[發(fā)明專(zhuān)利]一種新型IGBT有源鉗位保護(hù)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310530777.4
• 申請(qǐng)日: 2013-11-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103545802A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王松;厲杰;劉璐燕;李曉坤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)（威海）
• 主分類(lèi)號(hào): H02H9/04
• 分類(lèi)號(hào): H02H9/04;H02M1/32
• 代理公司: 青島高曉專(zhuān)利事務(wù)所 37104
• 代理人: 宋文學(xué)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種新型的絕緣柵雙極晶體管IGBT（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor）有源鉗位保護(hù)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。它既具有功率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)，能正常工作于幾十千赫茲頻率范圍內(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。IGBT的開(kāi)通關(guān)斷保護(hù)是其應(yīng)用設(shè)計(jì)很重要的一點(diǎn)。由于電路間雜散電感的存在，IGBT在正常關(guān)斷時(shí)會(huì)在集電極產(chǎn)生一定的電壓尖峰，通常該電壓尖峰數(shù)值不會(huì)太高，但在變流器過(guò)載或者橋臂發(fā)生短路的情況下，關(guān)斷IGBT時(shí)集電極會(huì)產(chǎn)生非常高的尖峰電壓，過(guò)高的尖峰電壓很容易使IGBT受到損壞。有源鉗位電路的目標(biāo)就是要鉗住IGBT的集電極電位，使其不要達(dá)到太高的水平?，F(xiàn)有技術(shù)方案中一種典型有源鉗位電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示，該電路的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電路的動(dòng)態(tài)性能較好，響應(yīng)速度較快，但是反饋回路中瞬態(tài)抑制二極管的擊穿電流存在電流旁路，瞬態(tài)抑制二極管的工作點(diǎn)不夠優(yōu)化，這就造成有源鉗位電路在反饋電流???????????????????????????????????????????????????較小的情況下有源鉗位效果不夠理想。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在絕緣柵雙極晶體管集電極C反饋電流???較大或較小的情況下都能可靠進(jìn)行有源鉗位保護(hù)的電路。?

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：?

一種新型IGBT有源鉗位保護(hù)電路，主要包括：

兩個(gè)用于提供工作電壓的電源VC+和VC-；

一個(gè)用于控制負(fù)載通斷的絕緣柵雙極晶體管IGBT；

過(guò)壓信號(hào)反饋電路，用于將絕緣柵雙極晶體管IGBT（Q4）集電極C端關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的過(guò)壓信號(hào)反饋到主電路中來(lái)。所述過(guò)壓信號(hào)反饋電路主要包括瞬態(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(guò)電阻R3、R6、R9接到主電路中；

輸出電路，主要由雙極型晶體管VT1、VT2，齊納二極管D12、D16構(gòu)成。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(guò)壓信號(hào)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(yáng)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(yáng)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(mén)極G。

本發(fā)明中還包括一個(gè)電流信號(hào)放大電路，作用是將過(guò)壓信號(hào)反饋電路輸入的小電流信號(hào)進(jìn)行放大，并將放大后的信號(hào)反饋到主電路。它包括一個(gè)高電壓搖擺率運(yùn)算放大器U2，運(yùn)算放大器U2的同相輸入端通過(guò)電阻R7接到電阻R9，反相輸入端通過(guò)電阻R12接到電阻R9；同時(shí)，開(kāi)關(guān)二極管Q3、Q6的陰極接電源VC+,陽(yáng)極接電源VC-，其中開(kāi)關(guān)二極管Q3的中性端與電阻R9、齊納二極管D13的陽(yáng)極相連，開(kāi)關(guān)二極管Q6的中性端接電阻R9、R12和齊納二極管D15的陽(yáng)極，齊納二極管D13、D15的陰極接到一起；電阻R7通過(guò)電阻R9接地；電阻R12一端接齊納二極管D15的陽(yáng)極，另一端通過(guò)電阻R13接運(yùn)算放大器U2的輸出端6腳；運(yùn)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(yáng)極與電阻R11一端相連后接地；反相器U1B的輸出端接到電阻R5和快恢復(fù)二極管D10的陰極，電阻R5和快恢復(fù)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(guò)壓信號(hào)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(kāi)關(guān)二極管Q6的公共端。?