[发明专利]一种IGBT驱动的栅极保护电路

说明书

本发明公开了一种IGBT驱动的栅极保护电路，该电路在典型栅极保护电路的基础上进行改进，实现了不同栅极驱动电压尖峰和瞬态浪涌的保护；此外，该电路针对不同栅极电平进行不同保护阈值的保护，其电路结构简单，通用性强，可靠性强，不仅能够良好的实现IGBT驱动中栅极保护电路的保护功能，保障IGBT变流器安全可靠地运行，同时还能够针对两种不同的驱动脉冲电平进行保护阈值的自动切换，适应了不同电平驱动技术的发展。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种IGBT驱动的栅极保护电路。

背景技术

IGBT(绝缘栅双极型晶体管)失效主要是由集电极和发射极的过压/过流和栅极的过压/过流引起。为了防止栅极电荷积累及栅源电压出现尖峰损坏IGBT——可在G极和E极之间设置一些保护元件，如图1的电阻RGE的作用，是使栅极积累电荷泄放；两个反向串联的稳压二极管Z1和Z2，是为了防止栅源电压尖峰损坏IGBT，导通电阻RG和电容C参数可以改善驱动脉冲的电压电流变化率。

一般情况下，IGBT栅极电压VGE需15v才能使IGBT进入深饱和；当VGE增加时，导通时集射电压VCE将减小，开通损耗随之减小，但在负载短路过程中VGE增加，集电极电流Ic也将随之增加，使得IGBT能承受短路损坏的脉宽变窄，同时也限制了短路电流及其所带来的应力(在具有短路工作过程的设备中，如在电机中使用IGBT时，+VGE在满足要求的情况下尽量选取最小值，以提高其耐短路能力)。

现有技术中，IGBT栅极上升沿和下降沿控制技术日益受到重视，即在IGBT栅极上施加可以调整的驱动电压波形，对于IGBT开通和关断过程进行控制，以达到所需要的开通关断要求，但是针对不同栅极电平的保护电路却少有研究，往往采用较为复杂的控制方法，这样造成无法采用驱动适配板的方式降低寄生参数对驱动的影响。另外，图1的方案一旦两个反相串联的稳压二极管Z1和Z2的稳压值选定，只能对某一固定栅极电平进行钳位保护，并不适用VGE电平变化的驱动方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种IGBT驱动的栅极保护电路，其结构简单，通用性强，可以根据各种应用场合进行栅极电压抑制的参数设置，不仅可以应用在各种工况下的IGBT驱动电路设计中，降低寄生参数对驱动的影响，还可以同时对两种驱动电平进行自适应的栅极电平钳位保护。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种IGBT驱动的栅极保护电路，包括：连接驱动板输出驱动脉冲信号的端口G与端口E，连接IGBT栅极的端口IGBT-G及连接IGBT射级的端口IGBT-E；所述端口G与端口IGBT-G连通，记为线路1；所述端口E与端口IGBT-E连通，记为线路2；所述线路1与线路2中连有：导通电阻R1，泄放电阻R2，保护电阻R3、R4、R5、R6，吸收电容C1，瞬态抑制二极管TVS1和TVS2，NMOS管Q1，NPN三级管Q2，保护二极管D1和D2，以及稳压管Z1和Z2；其中：

所述稳压管Z1和Z2以及保护电阻R3与R4依次串联连接，且并联在线路1与线路2之间；

保护二极管D1与电容C2串联连接，且并联在线路1与线路2之间；

所述泄放电阻R2设置在线路1中，且连接于保护二极管D1与稳压管Z1之间；

所述瞬态抑制二极管TVS1和TVS2串联连接，且并联在线路1与线路2之间；

所述导通电阻R1与吸收电容C1分别并联在线路1与线路2之间；

所述保护电阻R5、R6以及稳压管Z2依次串联连接，该串联电路的一端连接在保护二极管D1与电容C2之间，另一端连接线路2；

所述NPN三级管Q2的三个端口分别连接保护电阻R3与R4之间、保护电阻R5与R6之间，以及线路2；