[实用新型]一种用于IGBT过压保护的有源钳位电路

说明书

本实用新型公开了一种用于IGBT过压保护的有源钳位电路，该电路分别与IGBT、IGBT控制器和IGBT驱动器连接。所述有源钳位电路包括：钳位控制模块，其吸收经过自身的IGBT过压信号的能量，将吸收后的IGBT过压信号转换成相应的钳位电压信号，并钳制钳位电压信号在正电源处，使得IGBT栅极电压的最大值控制在IGBT开通阈值之下，实现抑制IGBT过压信号的功能；第一/第二过压反馈模块，其与钳位控制模块连接，将接收到的所述钳位电压信号分别反馈至IGBT驱动器的控制极和IGBT的栅极。本实用新型能够吸收部分IGBT关断过压能量，电路简单，嵌位效果明显，灵活设置IGBT最大栅极嵌位电压，实现对IGBT运行状态的综合评估和主动防护。

技术领域

本实用新型涉及功率半导体器件驱动技术领域，尤其是涉及一种用于IGBT过压保护的有源钳位电路。

背景技术

IGBT运行中的关断过电压一直影响着IGBT的可靠性，设计IGBT的过压防护电路，成为了提高IGBT可靠性的重要研究方向。利用TVS管进行有源钳位，控制IGBT关断过程，可有效降低IGBT的关断过电压。但目前各种有源嵌位电路都主要存在IGBT异常过压时，对IGBT栅极的异常冲击及钳位电路器件本身的可靠性产生影响，从而损坏IGBT器件甚至钳位保护电路。

在现有技术中，为了防止IGBT关断过电压损坏IGBT，采取的手段都是通过TVS管将IGBT的集电极电压转换为电流信号注入IGBT的栅极或者IGBT驱动器的控制极，通过抬升IGBT的栅极电压来降低IGBT的关断过电压。但这种方法会引起IGBT的栅极电压过高，特别是在IGBT静态电压过高时，往往会误触发IGBT栅极电压动作，导致IGBT二次开通，引起IGBT损坏。另外，若为了优化IGBT过压钳位效果，增加根据反馈信号去动态调节IGBT驱动器的控制极，则需要配合复杂的电路，实现控制IGBT栅极电压的功能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题之一是需要提供一种用于IGBT过压保护的有源钳位电路，能够实现IGBT过电压吸收、IGBT过电压钳位、IGBT钳位动作检测和IGBT栅极电压钳位功能。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于IGBT过压保护的有源钳位电路，该电路分别与IGBT、IGBT控制器和IGBT驱动器连接，所述有源钳位电路包括：钳位控制模块，其吸收经过自身的IGBT过压信号的能量，将吸收后的所述IGBT过压信号转换成相应的钳位电压信号，并钳制所述钳位电压信号在正电源处，使得IGBT栅极电压的最大值控制在IGBT开通阈值之下，实现抑制IGBT过压信号的功能；和第一/第二过压反馈模块，其与所述钳位控制模块连接，将接收到的所述钳位电压信号分别反馈至所述IGBT驱动器的控制极和IGBT的栅极。

优选地，所述钳位控制模块包括：过电压吸收单元，其接收IGBT生成的IGBT过压信号，将该信号进行能量吸收处理；钳位动作单元，其具备钳位TVS管和与所述钳位TVS管两端连接的充电电容，在所述钳位TVS管以及所述充电电容的控制下，将所述过电压吸收单元反馈的处理结果转换成所述钳位电压信号，其中，所述钳位TVS管的阴极与正电源连接，并且其阳极接入IGBT发射极。

优选地，所述过电压吸收单元包括：与所述钳位TVS管连接的第三限流电阻、与所述第三限流电阻连接的双向保护晶体管以及与所述双向保护晶体管连接的二极管串联装置。

优选地，所述有源钳位电路还包括：钳位动作检测模块，其与所述钳位控制模块连接，对接收到的所述钳位电压信号进行采样，根据采样结果生成表征所述有源钳位电路的钳制状态的钳位动作信号。

优选地，所述钳位动作检测模块包括：第一采样电阻，其与所述第三限流电阻连接；第二采样电阻，其与所述第一采样电阻连接，所述第一采样电阻与所述第二采样电阻的中点作为所述钳位电压信号的采样点；运算控制器，其通过所述采样点连接在所述第一采样电阻和所述第二采样电阻上，以根据采样点上的采样电压和预设的钳位阈值电压，判断当前所述有源钳位电路的钳位状态，生成相应的所述钳位动作信号并进行输出。