[發(fā)明專利]一種絕緣柵雙極晶體管驅(qū)動保護電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310241174.2
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103346763A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設計）人: 王松;李曉坤;李廣大;歷杰
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學（威海）
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: H03K17/567;H03K17/08
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 宋文學

技術領域

本發(fā)明電路屬于電力電子領域，具體涉及一種絕緣柵雙極晶體管IGBT（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor）的驅(qū)動保護電路。

背景技術

絕緣柵雙極晶體管IGBT是MOSFET與雙極晶體管的復合器件。它既具有功率MOSFET輸入阻抗高、工作速度快、易驅(qū)動的優(yōu)點，又具有雙極達林頓功率管GTO飽和電壓低、電流容量大、耐壓高等優(yōu)點，能正常工作于幾十KHz頻率范圍內(nèi)，故在較高頻率的大、中功率設備（如變頻器、UPS電源、高頻焊機等）應用中占據(jù)了主導地位。IGBT的驅(qū)動保護電路是其應用方案設計的難點和關鍵，性能優(yōu)良的驅(qū)動保護電路是確保IGBT高效、可靠運行的必要條件。如圖1所示為現(xiàn)有技術方案中一種典型的驅(qū)動保護電路，特點是結(jié)構(gòu)簡單，具有驅(qū)動電源保護功能，但是對IGBT導通的上升時間????????????????????????????????????????????????和關斷的下降時間不可調(diào)，且提供的負偏壓一般不超過-7.5V，這就導致了這一電路應用的局限性，在干擾較大的應用場合，IGBT有可能不能可靠關斷。一個性能優(yōu)良的驅(qū)動保護電路應該具備以下特征：首先具有良好的隔離功能而且對信號的延時很小；其次應該能夠提供一定幅值的正反向柵極電壓并且具有足夠的驅(qū)動能力；必須串聯(lián)合適的柵極電阻，然而不同規(guī)格的IGBT和不同的應用場合具體對IGBT的導通的上升時間和關斷的下降時間要求不同，因此性能好的驅(qū)動保護電路應該具備分別調(diào)節(jié)和的功能。另外，驅(qū)動保護電路應該具有欠壓保護功能。

然而全面分析目前的各種驅(qū)動保護電路方案，分別具有不同的側(cè)重點，但沒有一種電路方案具備上述所有的特征，因此造成驅(qū)動保護電路的可靠性不高，給使用帶來了不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術的不足，提供一種具有欠壓保護功能、對IGBT導通的上升時間和關斷的下降時間可調(diào)的功能完善、性能可靠的新型IGBT驅(qū)動保護電路。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

一種絕緣柵雙極晶體管驅(qū)動保護電路，主要包括：

兩個用于提供工作電壓的電源VB+和VB-；

一個用于控制負載通斷的絕緣柵雙極晶體管IGBT；

一個輸入脈沖控制電路，用于將前級控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號傳遞給光耦P1；

光耦P1，主要用來實現(xiàn)控制電路和主電路的電氣隔離，其輸入端連接來自控制系統(tǒng)的控制脈沖輸入電路的脈沖信號，輸出端相當于一個OC門，輸出的電壓用于控制晶體管VT1和晶體管VT3的通斷；

初級放大電路，主要包括晶體管VT1，用于對控制絕緣柵雙極晶體管IGBT開通和關斷所需要的柵極脈沖進行初級功率放大，其輸入端與光耦P1的輸出端連接，其輸出端與驅(qū)動芯片U3的輸入端INA相連；

次級放大電路，主要包括二極管D1、D2、D3，電阻R3、R7、R8，電容C13，MOSFET器件?U1和U2。其中，R3并聯(lián)在二極管D1的兩端，二極管D1的陽極與MOSFET的驅(qū)動芯片U3的輸出引腳OUTA相連，陰極與MOSFET器件U1的G極相連。電容C13并聯(lián)在二極管D2的兩端，電阻R7并聯(lián)在二極管D3的兩端。二極管D2的陰極接U1的OUTA，二極管D2的陽極接二極管D3的陰極，電阻R8的一端接二極管D3的陽極，另一端接MOSFET器件U2的S1極；?

絕緣柵雙極晶體管IGBT的集電極與發(fā)射級間的導通壓降Vce的監(jiān)測保護電路，主要由電阻R12、R14、R15、R18、R19、R20，二極管A1，穩(wěn)壓管Z1和雙極型晶體管VT1、VT2組成，用于對絕緣柵雙極晶體管IGBT進行過流保護；其中，二極管A1的陰極經(jīng)電阻R14接雙極型晶體管VT2的集電極，陽極經(jīng)電阻R12與電源VB+連接，雙極型晶體管VT1的集電極經(jīng)電阻R12與電源VB+連接，雙極型晶體管VT1的發(fā)射極接地，其基極通過電阻R20接至光耦P1的輸出引腳6。穩(wěn)壓管Z1的陰極接電阻R18，陽極接雙極型晶體管VT2的基極,?雙極型晶體管VT2的發(fā)射極接地，集電極通過電阻R14、R15接至電源VB+，電阻R19一端接雙極型晶體管VT2的基極，另一端接地。