[發(fā)明專利]一種IGBT關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010602991.2
• 申請日: 2010-12-24
• 公開（公告）號: CN102082429A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳瑞;王野;閆永亮;顧偉
• 申請（專利權(quán)）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04
• 代理公司: 北京五月天專利商標(biāo)代理有限公司 11294
• 代理人: 吳寶泰;何宜章

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子電路領(lǐng)域，具體涉及一種IGBT關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路。

背景技術(shù)

由于絕緣柵雙極晶體管IGBT具有易驅(qū)動(dòng)、開關(guān)頻率高、外殼絕緣等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器使用的主流開關(guān)器件。IGBT的電壓等級(Vces)是其承受正向阻斷電壓的極限值，超過該值IGBT就會(huì)被擊穿燒毀，因此IGBT運(yùn)行中母線電壓尖峰的箝位及抑制是關(guān)系到該器件系統(tǒng)使用可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)。

由于主電路存在雜散電感和IGBT元件內(nèi)部的分布電感，IGBT關(guān)斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生一高于母線直流電壓的電壓尖峰，其中超出母線電壓的部分稱為關(guān)斷過電壓或關(guān)斷浪涌電壓ΔV_CE。ΔV_CE＝L_σ×di_off/dt，L_σ為主電路雜散電感和I?GBT元件內(nèi)部的分布電感之和，di_off/dt為IGBT元件電流下降率。以600V/400A的IGBT模塊為例，當(dāng)母線電壓采用350V系統(tǒng)時(shí)，如果驅(qū)動(dòng)電機(jī)的相電流有效值達(dá)到250A時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的關(guān)斷浪涌電壓ΔV_CE就很容易超過250V，這樣直流母線電壓的電壓尖峰值就超過了IGBT的電壓等級600V，IGBT就會(huì)過壓擊穿燒毀。所以設(shè)計(jì)一種IGBT的關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路來保證電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，就在于設(shè)計(jì)一種IGBT的關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路，用于實(shí)現(xiàn)對電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中IGBT關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電壓尖峰進(jìn)行抑制，以保護(hù)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

本發(fā)明具體公開了一種IGBT關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路，其特征在于，包括：雙電源驅(qū)動(dòng)放大電路、瞬態(tài)抑制二極管電路、IGBT薄膜吸收電容、VCE檢測電路以及IGBT驅(qū)動(dòng)芯片，其中雙電源驅(qū)動(dòng)放大電路包括正電源、負(fù)電源、PNP三極管、NPN三極管、門極關(guān)斷電阻、門極開啟電阻以及限流電組，PNP三極管和NPN三極管組成集電極互補(bǔ)推挽功率驅(qū)動(dòng)放大電路。

進(jìn)一步，PNP三極管的基極與限流電組相連，集電極與正電源相連，發(fā)射極接門極開啟電阻后與IGBT的門極端相連，為IGBT的開啟提供正向偏壓；NPN三極管的基極與限流電組相連，集電極與負(fù)電源相連，發(fā)射極接門極關(guān)斷電阻后與IGBT的門極端相連，為IGBT的關(guān)斷提供負(fù)向偏壓。

進(jìn)一步，門極關(guān)斷電阻的阻值大于門極開啟電阻的阻值。

進(jìn)一步，瞬態(tài)抑制二極管電路并聯(lián)在IGBT的C-E極上。

進(jìn)一步，瞬態(tài)抑制二極管電路包括瞬態(tài)電壓抑制二極管、快恢復(fù)可控整流二極管和雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管，其中瞬態(tài)電壓抑制二極管和快恢復(fù)可控整流二極管并聯(lián)在IGBT的C-G極之間，雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管并聯(lián)在IGBT的G-E極之間。

進(jìn)一步，IGBT驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)信號引腳經(jīng)限流電阻連接到PNP三極管和NPN三極管的基極。

進(jìn)一步，IGBT薄膜吸收電容并聯(lián)在IGBT的C-E極上，且盡量與C-E極的連線短，用于吸收高頻的母線電壓尖峰。

本發(fā)明提供的IGBT的關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路具體如下優(yōu)點(diǎn)：首先從源頭減小IGBT關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓值，其次使用瞬態(tài)抑制電路和薄膜電容對已產(chǎn)生的關(guān)斷浪涌電壓進(jìn)行箝位和抑制，非常可靠和有效的保證了電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電路模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明的IGBT關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路包括：雙電源驅(qū)動(dòng)放大電路、瞬態(tài)抑制二極管電路、IGBT薄膜吸收電容、VCE檢測電路以及IGBT驅(qū)動(dòng)芯片。結(jié)合圖2，其中的雙電源驅(qū)動(dòng)放大電路包括正電源VCC、負(fù)電源VEE、PNP三極管Q1、NPN三極管Q2、門極關(guān)斷電阻R2、門極開啟電阻R3以及限流電組R1，PNP開關(guān)功率三極管Q1和NPN開關(guān)功率三極管Q2組成集電極互補(bǔ)推挽功率驅(qū)動(dòng)放大電路；瞬態(tài)抑制二極管電路包括瞬態(tài)電壓抑制二極管D1、快恢復(fù)可控整流二極管D2和雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管D3。