技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種具有保護(hù)功能的IGBT電路。
背景技術(shù)
絕緣柵雙極晶體管(IGBT)是MOSFET與雙極晶體管的復(fù)合器件。它既有功率MOSFET輸入阻抗高、工作速度快、易驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，又具有雙極達(dá)林頓功率管(GTO)飽和電壓低、電流容量大、耐壓高等優(yōu)點(diǎn)，能正常工作于幾十KHz頻率范圍內(nèi)，故在較高頻率的大、中功率設(shè)備(如變頻器、UPS電源、高頻焊機(jī)等)應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。
現(xiàn)有電力電子變換裝置，由于器件水平的限制，當(dāng)單個(gè)IGBT的容量不滿足功率要求的時(shí)候，通常采用多路IGBT并聯(lián)的方式使用，以提高耐壓、耐流的等級(jí)。如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的并聯(lián)IGBT電路示意圖，多路IGBT電路并聯(lián)后與保護(hù)電路2、驅(qū)動(dòng)單元1串聯(lián)，所有并聯(lián)的IGBT電路共用一個(gè)保護(hù)電路；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的IGBT電路示意圖，圖中僅示出了其中一條支路的示意圖，保護(hù)電路為圖中2所示，正常工作情況下：當(dāng)驅(qū)動(dòng)單元1輸出信號(hào)為高電平，二極管D1處于導(dǎo)通狀態(tài)，電流由二極管D1支路流過，IGBT實(shí)現(xiàn)了快導(dǎo)通；當(dāng)IGBT斷開時(shí)，IGBT的門極電壓高于圖中A點(diǎn)的電壓，二極管D1處于截止?fàn)顟B(tài)，電流由R1支路流過，由于R1存在電阻，IGBT實(shí)現(xiàn)了慢關(guān)斷。
當(dāng)其中一路IGBT失效后，集電極與門級(jí)呈低阻態(tài)，高壓通過集電極竄至門極，TVS(Transient?Voltage?Suppressor，瞬態(tài)抑制二極管)管開啟箝位，由于門極驅(qū)動(dòng)電阻的存在，驅(qū)動(dòng)單元無法正常箝位門極電壓，其余IGBT將持續(xù)導(dǎo)通引起部分模塊燒毀。TVS管僅能瞬間箝位，當(dāng)受到持續(xù)高電壓的沖擊時(shí)，TVS管失效引起短路-燒毀-斷路，最終引起高壓全部加在IGBT門極和驅(qū)動(dòng)單元上，引起驅(qū)動(dòng)單元損壞和模塊燒毀甚至爆炸。
圖3為第二種現(xiàn)有技術(shù)的IGBT保護(hù)電路示意圖，保護(hù)電路為圖中2所示，正常工作的情況與圖2相同。當(dāng)其中一路IGBT失效后，集電極與門極呈低阻態(tài)，高壓通過集電極竄至門極，TVS管開啟箝位，門極電壓被限制在一定水平，在此期間，保險(xiǎn)絲F1的熔體兩端電壓高電流大，會(huì)出現(xiàn)熔體已熔化甚至氣化，但是電流并沒有切斷，其原因就是在熔斷的一瞬間在電壓及電流的作用下，保險(xiǎn)絲的兩電極之間發(fā)生拉弧現(xiàn)象。由于保險(xiǎn)絲的持續(xù)拉弧，在電弧的作用下將保險(xiǎn)的外殼、TVS炸毀，高壓竄到門極將其他IGBT連鎖擊穿燒毀。當(dāng)高電壓加到保險(xiǎn)絲F1和TVS管兩端，在上電瞬間流過保險(xiǎn)的電流為正常熔斷電流的最大值，隨著電流時(shí)間的增加，保險(xiǎn)絲自身的電阻變大，電流變小，熔體溫度升高并熔斷，但是在保險(xiǎn)絲的熔體熔斷的一瞬間由于電壓和電流的作用下兩電極之間發(fā)生了拉弧現(xiàn)象，電流沒有切斷。TVS管僅在上電瞬間將電壓箝位在所要求的安全數(shù)值上，由于保險(xiǎn)絲兩端有持續(xù)電流，TVS管受到長時(shí)間大電流的沖擊而損壞，高電壓竄至A點(diǎn)；如圖3，高電壓加在其他IGBT的門極與發(fā)射極上，使與其并聯(lián)的IGBT連鎖擊穿燒毀。
因此，保險(xiǎn)絲F1必須為電力電路及大功率設(shè)備所使用的保險(xiǎn)絲，并且具有滅弧功能，能使F1在短時(shí)間內(nèi)切斷故障電流，讓TVS工作在安全工作區(qū)。此類保險(xiǎn)絲一般應(yīng)用于電流大的設(shè)備中，其熔斷電流值比較大，不適用于本應(yīng)用環(huán)境；本實(shí)用新型所需熔斷電流相對(duì)較小的保險(xiǎn)絲，這類保險(xiǎn)絲本身不具有輔助滅弧功能，在其額定值內(nèi)工作不能在短時(shí)間內(nèi)切斷故障電流。還有，帶有輔助滅弧功能的保險(xiǎn)絲一般采用填充式的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的保險(xiǎn)不適用于移動(dòng)設(shè)備，其體積大，易受空間限制，價(jià)格昂貴，不適宜量產(chǎn)化。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型解決的現(xiàn)有技術(shù)問題是現(xiàn)有的IGBT并聯(lián)電路中運(yùn)用的保險(xiǎn)絲在熔斷的一瞬間在電壓及電流的作用下，保險(xiǎn)絲的兩電極之間發(fā)生拉弧現(xiàn)象，使得電流并沒有切斷，不能達(dá)到保護(hù)IGBT電路的目的。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：
本實(shí)用新型涉及的一種IGBT電路，包括：一驅(qū)動(dòng)單元、IGBT；其中還包括保護(hù)電路；所述保護(hù)電路包括：第一電阻、第二電阻、第一二極管、第二二極管以及至少兩個(gè)熔斷器；所述第一電阻與第一二極管并聯(lián)，驅(qū)動(dòng)單元連接第一二極管的正端，第一二極管的負(fù)端連接第二二極管的一端，第二二極管的另一端與IGBT的發(fā)射極連接；至少兩個(gè)熔斷器與第二電阻依次串聯(lián)后連接第一二極管的負(fù)端和IGBT的門極。
