[發明專利]IGBT的無源保護電路

有效

• 申請號: 201610235852.8
• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN107306026B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 朱斯忠;徐寶華
• 申請（專利權）人: 中惠創智無線供電技術有限公司
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 張輝

本發明涉及IGBT的無源保護電路，屬于應用電源領域。本發明用驅動電路的驅動信號作電源，包括參考電壓電路、Vce采樣電路、保護電路；參考電壓電路包括電阻、穩壓管、三極管的BE結，電氣連接為：驅動信號正極?電阻?穩壓管正極?穩壓管負極?三極管的BE結?驅動信號地；Vce采樣電路包括二極管和穩壓管，電氣連接為：IGBT的C極?二極管正極?二極管負極?穩壓管的負極?穩壓管的正極?參考電壓電路中穩壓管的正極；保護電路包括電阻和N型三極管，電阻是三極管的ESD保護回路。本發明不增加外部輔助電源，將占空比較大的PWM切割成占空比較小的方波信號，止IGBT長時間工作于大電流飽和狀態，在不停機的前提下減小IGBT的工作電流，保證IGBT安全。

技術領域

本發明涉及一種IGBT的無源保護電路，屬于應用電源領域。

背景技術

IGBT是絕緣柵雙極型晶體管ISOLATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR的縮寫，是一種常用的功率元件，它是由雙極型三極管BJT和絕緣柵型場效應管MOSFET復合而成的電壓控制型半導體器件，具有輸入阻抗高、導通電壓降很小的特點，因此，常用作大電流工作的場合，如電機驅動、開關電流、變頻器等。

這種復合器件有三個極：柵極G、發射極E、集電極C，只要提供一個合適的柵極-發射極電壓，即Vge，發射極E與集電極C導通，電流經過兩個極時產生一個電壓降Vce，因生產材料和工藝的不同，每種IGBT的Vce都不相同，Vce不是一個固定的數，而是隨著流經發射極E與集電極C的電流變化，電流越大，Vce越大，當超過IGBT承受的最大值時，IGBT發熱嚴重，甚至損壞。

因此，大功率IGBT通常需要過流保護，大多數情況下，過流保護電路都附加于IGBT的驅動放大電路或模塊中，用戶通常不明白其工作原理，只能機械地使用，缺乏靈活性，更為嚴重的是，一旦IGBT損壞，通常驅動電路一并損壞，這就是說，保護電路自身不保，又如何保護IGBT。

發明內容

本發明提供一種利用IGBT驅動電路的信號作為能源，不增加外部輔助電源，將占空比較大的PWM切割成占空比較小的方波信號，以防止IGBT長時間工作于大電流飽和狀態，在不停機的前提下減小IGBT的工作電流，保證持續工作狀態下的IGBT安全的IGBT的無源保護電路。

IGBT的無源保護電路，用驅動電路的驅動信號作為電源，包括有參考電壓電路、Vce采樣電路、保護電路，參考電壓電路包括一個電阻、一個穩壓管、一個三極管的BE結，電氣連接為：驅動信號正極---電阻---穩壓管正極---穩壓管負極---三極管的BE結-驅動信號地，Vce采樣電路包括一個二極管和另一個穩壓管，電氣連接為：IGBT的C極---二極管正極---二極管負極---穩壓管的負極---穩壓管的正極---參考電壓電路中的穩壓管的正極，保護電路包括一個電阻和一個N型三極管，電阻是三極管的ESD保護回路。

保護電路的另一種形式是由包括一個電阻、一個N型三極管、一個光電耦合器，電阻是三極管的ESD保護回路，光電耦合器是一個隔離反饋元件。

本發明IGBT的無源保護電路，適用于任何IGBT驅動電路的外加保護，利用驅動電路的信號作為能源，不增加外部輔助電源，將占空比較大的PWM切割成占空比較小的方波信號，以防止IGBT長時間工作于大電流飽和狀態，在不停機的前提下減小IGBT的工作電流，保證了持續工作狀態下的IGBT的安全。

附圖說明

圖1是基本的IGBT的無源保護電路圖，圖中電阻R2、穩壓管DW2、三極管Q的基極b和發射極e組成參考電壓電路，二極管D1、穩壓管DW1組成IGBT的Vce采樣電路，三極管Q、電阻R4組成開關保護電路。

圖2是用光電耦合器作為反饋的IGBT的無源保護電路圖，圖中，電阻R2、穩壓管DW2、三極管Q的基極b和發射極e組成參考電壓電路，二極管D1、穩壓管DW1組成IGBT的Vce采樣電路，三極管Q1、電阻R4、光電耦合器OP1組成開關反饋保護電路。