[实用新型]IGBT集电极电压钳位电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种IGBT集电极电压钳位电路。

背景技术

在大功率的IGBT应用中，随着IGBT的容量变大，其在开关过程中的电流变化率会随之增大，且杂散电感也随之变大，因此变流器过载或者桥臂短路关闭IGBT时的电压尖峰更加难以得到控制。目前，市场上比较常见的IGBT集成驱动芯片在针对变流器过载或者桥臂短路关断IGBT时，大多采用软关断方式或者慢降栅压方式进行IGBT集电极过电压抑制。由于这些方式属于通过控制IGBT栅极电压来间接地控制IGBT集电极电压的开环控制方式，在实际应用中，其不能完全避免IGBT过电压击穿。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种IGBT集电极电压钳位电路，以将集电极电压水平控制在一定范围内，降低IGBT过电压击穿的几率，提升IGBT运行的稳定性。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种IGBT集电极电压钳位电路，其包括对IGBT集电极关断时的过电压信号进行反馈的过压反馈模块，用于调整过压反馈模块电流的电阻电容网络模块，对驱动IGBT的驱动脉冲进行功率放大的功率推挽模块，以及用于调整IGBT的通断速率及钳制其门极电压的门极电阻单元和钳位电路；所述电阻电容网络模块连接于IGBT的集电极，过压反馈模块的输入端连接于电阻电容网络模块，其输出端分别连接于功率推挽模块的信号输入端和IGBT的门极，所述功率推挽模块的信号输出端连接于门极电阻单元，所述门极电阻单元及钳位电路连接于IGBT的门极，且IGBT的门极经由电阻R7与其发射极相连。

进一步的，所述的电阻电容网络模块包括并联相接的电阻R9和电容C1。

进一步的，所述的过压反馈模块包括依次串接于电阻电容网络模块的瞬态电压抑制二极管Z1、Z2，以及连接于瞬态电压抑制二极管Z2与功率推挽模块输入端之间的超快恢复二极管D1，还包括依次串接于瞬态电压抑制二极管Z2与IGBT门极之间的超快恢复二极管D2和电阻R8。

进一步的，所述的功率推挽模块包括双极型晶体管V1、V2、V3、V4、V5、V6，电阻R10、R11、R12、R13、R14、R15，以及+15V/-15V电源；所述双极型晶体管V1、V2、V3的基极分别与V4、V5、V6的基极相连，电阻R10、R13连接于V1、V4的基极相连端，电阻R11、R14连接于V2、V5的基极相连端，电阻R1，2、R15连接于V3、V6的基极相连端，且R10、R11、R12均连接于过压反馈模块的超快恢复二极管D1上，R13、R14、R15均连接于功率推挽模块的信号输入端，双极型晶体管V1、V2、V3的集电极接+15V电源，双极型晶体管V4、V5、V6的集电极接-15V电源，V1、V2、V3、V4、V5、V6的发射极连接于一起形成功率推挽模块的信号输出端，并连接于门极电阻单元上。

进一步的，所述的门极电阻单元包括串联相接于功率推挽模块的信号输出端与IGBT门极之间的第一电阻单元和第二电阻单元，所述第一电阻单元包括并联相接且与功率推挽模块的信号输出端相连的电阻R1、R2、R3和超快恢复二极管D3，所述第二电阻单元包括并联相接且与IGBT门极相连的电阻R4、R5、R6和超快恢复二极管D4，所述第一电阻单元内的超快恢复二极管D3的阳极与第二电阻单元内的超快恢复二极管D4的阳极相连接。

进一步的，所述的钳位电路包括连接于IGBT门极上的超快恢复二极管D5，所述超快恢复二极管D5的阴极连接+15V电源。

进一步的，所述电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6为金属膜电阻，所述电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15为厚膜电阻，所述电容C1为聚丙烯薄膜电容。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本IGBT集电极电压钳位电路，当IGBT的集电极电压过高时，会使过压反馈模块导通而产生电流，电流一部分会进入IGBT的门极，而另一部分电流则会进入功率推挽模块，并使功率推挽模块的推挽对管微弱导通，模块输出处于高阻状态，从而使电压反馈模块的电流大部分进入IGBT的门极，实现IGBT门极电压的缓降，保证IGBT集电极电压不超过设定值，使得IGBT电压尖峰得以控制。

电阻电容网络模块可对过压反馈模块中的电流信号进行调整，以优化过压反馈模块的电路损耗。门极电阻单元可调整IGBT的通断速率，钳位电路可保证IGBT门极正电压不超过其承受电压，而电阻R7则可保证IGBT门极的低输入阻抗，从而增强其抗静电能力和抗干扰能力。