[發明專利]一種用于門極保護的柵極保護板

有效

• 申請號: 201710086691.5
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106803754B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 楊坤樹;黎裕文;黃關燒;莊網發;黃玉觀
• 申請（專利權）人: 廣東明陽龍源電力電子有限公司
• 主分類號: H03K17/081
• 分類號: H03K17/081;H02M1/38;H02M1/088
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 伍傳松

本發明公開了一種用于門極保護的柵極保護板，包括連接驅動板輸出驅動脈沖信號的端口D?Gon與端口D?E，連接IGBT柵極的端口IGBT?G及連接IGBT射級的端口IGBT?E；以及連接在端口D?Gon與端口IGBT?G之間的柵極驅動電阻，連接在端口D?E與端口IGBT?E之間的源極驅動電阻；連接在端口IGBT?G與端口IGBT?E之間的IGBT導通泄壓電路和IGBT關斷泄壓電路。本發明通過增加部分電路，把開通和關斷時的能量吸收泄放掉，在設計上減小了驅動電阻的阻值，降低了IGBT損耗；IGBT正常工作時，能夠把門極電壓穩定在16V左右，保證了IGBT的長期運行性能和壽命。

技術領域

本發明涉及高壓變頻器，特別是一種用于高壓變頻器和MMC變頻器IGBT門極保護的柵極保護板。

背景技術

功率單元是使用功率電力電子器件進行整流、濾波、逆變的高壓變頻器主回路的主要部件，每個功率單元都相當于一臺交-直-交電壓型單相低壓變頻器，目前功率單元使用的核心器件是IGBT，對于如何良好的驅動IGBT，驅動電路的設計是核心。

目前行業內高壓變頻器采用的門極保護板，現在正在使用的柵極保護板比較簡單(如圖1所示)，IGBT工作時，主要靠TVS管(D2)吸收瞬間的浪涌，但是有時TVS管不能把浪涌的能量吸收完，在波形上就會看到Vge電壓尖峰很高，帶載運行的時候，Vge有時就超過了20V；在做短路實驗時，Vge的值直接超過了20V，使IGBT處于危險工作狀態，隨時可能爆炸；因此現有的柵極保護板雖然可以使得變頻器運行起來，但是對于其長期運行的性能、壽命卻沒有得到保障。

IGBT正常開通時，通過TVS管把門極電壓抑制在+20V以下，根據測試發現，空載的時候確實能夠抑制住門極電壓不超過20V，但是帶載的時候就會出現門極電壓超過20V的情況，IGBT隨時有失效的風險；IGBT關斷時，為了不出現太高的開通閥值電平，在現有的電路下，只能加大門極電阻阻值和門極電容容值，把IGBT關斷過程中多余的能量進行吸收消耗掉，但是這樣又會使IGBT正常工作時的損耗增大。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種用于門極保護的柵極保護板。

本發明采用的技術方案是：

一種用于門極保護的柵極保護板，包括

連接驅動板輸出驅動脈沖信號的端口D-Gon與端口D-E，連接IGBT柵極的端口IGBT-G及連接IGBT射級的端口IGBT-E；以及

連接在端口D-Gon與端口IGBT-G之間的柵極驅動電阻，連接在端口D-E與端口IGBT-E之間的源極驅動電阻；

連接在端口IGBT-G與端口IGBT-E之間的IGBT導通泄壓電路(10)和IGBT關斷泄壓電路(20)。

進一步，所述IGBT導通泄壓電路(10)包括NPN型三極管Q4、穩壓二極管D5、吸收電容C10、泄壓電阻R25以及二極管D8，該三極管Q4的集電極與端口IGBT-G連接，穩壓二極管D5連接在三極管Q4的集電極與基極之間，該吸收電容C10連接在三極管Q4的發射級與端口IGBT-E之間，該泄壓電阻R25、二極管D8依次串聯在三極管Q4的發射級與端口D-Gon之間。

此外，所述三極管Q4的基極與端口IGBT-E之間連接有并聯著的電容C8和電阻R18。

進一步，所述IGBT關斷泄壓電路(20)包括PNP型三極管Q3、二極管D10、吸收電容C9、泄壓電阻R21以及二極管D7，該三極管Q3的發射極與端口IGBT-G連接，二極管D10連接在三極管Q3的基極與端口D-Gon之間，該吸收電容C9連接在三極管Q3的集電極與端口IGBT-E之間，該泄壓電阻R21、二極管D7依次串聯在三極管Q3的集電極與端口D-Gon之間。

所述三極管Q3的基極與端口IGBT-E之間連接有并聯著的電容C7和電阻R19。