[發明專利]功率開關的有源鉗位電壓應力抑制電路、方法及驅動電路

有效

• 申請號: 201810271920.5
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108471304B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 徐濤濤;梅佳勝;朱鐵影
• 申請（專利權）人: 蘇州匯川聯合動力系統有限公司
• 主分類號: H03K17/082
• 分類號: H03K17/082;H03K17/567
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 陸軍

本發明公開了一種功率開關的有源鉗位電壓應力抑制電路、方法及驅動電路，所述功率開關的輸入端和控制端之間連接有有源鉗位電路，所述抑制電路包括：檢測模塊，用于檢測功率開關是否觸發有源鉗位；執行模塊，設置于所述功率開關的驅動路徑中，用于在所述檢測模塊檢測到有源鉗位被觸發時，切斷所述驅動路徑。本發明檢測功率開關是否觸發有源鉗位，在所述檢測模塊檢測到有源鉗位被觸發時，切斷所述功率開關的當前的驅動路徑，從而消除驅動路徑對有源鉗位注入功率開關的電流的旁路作用，提高有源鉗位電路的反向擊穿電流的利用率，從而提高有源鉗位的鉗位效果、減小有源鉗位電路中的TVS的熱損耗、減小驅動電路的熱損耗，提高有源鉗位電路的可靠性。

技術領域

本發明涉及電機控制領域，尤其涉及一種功率開關的有源鉗位電壓應力抑制電路、方法及驅動電路。

背景技術

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)是常見的功率開關器件，經常被使用在高壓大電流的工況下。在IGBT關斷過程中，在回路雜散電感上產生的感生電動勢疊加在母線電壓上，使得IGBT的集電極和發射極之間產生較大電壓應力。有源鉗位技術通過TVS(TransientVoltage Suppressor，又稱為瞬態抑制二極管)檢測IGBT的集電極和發射極之間的電壓，當電壓超過TVS的擊穿電壓后，TVS被反向擊穿，產生的擊穿電流流向IGBT的門極，從而可以減緩IGBT門極電壓的下降速度，減慢IGBT的關斷速度，從而減小雜散電感上的感生電動勢，進而減小IGBT在關斷過程中的集電極與發射極之間的電壓應力。

有源鉗位方法對IGBT的關斷過程集電極與發射極之間的電壓應力有很好的抑制作用，但由于目前的有源鉗位方法是在IGBT門極關斷，電壓應力超過TVS的鉗位電壓，TVS被反向擊穿的時候通過TVS向門極注入電流，而IGBT關斷過程中驅動電路輸出低電平，從而導致TVS流向IGBT門極的電流被驅動電路旁路一部分，TVS注入門極電流的流失導致對門極電壓下降速度的抑制效果減弱，所以IGBT門極下降速度較快，如此，一方面導致IGBT集電極與發射極之間電壓應力增加，導致有源鉗位技術應力抑制效果減弱；另一方面IGBT集電極與發射極之間的集射極電壓應力的增加還會導致TVS的擊穿程度增加，擊穿電流增加，進而導致TVS的熱損耗增加，TVS溫升過大，同時還會導致TVS的嵌位電壓上偏。

參考圖1為現有技術中有源鉗位技術的原理框圖，在IGBT關斷過程中，集電極C與發射極E之間的電壓應力超過TVS的擊穿電壓時，TVS被反向擊穿。擊穿電流注入IGBT門極G，從而實現減緩IGBT關斷速度，實現鉗位關斷過程中的集電極C與發射極E之間電壓應力的目的。TVS反向擊穿電流注入門極為L1通路，注入到門極的電流通過驅動電路流失為L2通路。

以上可知，現有技術中由于驅動電路的旁路作用，TVS反向擊穿注入IGBT門極的電流被流失，極大程度上影響了有源鉗位的效果和TVS的使用壽命

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述由于驅動電路的旁路作用而導致的TVS反向擊穿注入IGBT門極的電流的流失問題，提供一種功率開關的有源鉗位電壓應力抑制電路、方法及驅動電路。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種功率開關的有源鉗位電壓應力抑制電路，所述功率開關的輸入端和控制端之間連接有有源鉗位電路，包括：

檢測模塊，用于檢測功率開關是否觸發有源鉗位；

執行模塊，設置于所述功率開關的驅動路徑中，用于在所述檢測模塊檢測到有源鉗位被觸發時，切斷所述驅動路徑。