[發明專利]一種IGBT過流過壓保護電路及一種IGBT過流過壓保護方法

在審

• 申請號: 202011275120.4
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112366658A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 郭斌;史業照;鄭永軍;胡曉峰
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H02H7/12
• 分類號: H02H7/12;H02H3/10;H02H3/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種IGBT過流過壓保護電路，該電路包括驅動模塊和IGBT，所述驅動模塊與所述IGBT門極相連，其特征在于，還包括過流保護電路、門極驅動電路和過壓保護電路；所述過流保護電路用于監測所述IGBT的V_CE飽和壓降電壓，當所述IGBT的V_CE飽和壓降電壓超過設定閾值時，過流信號會傳輸給控制板，當控制板接收到故障信號時，會控制所述門極驅動電路關斷所述IGBT；所述過壓保護電路用于監測IGBT的集電極電壓，當所述IGBT的集電極電壓超過設定閾值時，過壓信號會傳輸給控制板，當控制板接收到故障信號時，會控制所述門極驅動電路關斷所述IGBT。

2.根據權利要求1所述的過流保護電路，其特征在于，所述過流保護電路包括電壓反饋電路，所述電壓反饋電路包括依次串聯的250uA的可控電流源、第一電阻和第一高壓二極管，所述可控電流源為V_CE檢測提供電流；所述第一高壓二極管的負極與所述IGBT集電極相連，所述第一電阻與第一高壓二極管之間的節點與第一電容相連并接地；所述可控電流源與所述第一電阻之間的節點與電壓比較器負輸入端相連，用于反饋電壓的比較；所述過流保護電路還包括第一MOS管，所述第一MOS管的漏極與所述電壓比較器負輸入端相連。

3.根據權利要求1所述的過流保護電路，其特征在于，所述第一MOS管的柵極與所述非門的輸出端相連，所述非門的輸入端與所述門極驅動電路相連，所述第一MOS管與所述非門構成鉗位電路；所述第二可變電阻、第三電阻和可變電源用于設置可調閾值電壓，所述串聯的第二可變電阻與第三電阻中間節點與所述電壓比較器正輸入端相連；所述第二電容與第二可變電阻并聯，用于穩定可調閾值電壓，所述第三電容與第四電容并聯于可變電源與地之間，用于濾除可變電源雜波。

4.根據權利要求4所述的門極驅動電路，其特征在于，包括隔離變壓器、第二及第三MOS管組成的柵極驅動、柵極鉗位電路和門極驅動電阻，所述柵極驅動與所述門極驅動電阻串聯并與所述IGBT門極相連，所述柵極驅動輸入端與所述非門輸入端相連；所述柵極鉗位電路包括第五穩壓二極管、第六穩壓二極管，所述第五穩壓二極管與所述第六穩壓二極管反向串聯并與門極-發射極并聯。

5.根據權利要求1所述的過壓保護電路，其特征在于，過壓保護電路包括第二TVS二極管、RCD吸收電路、第四二極管和第五及第六電阻，所述第二TVS二極管的負極與IGBT的集電極相連，所述第二TVS二極管的正極與RCD吸收電路及第五電阻的負極相連；所述RCD吸收電路由第三二極管、第五電容和第四電阻組成；所述第六電阻與第五電阻串聯并接地，所述第四二極管與第三二極管串聯，所述第四二極管的正極與門極驅動電路的門極電阻的正極相連，所述第四二極管的負極與可變電源相連；所述過流信號與過壓信號通過所述或門傳輸到控制板。

6.一種過流過壓保護方法，其特征在于，包括以下步驟：

過流保護電路用于監測所述IGBT的V_CE飽和壓降，過壓保護電路用于監測IGBT的集電極電壓；

當所述IGBT的V_CE的電壓超過設定閾值時，所述過流保護電路檢測到所述IGBT過流并輸出故障信號給控制板；當控制板接收到故障信號時，會控制所述門極驅動電路輸出低電平給所述IGBT門極，從而關斷所述IGBT以避免IGBT長時間的過流，起到保護所述IGBT的作用；

當所述IGBT的集電極電壓超過設定閾值時，所述過流保護電路檢測到所述IGBT過壓并輸出故障信號給控制板；當控制板接收到故障信號時，會控制所述門極驅動電路輸出低電平給所述IGBT門極，從而關斷所述IGBT以避免IGBT承受過大的電壓，同樣起到保護所述IGBT的作用。