅動所述功率半導體開關關斷。
也就是說，第五開關Q 5與穩壓管TVS串聯後再與第二開關Q 2並聯。當脈衝調變電路1的第一端未接收到所述故障信號F時，第二開關Q 2和第五開關Q 5同時導通，由於第二開關Q 2支路阻抗更低，所以第五開關Q 5支路被旁路，脈衝調變電路1輸出至少一個第一關斷脈衝信號，亦即，工作電源Vcc，第三開關Q 3和第二開關Q 2於隔離變壓器2的初級繞組兩端產生至少一個第一關斷脈衝信號，其中第一關斷脈衝信號的電壓幅值為Vcc。當脈衝調變電路1的第一端接收到所述故障信號F時，該故障信號使得Q 2對應的驅動器停止輸出驅動信號 ，使得第二開關Q 2斷開，而第五開關Q 5仍導通，脈衝調變電路1輸出至少一個第二關斷脈衝信號，亦即，工作電源Vcc，第三開關Q 3、穩壓管TVS（穩壓管的穩壓值可選擇為Vz =Vcc/2）以及第五開關Q 5於隔離變壓器2的初級繞組兩端產生至少一個第二關斷脈衝信號，其中，第二關斷脈衝信號中預設脈寬的電壓幅值為|Vcc-Vz|=Vcc/2，相比第一關斷脈衝信號，該第二關斷脈衝信號的電壓幅值變小，並且第一關斷脈衝信號的脈寬和第二關斷脈衝信號的脈寬相同，即第二關斷脈衝信號的伏秒值小於第一關斷脈衝的伏秒值，從而使功率半導體開關的閘極關斷速度變慢，即起到了軟關斷作用。
第11圖示出根據本發明第三示例實施方式的功率半導體開關的驅動電路的電路圖。
根據如第11圖所示的本發明的第三示例實施方式，脈衝調變電路1包括第一至第三電容C 1-C 3，第一至第二開關Q 1- Q 2以及常閉開關SW，其中，每一電容均包括第一端和第二端，每一開關均包括第一端和第二端，第一電容C 1的第二端與第二電容C 2的第一端電性連接，第二電容C 2的第二端與第三電容C 3的第一端電性連接於脈衝調變電路1的第二端，亦即，第二電容C 2的第二端與第三電容C 3的第一端的連接點為脈衝調變電路1的第二端，第一開關Q 1的第二端與第二開關Q 2的第一端電性連接於脈衝調變電路1的第三端，亦即，第一開關Q 1的第二端與第二開關Q 2的第一端的連接點為脈衝調變電路1的第三端，第一電容C 1的第一端、第一開關Q 1的第一端與工作電源（Vcc、Vcc1）電性連接，第三電容C 3的第二端與第二開關Q 2的第二端接地，以及常閉開關SW並聯於第一電容C 1的第一端和第二端，常閉開關SW的控制端連接於脈衝調變電路1的第一端，亦即，常閉開關SW的控制端為脈衝調變電路1的第一端。
根據本發明的一示例實施方式，當脈衝調變電路1的第一端未接收到所述故障信號F時，第二開關Q 2導通並且第一開關Q 1斷開，此時常閉開關SW閉合，脈衝調變電路1輸出至少一個第一導通脈衝信號，用以驅動功率半導體開關導通；第二開關Q 2斷開並且第一開關Q 1導通，此時常閉開關SW閉合，脈衝調變電路1輸出至少一個第一關斷脈衝信號，用以驅動功率半導體開關關斷。當脈衝調變電路1的第一端接收到所述故障信號F時，常閉開關SW斷開，第一開關Q 1導通而第二開關Q 2斷開，脈衝調變電路1輸出至少一個第二關斷脈衝信號，用以驅動功率半導體開關關斷。
也就是說，當脈衝調變電路1的第一端未接收到所述故障信號F時，常閉開關SW閉合，電容C 1被旁路，Vcc1=Vcc，脈衝調變電路1輸出至少一個第一關斷脈衝信號，亦即，工作電源Vcc，第一開關Q 1、第二電容C 2和第三電容C 3於隔離變壓器2的初級繞組兩端產生第一關斷脈衝信號，其中，第一關斷脈衝信號的電壓幅值為Vcc/2。當脈衝調變電路1的第一端接收到所述故障信號F時，常閉開關SW斷開，電容C 1串入回路，使得脈衝調變電路1輸出至少一個第二關斷脈衝信號，亦即，工作電源Vcc，第一開關Q 1、第一電容C 1、第二電容C 2和第三電容C 3於隔離變壓器2的初級繞組兩端產生至少一個第二關斷脈衝信號，其中，第二電容C 2第一端與接地點之間的電壓為Vcc1，Vcc1＜Vcc，第二關斷脈衝信號的電壓幅值小於Vcc/2，可見，第二關斷脈衝信號中預設脈寬的電壓幅值小於第一關斷脈衝信號的電壓幅值，並且第一關斷脈衝信號的脈寬和第二關斷脈衝信號的脈寬相同，使得第二關斷脈衝的伏秒值小於第一關斷脈衝信號的伏秒值，進而使功率半導體開關的關斷速度變慢，即起到了軟關斷作用。
第12圖示出根據本發明第一示例實施方式的一變形例的功率半導體開關的驅動電路的電路圖。
根據如第12圖所示的本發明第一示例實施方式的一變形例的功率半導體開關的驅動電路，脈衝調變電路1還包括時間控制單元，時間控制單元耦接於脈衝調變電路1的第一端和常閉開關SW的控制端之間，時間控制單元根據脈衝調變電路1接收到故障信號F，並控制常閉開關SW在預設時間內斷開。通過對故障信號進行一定的時序處理後再控制開關SW斷開，可靈活調整軟關斷時刻的第二關斷脈衝的伏秒值，進而調整閘極電壓下降的速度，以調節軟關斷的效果。
但本發明並不限於此， 除了應用于本發明第一示例實施方式外，如第13圖、第14圖所示，時間控制單元也可以應用于本發明第二、三示例實施方式並同樣起到類似的技術效果。
如第15A-15D圖所示，第15A圖為脈衝調變電路1輸出的第一脈衝關斷信號以及功率半導體開關閘極與發射極之間電壓的波形圖。如第15A圖所示，第一關斷脈衝信號的電壓幅值為Vcc，功率半導體開關閘極與發射極之間電壓V GE從高電平下降到低電平所需要的時間為t a。第15B-15D圖為當脈衝調變電路1的第一端接收到故障信號F時，時間控制單元控制常閉開關SW或者第二開關Q 2在預設時間內斷開，脈衝調變電路1輸出的第二關斷脈衝信號以及功率半導體開關閘極與發射極之間電壓的波形圖。如第15B圖所示，脈衝調變電路1的第一端接收到故障信號F時，時間控制單元控制常閉開關SW或者第二開關Q 2在預設時間內斷開，脈衝調變電路1輸出的第二關斷脈衝信號的電壓幅值小於Vcc，功率半導體開關閘極與發射極之間電壓V GE從高電平下降到低電平（小於功率半導體開關閘極的驅動電壓V GETH）所需要的時間為t b，t b＞t a，其中，第二關斷脈衝信號的脈寬L與第一關斷脈衝信號的脈寬L相同，且預設時間等於第二關斷脈衝信號的脈寬L。如第15C圖所示，脈衝調變電路1的第一端接收到故障信號F時，時間控制單元控制常閉開關SW或者第二開關Q 2在預設時間內斷開，之後常閉開關SW或者第二開關Q 2閉合，脈衝調變電路1輸出的第二關斷脈衝信號的預設脈寬C1的電壓幅值小於Vcc，功率半導體開關閘極與發射極之間電壓V GE從高電平下降到低電平（小於功率半導體開關閘極的驅動電壓V GETH）所需要的時間為t c，t c＞t a，其中，該預設時間位於第二關斷脈衝信號的前半部分，且預設時間等於第二關斷脈衝信號的預設脈寬C1且小於第二關斷脈衝信號的脈寬L。如第15D圖所示，脈衝調變電路1的第一端接收到故障信號F時，常閉開關SW或者第二開關Q 2先處於閉合狀態，再由時間控制單元控制常閉開關SW或者第二開關Q 2在預設時間內斷開，之後常閉開關SW或者第二開關Q 2再閉合，脈衝調變電路1輸出的第二關斷脈衝信號的預設脈寬C2的電壓幅值小於Vcc，功率半導體開關閘極與第一極之間電壓V GE從高電平下降到低電平（小於功率半導體開關閘極的驅動電壓V GETH）所需要的時間為t d，t d＞t a，其中，該預設時間位於第二關斷脈衝信號的中間部分，且預設時間等於第二關斷脈衝信號的預設脈寬C2且小於第二關斷脈衝信號的脈寬L。
如第15B-15D圖所示，功率半導體開關閘極與第一極之間的電壓V GE從高電平下降到電平所需要的時間t b,t c,t d均大於t a,可以看出第二關斷脈衝信號使功率半導體開關的關斷速度變慢，能起到軟關斷效果。
綜上所述，根據本發明示例實施方式的功率半導體開關的驅動電路，通過簡單的電路結構，解決了簡易驅動無法適用傳統軟關斷及有源鉗位的問題，可有效降低過流/短路故障後關斷IGBT時大電流引起的電壓尖峰，大大提高了簡易驅動的可靠性及應用範圍。
通過以上的詳細描述，本領域的技術人員易於理解，根據本發明實示例性實施方式的功率半導體開關的驅動電路具有以下優點中的一個或幾個。
根據本發明的一些實施方式，通過簡單的電路結構，解決了簡易驅動無法適用傳統軟關斷及有源鉗位的問題，可有效降低過流/短路故障後關斷IGBT時大電流引起的電壓尖峰，大大提高了簡易驅動的可靠性及應用範圍。
根據本發明的一些實施方式，本發明的功率半導體開關的驅動電路結構簡單，成本低，可靠性高。
根據本發明的一些實施方式，對故障F信號進行一定的時序處理後再控制常閉開關SW或第二開關Q 2，可靈活調整軟第二關斷脈衝信號的伏秒值，進而調整閘極下降的速度，起到不同的軟關斷的效果。
本領域技術人員在考慮說明書及實踐這裡公開的發明後，將容易想到本發明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發明的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本發明的一般性原理並包括本發明未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發明的真正範圍和精神由下面的申請專利範圍指出。
應當理解的是，本發明並不局限於上面已經描述並在附圖中示出的精確結構，並且可以在不脫離其範圍進行各種修改和改變。本發明的範圍僅由所附的申請專利範圍來限制。
PWM‧‧‧脈寬調變信號
Vwinding‧‧‧脈衝信號
VGE‧‧‧閘極電壓
1‧‧‧脈衝調變電路
2‧‧‧隔離變壓器
3‧‧‧脈衝解調電路
G‧‧‧閘極
E‧‧‧發射極
F‧‧‧故障信號
V1‧‧‧第一脈衝源
V2‧‧‧第二脈衝源
SW‧‧‧常閉開關
Q1‧‧‧第一開關
Q2‧‧‧第二開關
Q3‧‧‧第三開關
Q4‧‧‧第四開關
Q5‧‧‧第五開關
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
C3‧‧‧第三電容
TVS‧‧‧穩壓管
ta、tb、tc、td‧‧‧時間
C1、C2‧‧‧預設脈寬
L‧‧‧脈寬
VCC‧‧‧工作電源
VGETH‧‧‧驅動電壓
通過參照附圖詳細描述其示例實施例，本發明的上述和其他目標、特征及優點將變得更加顯而易見。 第1圖示出傳統驅動電路的原理框圖； 第2圖示出簡易驅動電路的原理框圖； 第3圖示出簡易驅動電路的波形圖； 第4圖示出根據本發明的功率半導體開關的驅動電路的示意圖； 第5圖示出根據本發明第一示例實施方式的功率半導體開關的驅動電路的電路圖； 第6圖示出根據本發明第一示例實施方式的功率半導體開關的驅動電路的波形圖； 第7圖示出根據本發明第一示例實施方式的第一具體例的功率半導體開關的驅動電路的電路圖； 第8圖示出根據本發明第一示例實施方式的第一具體例的一變形例的功率半導體開關的驅動電路的電路圖； 第9圖示出根據本發明第一示例實施方式的第二具體例的功率半導體開關的驅動電路的電路圖； 第10圖示出根據本發明第二示例實施方式的功率半導體開關的驅動電路的電路圖； 第11圖示出根據本發明第三示例實施方式的功率半導體開關的驅動電路的電路圖； 第12圖示出根據本發明第一示例實施方式的一變形例的功率半導體開關的驅動電路的電路圖； 第13圖示出根據本發明第二示例實施方式的一變形例的功率半導體開關的驅動電路的電路圖； 第14圖示出根據本發明第三示例實施方式的一變形例的功率半導體開關的驅動電路的電路圖； 第15A-15D圖示出根據本發明第一示例實施方式的功率半導體開關的一變形例的驅動電路的波形圖。

Claims (18)

  1. 一種功率半導體開關的驅動電路，包括： 脈衝調變電路，包括第一端、第二端和第三端，該第一端用以接收一故障信號； 隔離變壓器，包括初級第一端、初級第二端、次級第一端、次級第二端；該初級第一端耦接該脈衝調變電路的該第二端，該初級第二端耦接該脈衝調變電路的該第三端；以及 脈衝解調電路，包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，該第一輸入端耦接該次級第一端，該第二輸入端耦接該次級第二端，該第一輸出端連接該功率半導體開關的閘極，以及該第二輸出端連接該功率半導體開關的發射極； 其中，當該脈衝調變電路的第一端未接收到該故障信號時，該脈衝調變電路根據脈寬調變信號輸出至少一個第一開通脈衝信號和至少一個第一關斷脈衝信號至該隔離變壓器，通過該隔離變壓器將該至少一個第一開通脈衝信號和該至少一個第一關斷脈衝信號傳輸給該脈衝解調電路，該至少一個第一開通脈衝信號和該至少一個第一關斷信號經過該解調電路對該功率半導體開關的閘極電容進行充放電，以驅動該功率半導開關導通和以第一速度斷開； 當該脈衝調變電路的第一端接收到該故障信號時，該脈衝調變電路根據該故障信號輸出至少一個第二關斷脈衝信號至該隔離變壓器，通過該隔離變壓器將該至少一個第二關斷脈衝信號傳輸給該脈衝解調電路，該至少一個第二關斷脈衝信號經該脈衝解調電路給該功率半導體開關的閘極電容進行放電，以驅動該功率半導體開關以第二速度斷開；其中，每一個該第二關斷脈衝信號中預設脈寬的電壓幅值小於每一個該第一關斷脈衝信號的電壓幅值且每一個該第二關斷脈衝信號的脈寬與每一個該第一關斷脈衝信號的脈寬相等，從而使得該第二速度比該第一速度慢。
  2. 如請求項1所述的驅動電路，其中，該脈衝調變電路，包括具有第一端和第二端的第一脈衝源，具有第一端和第二端的第二脈衝源以及常閉開關；該常閉開關並聯連接於該第二脈衝源的該第一端和該第二端，該常閉開關的控制端耦接該脈衝調變電路的第一端，該第二脈衝源的該第一端連接該第一脈衝源的該第一端，該第二脈衝源的第二端連接該脈衝調變電路的第二端，該第一脈衝源的該第二端連接該脈衝調變電路的第三端。
  3. 如請求項2所述的驅動電路，其中，該第一脈衝源包括第一至第四開關，其中每一開關均包括第一端和第二端，該第一開關的第二端與該第二開關的第一端電性連接於該第一脈衝源的第一端，該第三開關的第二端與該第四開關的第一端電性連接於該第一脈衝源的第二端，該第一、三開關的第一端與工作電源電性連接，該第二、四開關的第二端接地；以及 該第二脈衝源為繞組，該繞組的第一端和第二端分別連接該第二脈衝源的第一端和第二端。
  4. 如請求項3所述的驅動電路，其中，當該脈衝調變電路的第一端未接收到該故障信號時，該常閉開關閉合，該第一開關和第四開關導通並且該第二開關和該第三開關斷開，該第一脈衝源輸出該至少一個第一開通脈衝信號；以及，該第一開關和該第四開關斷開並且該第二開關和該第三開關導通，該第一脈衝源輸出該至少一個第一關斷脈衝信號； 當該脈衝調變電路的第一端接收到該故障信號時，該常閉開關斷開，該第一開關和該第四開關斷開並且該第二開關和該第三開關導通，該第一脈衝源和該第二脈衝源共同輸出該至少一個第二關斷脈衝信號。
  5. 如請求項2所述的驅動電路，其中，該第一脈衝源包括第一至第二電容和第一至第二開關，其中，該第一電容的第二端與該第二電容的第一端電性連接於該第一脈衝源的第一端，該第一開關的第二端與該第二開關的第一端電性連接於該第一脈衝源的第二端，該第一電容和第一開關的第一端與工作電源電性連接，該第二電容和第二開關的第二端接地；以及 該第二脈衝源為繞組，該繞組的第一端和第二端分別連接該第二脈衝源的第一端和第二端。
  6. 如請求項5所述的驅動電路，其中，當該脈衝調變電路的第一端未接收到該故障信號時，該常閉開關閉合，該第二開關導通並且該第一開關斷開，該第一脈衝源輸出該至少一個第一開通脈衝信號，以及該第一開關導通並且該第二開關斷開，該第一脈衝源輸出該至少一個第一關斷脈衝信號； 當該脈衝調變電路的第一端接收到該故障信號時，該常閉開關斷開，該第一開關導通並且該第二開關斷開，該第一脈衝源和該第二脈衝源共同輸出該至少一個第二關斷脈衝信號。
  7. 如請求項1所述的驅動電路，其中，該脈衝調變電路包括第一至第五開關和穩壓管，其中，每一開關均包括第一端和第二端，該第一開關的第二端與該第二開關的第一端電性連接於該脈衝調變電路的第二端，該第三開關的第二端與該第四開關的第一端電性連接於該脈衝調變電路的第三端，該第一開關和該第三開關的第一端與工作電源電性連接，該第二開關和第四開關的第二端接地，該第二開關的控制端耦接於該脈衝調變電路的第一端；以及 該穩壓管的陰極連接於該第一開關的第二端，該穩壓管的陽極連接於該第五開關的第一端，該第五開關的第二端接地。
  8. 如請求項7所述的驅動電路，其中，當該脈衝調變電路的第一端未接收到該故障信號時，該第一開關和第四開關導通並且該第二開關、該第三開關和該第五開關斷開，該脈衝調變電路輸出至少一個第一開通脈衝信號；以及，該第一開關和第四開關斷開並且該第二開關、該第三開關和該第五開關導通，該脈衝調變電路輸出至少一個第一關斷脈衝信號； 當該脈衝調變電路的第一端接收到該故障信號時，該第一開關、該第二開關和第四開關斷開並且該第三開關和該第五開關導通，該脈衝調變電路輸出該至少一個第二關斷脈衝信號。
  9. 如請求項1所述的驅動電路，其中，該脈衝調變電路包括第一至第三電容，第一至第二開關以及常閉開關，其中，該第一電容的第二端與該第二電容的第一端電性連接，該第二電容的第二端與該第三電容的第一端電性連接於該脈衝調變電路的第二端，該第一開關的第二端與該第二開關的第一端電性連接於該脈衝調變電路的第三端，該第一電容的第一端、該第一開關的第一端與工作電源電性連接，該第三電容的第二端與第二開關的第二端接地，以及該常閉開關並聯於該第一電容的第一端和第二端，該常閉開關的控制端耦接該脈衝調變電路的第一端。
  10. 如請求項9所述的驅動電路，其中，當該脈衝調變電路的第一端未接收到該故障信號時，該常閉開關閉合，該第二開關導通並且該第一開關斷開，該脈衝調變電路輸出至少一個第一開通脈衝信號；以及，該第二開關斷開並且該第一開關導通，該脈衝調變電路輸出至少一個第一關斷脈衝信號； 當該脈衝調變電路的第一端接收到該故障信號時，該常閉開關斷開，該第一開關導通並且該第二開關斷開，該脈衝調變電路輸出該至少一個第二關斷脈衝信號。
  11. 如請求項2所述的驅動電路，其中，該脈衝調變電路還包括時間控制單元，該時間控制單元耦接于該常閉開關的控制端與該脈衝調變電路的第一端之間，該時間控制單元根據該脈衝調變電路的第一端接收到該故障信號控制該常閉開關在預設時間內斷開。
  12. 如請求項7所述的驅動電路，其中，該脈衝調變電路還包括時間控制單元，該時間控制單元耦接於該第二開關的控制端與該脈衝調變電路的第一端之間，該時間控制單元根據該脈衝調變電路的第一端接收到該故障信號控制該第二開關在預設時間內斷開。
  13. 如請求項9所述的驅動電路，其中，該脈衝調變電路還包括時間控制單元，該時間控制單元耦接于該常閉開關的控制端與該脈衝調變電路的第一端之間，該時間控制單元根據該脈衝調變電路的第一端接收到該故障信號控制該常閉開關在預設時間內斷開。
  14. 如請求項11或12或13所述的驅動電路，其中，該預設時間為該第二關斷脈衝信號的脈寬。
  15. 如請求項11或12或13所述的驅動電路，其中，該預設時間小於該第二關斷脈衝信號的脈寬且位於該第二關斷脈衝信號的前半部分。
  16. 如請求項11或12或13所述的驅動電路，其中，該預設時間小於該第二關斷脈衝信號的脈寬且位於該第二關斷脈衝信號的中間部分。
  17. 如請求項11或12或13所述的驅動電路，其中，該預設脈寬等於該預設時間。
  18. 如請求項1所述的驅動電路，其中，該第一開通脈衝信號、第一關斷脈衝信號以及第二關斷脈衝信號均包括能量脈衝信號和驅動脈衝信號。
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