[發(fā)明專利]一種新型IGBT有源鉗位保護電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310530777.4
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103545802A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 王松;厲杰;劉璐燕;李曉坤
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學（威海）
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;H02M1/32
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 宋文學

1.一種新型IGBT有源鉗位保護電路，其特征在于，所述IGBT有源鉗位保護電路主要包括：兩個用于提供工作電壓的電源VC+、VC-，一個絕緣柵雙極晶體管IGBT，一個過壓信號反饋電路，電流信號放大電路，過壓信號調(diào)節(jié)電路以及輸出電路，

所述絕緣柵雙極晶體管IGBT，用于控制負載通斷；

所述過壓信號反饋電路，用于將絕緣柵雙極晶體管IGBT集電極C端關斷時產(chǎn)生的過壓信號反饋到主電路中來；

所述電流信號放大電路，用于將過壓信號反饋電路輸入的小電流信號進行放大，并將放大后的信號反饋到主電路；

所述過壓信號調(diào)節(jié)電路，主要作用是當過壓信號反饋電路中有比較大的反饋電壓和反饋電流時，能幫助電流信號放大電路及時調(diào)整反饋電壓值，將比較高的反饋電壓降低；

所述輸出電路，用于直接驅(qū)動絕緣柵雙極晶體管IGBT，主要由功率晶體管VT1、VT2，齊納二極管D12、D16，以及電阻R14構(gòu)成；

所述過壓信號反饋電路包括：瞬態(tài)電壓抑制二極管D2、D3、D4、D5、D8、D9，肖特基二極管D1、D7，電阻R1、R3、R6、R9；其輸入端接絕緣柵雙極型晶體管IGBT的集電極C端，其輸出端通過電阻R3、R6、R9接到主電路中；

所述電流信號放大電路包括：開關二極管Q3、Q6,齊納二極管D13、D14、D15，電阻R5、R12、R13，電容C2，快恢復二極管D10，功率MOSFET器件Q1，反相器U1B以及運算放大器U2；電流信號放大電路輸入端是電阻R9兩端的差分電壓信號，其輸出端直接接到主電路中；

所述過壓信號調(diào)節(jié)電路包括：齊納二極管D11，快恢復二極管D6和MUR1,電阻R2、R4，電容C1，功率MOSFET器件Q1，以及反相器U1A，電路輸入端接在電阻R6和電阻R9兩端，電路輸出端直接接到主電路中；

所述輸出電路包括：雙極型晶體管VT1、VT2，齊納二極管D12、D16，其中，雙極型晶體管VT1的基極與雙極型晶體管VT2的基極相連，并接到過壓信號反饋電路的電阻R9；雙極型晶體管VT1的集電極接電源VC+，晶雙極型體管VT2的集電極接電源VC-,雙極型晶體管VT1和雙極型晶體管VT2的發(fā)射極接到一起，齊納二極管D16的陽極接到雙極型晶體管VT1的發(fā)射極，陰極接電源VC+，齊納二極管D12的陽極接電源VC-,陰極接雙極型晶體管VT2的發(fā)射極，雙極型晶體管VT1的發(fā)射極接到絕緣柵雙極晶體管IGBT的門極G。

2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的有源鉗位保護電路，其特征在于，所述電流信號放大電路中的運算放大器U2是一個高電壓搖擺率運算放大器，運算放大器U2的同相輸入端通過電阻R7接到電阻R9，反相輸入端通過電阻R12接到電阻R9；同時，開關二極管Q3、Q6的陰極接電源VC+,陽極接電源VC-，其中開關二極管Q3的中性端與電阻R9、齊納二極管D13的陽極相連，開關二極管Q6的中性端接電阻R9、R12和齊納二極管D15的陽極，齊納二極管D13、D15的陰極接到一起；電阻R7通過電阻R9接地；電阻R12一端接齊納二極管D15的陽極，另一端通過電阻R13接運算放大器U2的輸出端6腳；運算放大器U2輸出端6腳接電阻R11，齊納二極管D14的陰極和反向器U1B的輸入端，其中齊納二極管D14的陽極與電阻R11一端相連后接地；反相器U1B的輸出端與電阻R5和快恢復二極管D10的陰極相連，電阻R5和快恢復二極管D10并聯(lián)，另一端接電容C2和功率MOSFET器件Q1的柵極G2，功率MOSFET器件Q1的源極S2接電源VC+，漏極D2與D1接在一起，功率MOSFET器件Q1中柵極G1與過壓信號反饋電路中電阻R3和R6相連，功率MOSFET器件Q1源極S1接電阻R9與開關二極管Q6的公共端。

3.根據(jù)權(quán)利要求書1和2所述的有源鉗位保護電路，其特征在于，所述過壓信號調(diào)節(jié)電路中快恢復二極管MUR1接電阻R4和反相器U1A的輸入端，電阻R4接地，反相器U1A的輸出端接電阻R2和快恢復二極管D6的陰極，電阻R2和快恢復二極管D6并聯(lián)，另一端接到電容C1和功率MOSFET器件Q2中P溝道MOS管的柵極，P溝道MOS管的源極接電源VC+，P溝道MOS管的漏極接到功率MOSFET器件Q2中N溝道MOS管的漏極，N溝道MOS管的源極接齊納二極管D11的陽極，電阻C1接地。