[发明专利]一种绝缘栅器件的保护电路及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝缘栅器件的保护电路及其方法。

背景技术

绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称为IGBT）目前已成为一种主流的功率半导体器件, 是由双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor，缩写为BJT，又称为半导体三极管）和金属氧化物半导体场效应管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，缩写为MOSFET）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高速、高输入阻抗、易驱动和BJT的大电流、高耐压、低通态压降的特点。IGBT所具有的电压型驱动、高输入阻抗、开关速度快、开关功率损耗小、通态压降小等一系列优良特性，使其成为中、高功率开关电源、变频器、逆变器、感应加热、有源滤波器、家用电器等需要电能变换场合的理想功率开关器件。

IGBT在运行过程中需要有保护电路对其进行保护控制，以防止其自身驱动系统或所处电力电子电路中的异常状态使IGBT的工作电压或者电流超过安全工作范围，导致IGBT损坏。传统的IGBT的保护电路一般是监测IGBT的集电极-发射极电压Vce，在集电极-发射极电压Vce超过预定值后触发保护动作。这种IGBT的保护电路常常出现保护不及时的问题，特别是在IGBT串联运行，串联总电压远远高于单个器件规定工作电压的环境中，极易出现保护不及时的问题，即在保护动作前IGBT器件已被过压击穿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种绝缘栅器件的保护电路及其方法，可以对绝缘栅器件起到及时有效的保护。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种绝缘栅器件的保护电路，包括衰减电路，电压隔离电路，转换电路，比较电路和保护动作电路，所述绝缘栅器件的发射极连接接地端，所述衰减电路的输入端连接所述绝缘栅器件的集电极，所述衰减电路的输出端连接所述电压隔离电路的输入端，所述电压隔离电路的输出端连接所述转换电路的输入端，所述转换电路的输出端连接所述比较电路的一个输入端，所述比较电路的另一输入端接收阈值电压，所述比较电路的输出端连接所述保护动作电路的输入端，所述保护动作电路的输出端连接所述绝缘栅器件的控制极；所述衰减电路对所述绝缘栅器件的集电极-发射极电压进行衰减处理后输出衰减电压至所述电压隔离电路，所述电压隔离电路对所述衰减电压进行隔离处理后输出隔离后电压至所述转换电路，所述转换电路对所述隔离后电压进行转换处理后输出与所述隔离后电压的变化率成比例关系的转换电压，所述比较电路比较所述转换电压与所述阈值电压的大小，在所述转换电压的绝对值大于所述阈值电压的绝对值时输出保护信号，所述保护动作电路根据所述保护信号控制所述绝缘栅器件开通。

本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决：

一种绝缘栅器件的保护方法，包括以下步骤：1）对所述绝缘栅器件的集电极-发射极电压进行衰减处理得到衰减电压；2）对步骤1）得到的所述衰减电压进行隔离处理后得到隔离后电压；3）对步骤2）得到的隔离后电压进行转换处理得到与所述隔离后电压的变化率成比例关系的转换电压；4）将步骤3）得到的转换电压与所述阈值电压进行比较，在所述转换电压大于所述阈值电压时输出保护信号；5）根据所述步骤4）中输出的保护信号控制所述绝缘栅器件开通。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的绝缘栅器件的保护电路及其方法，通过衰减电路，电压隔离电路以及转换电路，从而将绝缘栅器件的集电极-发射极电压Vce转变为电压变化率信号，由比较电路比较电压变化率信号和阈值电压，从而在电压变化率超过阈值电压时输出保护信号控制绝缘栅器件开通，从而最大可能地避免过压发生。这样，即实现了对电压变化趋势的监控，可提前判断故障倾向，在出现高的电压变化率时即可对绝缘栅器件进行保护，保护控制及时有效，避免了传统保护电路等到出现过压时才开通绝缘栅器件进行保护造成的保护不及时问题。

附图说明

图1是本发明具体实施方式一中的绝缘栅器件的保护电路的结构图；

图2是本发明具体实施方式一中的绝缘栅器件的保护方法的流程图；

图3是本发明具体实施方式二中的绝缘栅器件的保护电路的结构图；

图4是本发明具体实施方式三中的绝缘栅器件的保护电路的结构图；

图5是本发明具体实施方式四中的绝缘栅器件的保护电路的结构图。