[發明專利]一種IGBT過壓保護裝置

在審

• 申請號: 202111174249.0
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN113889994A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 倪俠;王全;鄒有彪;徐玉豹;霍傳猛;何孝鑫;黃元凱
• 申請（專利權）人: 富芯微電子有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;H02H7/20
• 代理公司: 深圳眾邦專利代理有限公司 44545
• 代理人: 李茂松

本發明屬于電力電子技術領域，尤其為一種IGBT過壓保護裝置，包括柵極驅動電路、IGBT、第一壓敏電阻和第二壓敏電阻，所述柵極驅動電路通過放電電阻與IGBT的柵極連接，所述放電電阻通過第一TVS管與IGBT的源級連接，所述柵極驅動電路通過放電電阻與IGBT的柵極連接，所述放電電阻通過第一TVS管與IGBT的源級連接，所述放電電阻通過反向設置的第一穩壓二極管和第二穩壓二極管與第一壓敏電阻連接。本發明能夠對IGBT柵極實施前級過電壓保護，使IGBT保持在線性工作中，達到降低集電極發射極過電壓效果，隨著有源鉗位的增加，能夠使浪涌電壓降低，利用壓敏電阻的非線性特性承受過壓時進行電壓嵌位，對后級電路起到保護作用。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，具體為一種IGBT過壓保護裝置。

背景技術

隨著電力電子技術的飛速發展，IGBT開關元件應用日益廣泛。IGBT作為電力電子系統中最重要的功率半導體器件，其耐用程度和使用壽命關系到整個系統的可靠性。IGBT和其他電子器件一樣，除自身所能提供的器件性能外，其可靠性還依賴于保護電路，因此如何設計可靠的保護電路，是電力電子系統的難點和關鍵。

IGBT同時具有功率晶體管和功率MOSFET的優點，它可以工作在高頻率情況下，易于驅動和關閉。但在實際應用過程中，它可以很容易地被靜電放電(ESD)、電快速瞬變(EFT)或由米勒效應所引起的過電壓所損壞，因此需要設計相應的IGBT驅動過壓保護電路，以保證IGBT柵極不被過電壓所損壞。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種IGBT過壓保護裝置，解決了IGBT在實際應用過程中，它可以很容易地被靜電放電、電快速瞬變或由米勒效應所引起的過電壓所損壞，因此需要設計相應的IGBT驅動過壓保護電路，以保證IGBT柵極不被過電壓所損壞的問題。

(二)技術方案。

本發明為了實現上述目的具體采用以下技術方案：

一種IGBT過壓保護裝置，包括柵極驅動電路、IGBT、第一壓敏電阻和第二壓敏電阻，所述柵極驅動電路通過放電電阻與IGBT的柵極連接，所述放電電阻通過第一TVS管與IGBT的源級連接，所述第一TVS管用于保護IGBT的柵極，所述放電電阻通過反向設置的第一穩壓二極管和第二穩壓二極管與第一壓敏電阻連接，所述第一穩壓二極管和第二穩壓二極管用于穩定IGBT的柵極電壓，所述IGBT的漏極與柵極之間串聯有多個第二TVS管和第一電阻，所述第二TVS管和第一電阻用于減緩IGBT集電極電流的變化率，所述第一電阻遠離第二TVS管的一端與第二壓敏電阻連接，所述第一壓敏電阻與第二壓敏電阻通過第二電阻接地。

進一步地，所述第一TVS管為雙向TVS二極管。

進一步地，所述第二TVS管為單向二極管，所述第二TVS管的陽極通過第一電阻與IGBT的柵極連接，所述第二TVS管的陰極與IGBT的漏極連接，所述第二TVS管的數量為4個。

進一步地，所述第一壓敏電阻和第二壓敏電阻均為10D121K壓敏電阻。

(三)有益效果

與現有技術相比，本發明提供了一種IGBT過壓保護裝置，具備以下有益效果：

本發明，利用放電電阻、第一TVS管、串放的反向第一穩壓二極管和第二穩壓二極管對IGBT柵極實施前級過電壓保護，通過在IGBT的漏極與柵極之間串聯有多個第二TVS管和第一電阻R1，使IGBT保持在線性工作中，達到降低集電極發射極過電壓效果，隨著有源鉗位的增加，能夠使浪涌電壓降低，利用分別與穩壓二極管串放以及第二TVS管串放的壓敏電阻通過第二電阻接地，利用壓敏電阻的非線性特性承受過壓時進行電壓嵌位，對后級電路起到保護作用，保證IGBT工作的穩定性。

附圖說明

圖1為本發明的IGBT過壓保護電路示意圖。