[發明專利]一種基于電壓比較器的降柵壓電路

有效

• 申請號: 201210109144.1
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN102629758A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 相征;劉紅奎
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

技術領域

本發明屬于電子技術領域，更進一步涉及一種電力電子技術領域中降低功率場效應晶體管MOSFET或絕緣柵雙極型晶體管IGBT柵極電壓的電路，該電路可用于MOSFET或IGBT受保護功率管遇到過流或短路時對MOSFET或IGBT受保護功率管的保護。

背景技術

目前，在電力電子技術領域中，常用的MOSFET或IGBT功率管過流或短路時的保護措施有兩種：一種是軟關斷，另一種是降柵壓。軟關斷是指在檢測到器件過流或短路信號時，就迅速撤除受保護功率管的柵極信號，使MOSFET或IGBT受保護功率管關斷；降柵壓是指在檢測到器件過流或短路信號時，立即將MOSFET或IGBT受保護功率管的柵極電壓降到某一電平，但器件仍維持導通。

軟關斷的抗干擾能力差，一檢測到故障就關斷器件，很容易發生誤動作，因而為增加保護電路的抗干擾能力，往往在得到故障信號與啟動保護電路之間加一固定延時，然而故障電流會在這固定延時內急劇上升，從而大大增加了故障時器件的功率損耗；同時故障電流的增加，還會使受保護功率管關斷時的di/dt增大，它們之間的參數設計很難折中，因此軟關斷保護的驅動電路，在故障發生時往往是保護電路啟動了，但器件仍然損壞。降柵壓的抗干擾能力強，降柵壓后設定一個固定延時，若延時后故障信號依然存在，則關斷器件。故障電流在這一延時內將被限制在一個較小值。故障電流的限制，降低了故障時器件的功率損耗，延長了器件抗短路的時間；而且能夠降低受保護功率管關斷時的di/dt，對器件的保護十分有利。在延時中，若故障信號消失，驅動電路可自動恢復正常的工作狀態，因而大大增強了電路的抗干擾能力。

廣東易事特電源股份有限公司在其專利申請文件“抑制IGBT過電流的驅動電路”(申請公布號CN?102315632A，申請號201110310792.9，申請日期2011.10.14)中公開了一種抑制IGBT過電流的驅動電路，該電路中的降柵壓鉗位電路通過對電容充電來控制受保護功率管柵極電壓的緩慢降低，達到軟關斷的目的。東莞市精誠電能設備有限公司在其專利申請文件“一種保護完善的IGBT驅動器”(申請公布號CN102290795A，申請號201110252637.6，申請日期2011.08.30)公開了一種保護完善的IGBT驅動器，該電路通過過流信號擊穿穩壓二極管，并用RC回路具有一定的充電時間來達到延遲關斷的目的。這兩個專利申請文件所公開的電路中共同存在的問題是：電路都是通過對電容充電以此達到關斷受保護功率管的目的，保護電路只做到了兩級降柵壓即電路檢測到過流信號后，先將受保護功率管的柵極電壓降到某一特定的電平，若過流信號依然存在，再將受保護功率管的柵極電壓緩慢降低到0V；若這個特定的電平設置的過高則受保護功率管對過流現象抑制不明顯，若這個特定的電平設置的過低則受保護功率管在一個時延內會存在反復開通、關斷的問題；降柵壓電路使用穩壓二極管作為過流信號的判斷器件，溫度對穩壓二極管的工作有一定的影響，溫度過高時，穩壓二極管的實際擊穿電壓和其標稱擊穿電壓會有一定的差別，在極端情況下還會出現電路過流而降柵壓保護電路不保護的情況；保護電路中沒有調節受保護功率管柵極電壓上升、下降時間的電路。

楊冬平，王莉，江登宇發表的“降柵壓技術在MOSFET驅動中的應用”(電力系統及其自動化學報，2010.02：1-4)論文中，以及田松亞，甘正華，孫燁，付煒亮發表的“一種新型IGBT驅動及保護電路的研究”(電焊機，2007.07：61-63)論文中的降柵壓電路都是通過過流信號給電容充電，然后通過電容兩端的電壓擊穿穩壓二極管來實現對MOSFET或IGBT受保護功率管的保護。這兩篇論文所公開的電路存在的共同問題與專利申請文件“抑制IGBT過電流的驅動電路”和專利申請文件“一種保護完善的IGBT驅動器”中存在的問題相同。

發明內容

為了克服上述現有技術中的問題，提出一種基于電壓比較器的降柵壓電路，可以使受保護功率管得到高可靠性的保護。