[實用新型]一種用于IGBT過壓保護的有源鉗位電路

有效

• 申請號: 201820777150.7
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN208158120U
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 魏海山;楊樂樂;楊濤;唐威;謝舜蒙;歐陽柳;馬龍昌;李彥涌;朱武;張東輝
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 張文娟;朱繪

本實用新型公開了一種用于IGBT過壓保護的有源鉗位電路，該電路分別與IGBT、IGBT控制器和IGBT驅動器連接。所述有源鉗位電路包括：鉗位控制模塊，其吸收經過自身的IGBT過壓信號的能量，將吸收后的IGBT過壓信號轉換成相應的鉗位電壓信號，并鉗制鉗位電壓信號在正電源處，使得IGBT柵極電壓的最大值控制在IGBT開通閾值之下，實現抑制IGBT過壓信號的功能；第一/第二過壓反饋模塊，其與鉗位控制模塊連接，將接收到的所述鉗位電壓信號分別反饋至IGBT驅動器的控制極和IGBT的柵極。本實用新型能夠吸收部分IGBT關斷過壓能量，電路簡單，嵌位效果明顯，靈活設置IGBT最大柵極嵌位電壓，實現對IGBT運行狀態的綜合評估和主動防護。

技術領域

本實用新型涉及功率半導體器件驅動技術領域，尤其是涉及一種用于IGBT過壓保護的有源鉗位電路。

背景技術

IGBT運行中的關斷過電壓一直影響著IGBT的可靠性，設計IGBT的過壓防護電路，成為了提高IGBT可靠性的重要研究方向。利用TVS管進行有源鉗位，控制IGBT關斷過程，可有效降低IGBT的關斷過電壓。但目前各種有源嵌位電路都主要存在IGBT異常過壓時，對IGBT柵極的異常沖擊及鉗位電路器件本身的可靠性產生影響，從而損壞IGBT器件甚至鉗位保護電路。

在現有技術中，為了防止IGBT關斷過電壓損壞IGBT，采取的手段都是通過TVS管將IGBT的集電極電壓轉換為電流信號注入IGBT的柵極或者IGBT驅動器的控制極，通過抬升IGBT的柵極電壓來降低IGBT的關斷過電壓。但這種方法會引起IGBT的柵極電壓過高，特別是在IGBT靜態電壓過高時，往往會誤觸發IGBT柵極電壓動作，導致IGBT二次開通，引起IGBT損壞。另外，若為了優化IGBT過壓鉗位效果，增加根據反饋信號去動態調節IGBT驅動器的控制極，則需要配合復雜的電路，實現控制IGBT柵極電壓的功能。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題之一是需要提供一種用于IGBT過壓保護的有源鉗位電路，能夠實現IGBT過電壓吸收、IGBT過電壓鉗位、IGBT鉗位動作檢測和IGBT柵極電壓鉗位功能。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種用于IGBT過壓保護的有源鉗位電路，該電路分別與IGBT、IGBT控制器和IGBT驅動器連接，所述有源鉗位電路包括：鉗位控制模塊，其吸收經過自身的IGBT過壓信號的能量，將吸收后的所述IGBT過壓信號轉換成相應的鉗位電壓信號，并鉗制所述鉗位電壓信號在正電源處，使得IGBT柵極電壓的最大值控制在IGBT開通閾值之下，實現抑制IGBT過壓信號的功能；和第一/第二過壓反饋模塊，其與所述鉗位控制模塊連接，將接收到的所述鉗位電壓信號分別反饋至所述IGBT驅動器的控制極和IGBT的柵極。

優選地，所述鉗位控制模塊包括：過電壓吸收單元，其接收IGBT生成的IGBT過壓信號，將該信號進行能量吸收處理；鉗位動作單元，其具備鉗位TVS管和與所述鉗位TVS管兩端連接的充電電容，在所述鉗位TVS管以及所述充電電容的控制下，將所述過電壓吸收單元反饋的處理結果轉換成所述鉗位電壓信號，其中，所述鉗位TVS管的陰極與正電源連接，并且其陽極接入IGBT發射極。

優選地，所述過電壓吸收單元包括：與所述鉗位TVS管連接的第三限流電阻、與所述第三限流電阻連接的雙向保護晶體管以及與所述雙向保護晶體管連接的二極管串聯裝置。

優選地，所述有源鉗位電路還包括：鉗位動作檢測模塊，其與所述鉗位控制模塊連接，對接收到的所述鉗位電壓信號進行采樣，根據采樣結果生成表征所述有源鉗位電路的鉗制狀態的鉗位動作信號。

優選地，所述鉗位動作檢測模塊包括：第一采樣電阻，其與所述第三限流電阻連接；第二采樣電阻，其與所述第一采樣電阻連接，所述第一采樣電阻與所述第二采樣電阻的中點作為所述鉗位電壓信號的采樣點；運算控制器，其通過所述采樣點連接在所述第一采樣電阻和所述第二采樣電阻上，以根據采樣點上的采樣電壓和預設的鉗位閾值電壓，判斷當前所述有源鉗位電路的鉗位狀態，生成相應的所述鉗位動作信號并進行輸出。