[发明专利]门极驱动电路板、门极驱动单元及其驱动方法

权利要求书

1.一种门极驱动单元，采用门极驱动电路板，门极驱动电路板用以驱动控制大功率IGBT晶体管，门极驱动电路板包括CPLD主控芯片、初级低压PCB、次级高压PCB、隔离驱动变压器及高压分压PCB，所述初级低压PCB、次级高压PCB之间通过隔离驱动变压器连接，所述CPLD主控芯片、高压分压PCB固定在次级高压PCB上，其特征在于，门极驱动单元包括：

电源模块，接收外部直流供电电压，并将电压转换成各逻辑器件所需的电压及IGBT的驱动控制电压；

高压分压模块，连接不同电压等级的IGBT集电极，通过分压电路按比例缩小V_CE并实时监控，确定IGBT工作状态及正常与否；

短路保护模块，连接IGBT的门极-发射极，用于监控IGBT门极和发射极电流，并判断是否启动或关断IGBT；

故障显示模块，与电源模块、高压分压模块、短路保护模块连接，指示电源模块状态，实时监测高压分压模块、短路保护模块，并将故障信号报错显示；

故障反馈模块，与故障显示模块连接，将故障信号反馈给上级DCU；

自检自恢复模块，与高压分压模块、短路保护模块连接，故障移除后进行自检，确认各功能状态正常后自动复位进入正常工作状态；

光纤启动模块，与自检自恢复模块连接，自检正常后按上级DCU给定信号开关IGBT。

2.如权利要求1所述的门极驱动单元，其特征在于：所述初级低压PCB上设置有电源接口，所述次级高压PCB上设置有门极接口和发射极接口集合体、集电极接口、发射极接口、CPLD主控芯片程序下载接口和测试接口、光纤接收接口及光纤发送接口。

3.如权利要求1所述的门极驱动单元，其特征在于：所述高压分压PCB采用基材S1141。

4.如权利要求1所述的门极驱动单元，其特征在于：所述次级高压PCB上设置有状态指示灯。

5.如权利要求1所述的门极驱动单元，其特征在于：所述短路保护模块中，短路电流限制在290mA，超过即判定为短路进入保护状态，关断IGBT的同时锁定开信号，直到故障移除电流监测在正常范围内恢复正常工作状态。

6.如权利要求5所述的门极驱动单元，其特征在于：所述短路保护模块中还设置有IGBT发射极E_main监控模块，用于监控IGBT发射极状态，监测IGBT的E_main＝＞E_kelvin的电流变化超过5kA/ms，电压变化量超过150V时，判定为短路保护，及时关断IGBT并锁定开信号，直到故障移除自检通过后恢复正常工作状态。

7.一种采用如权利要求6所述的门极驱动单元的驱动方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)根据所选IGBT型号参数配置正确的CPLD程序并固件加载；

(2)将该门极驱动单元与IGBT连接；

(3)上电，发送启动信号，门极驱动单元通过自检并进入正常工作模式；

(4)工作过程中检测门极驱动单元及IGBT各参数性能，发生过压、过流故障时关断IGBT并指示报错；

(5)故障时信号反馈于上级DCU，并锁定启动信号，直到故障排查移除；

(6)等待故障移除后，自检通过，延时复位进入正常工作状态。