[发明专利]IGBT桥臂短路时VCE振荡电压的抑制电路

说明书

 

技术领域

本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种IGBT桥臂短路时VCE振荡电压的抑制电路。

 

背景技术

随着功率半导体器件技术的快速发展，无论是功率容量还是开关速度等性能上都在大幅提高。尽管功率半导体器件IGBT的工作频率不断提高，SOA即工作安全区域不断扩展，但由于其应用场合的特殊性就使得功率开关器件的可靠性也需进一步提高。对于功率开关器件的工作状态及安全性能直接影响开关变换器性能的优劣，而功率开关器件的驱动电路就是确保其安全可靠运行的关键。驱动电路是主电路与控制电路之间的桥梁，它的设计确保功率开关器件工作在理想的开关状态，并在故障异常时保证功率器件不受损坏。

由于变频器应用场合的复杂性，在异常情况下会出现过压、过流等短路故障。因此，在这些情况下变频器的保护功能就显得异常重要，尤其是驱动电路的短路保护，在IGBT桥臂短路时的情况下抛开现场负载将整个系统缩小，把变频器看做一个系统，当IGBT短路时，瞬间会有很大的电流，就IGBT本身的承受电流能力而言只能是短时间内承受一定值的电流，这可以由IGBT的输出特性曲线图中得出它的安全工作区SOA，如下图10所示，图中清楚的描述了Ic（集电极电流）、VCE（IGBT集电极与发射极之间电压）与Vge（栅极与发射极的驱动电压）之间的关系，驱动电压在15V～17V之间的条件下，短路时IGBT只能承受4～8倍的IN（额定电流），承受时间在10us内，这也就是IGBT的极限承受能力。因此在设计时，需要将短路时的短路电流以及关断时的VCE电压尖峰控制在安全范围内，以保证IGBT不致失效。

而现有技术无法有效的抑制VCE振荡电压，因此影响IGBT的工作效率及使用寿命，因此需要对现有的抑制方式进行改善。

       

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种IGBT桥臂短路时VCE振荡电压的抑制电路，该电路通过Pc929驱动子电路和直流母线回路的作用，可有效避免短路情况下VCE振荡电压尖峰造成IGBT的失效。

为实现上述目的，本发明提供一种IGBT桥臂短路时VCE振荡电压的抑制电路，包括IGBT、用于驱动IGBT的通断并检测控制IGBT的VCE电压的Pc929驱动子电路和直流母线回路；所述Pc929驱动子电路和直流母线回路分别与IGBT连接；所述IGBT内部的芯片为反并联排布。

其中，所述Pc929驱动子电路包括型号为Pc929的光电隔离器、用于检测IGBT导通时的管压降的VCE电压检测回路、第一三极管和第二三极管；所述光电隔离器的第二引脚及第三引脚与变频器连接且输入脉冲信号电流，所述光电隔离器的第十一引脚也与变频器连接且产生驱动电压信号，所述光电隔离器的第八引脚与第十一引脚连接且实施封锁脉冲信号，所述光电隔离器的第九引脚与VCE电压检测回路连接且进行故障报警，所述第一三极管和第二三极管串联，且第一三极管和第二三极管的基极公共端通过第一电阻连接第十一引脚，且第一三极管和第二三极管的发射极公共端与IGBT的栅极连接，所述第九引脚通过VCE电压检测回路与IGBT的基极连接。

其中，所述直流母线回路包括多个平行放置的滤波电容组，每个滤波电容组的一端连接至IGBT的P极, 每个滤波电容组的另一端连接至IGBT的N极，且所述滤波电容组和IGBT的P极之间的走线与滤波电容组和IGBT的N极之间的走线呈平行排布。

其中，所述每个滤波电容组由多个串联的滤波电容构成。

其中，所述VCE电压检测回路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第一二极管；所述第九引脚通过并联的第五电阻和第六电阻与第七电阻连接，所述第七电阻依次通过串联的第八电阻和第一二极管后连接至IGBT的基极。

其中，所述Pc929驱动子电路还包括第一电容、第二电容和第三电容，所述光电隔离器的第十二引脚和十三引脚分别与第一电容的一端连接，所述光电隔离器的第十引脚和第十四引脚分别与第一电容的另一端连接，所述光电隔离器的第九引脚通过第三电容连接第二三极管的集电极，所述第五电阻和第六电阻的公共端通过第二二极管与第二电容连接，且所述第一三极管的集电极连接电源电压。