[发明专利]一种轨道交通IGBT全时保护驱动器

权利要求书

1.一种轨道交通IGBT全时保护驱动器，其特征在于，采用DC-DC电磁隔离技术进行信号的隔离，电源输入电压为15V-24V；

采用栅极过压保护技术，在IGBT的栅极与发射极两端并联静电释放电阻及用于抑制过压的TVS二极管，并在其基础上增设肖特基二极管到栅极电源，为栅极过压提供反馈到栅极电源的通道；

采用分时段全时控制IGBT开关电阻，通过设置可编程逻辑单元在开通和关短期间分段调节栅极电阻，以控制di/dt和dv/dt的速率稳定；

采用IGBT全时短路状况保护技术，在退饱和及电阻分压的基础上增加V_E-e电压检测模块，实现IGBT全时短路保护；

采用V_CE过压保护技术，软硬件集合实现对IGBT的过压保护，硬件方面采用TVS设定有源钳位保护点，技术采用负反馈环路；软件方面当IGBT电压达到额定电压后电流开始下降，此时控制选取较大的电阻来延缓di/dt速率，减小由于杂散电感以及di/dt产生的V_CE过压。

2.根据权利要求1所述的一种轨道交通IGBT全时保护驱动器，其特征在于，所述驱动器利用磁芯变压器技术实现10KV超高压隔离。

3.根据权利要求1所述的一种轨道交通IGBT全时保护驱动器，其特征在于，所述分时段全时控制IGBT开关电阻的具体控制过程为：

开通过程中：

第一阶段IGBT栅极由-15V充电达到0V未到达阈值电压，在此过程中IGBT是未动作的，因此通过程序控制MOS管开通选取较小的栅极驱动电阻使栅压快速达到0V；

第二阶段当IGBT栅极电压由0V升到阈值电压的过程，通过程序控制选取安全快速的电阻达到栅极充电目的；

第三阶段当栅压到达阈值电压但未达到米勒平台电压的过程中，选取电阻控制IGBT开通di/dt的速率；

第四阶段当栅极电压稳定在密勒平台上，集射极电压下降显著，此时通过控制栅极电阻得以立控制开通期间dv/dt的速率；

关断过程中：

在IGBT栅极电压降至阈值电压，此时处于栅极电荷抽取过程，通过控制栅极驱动电阻，来控制这个过程中dv/dt速率，当IGBT电压达到额定电压后电流开始下降，此时控制选取较大的电阻来延缓di/dt速率，减小由于杂散电感以及di/dt产生的VCE过压；当电流减小到90％后选取小电阻来减小电流拖尾时间，减小IGBT关短损耗。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种轨道交通IGBT全时保护驱动器，其特征在于，所述驱动器采用IGBT全时短路状况保护技术，在IGBT开通时由于功率发射极V_E与辅助发射极V_e间杂散电感L_&，在电流的上升期会产生ΔV_on；在短路状况发生时ΔV_sc值会大于ΔV_on，因此通过全时检测V_E-e电压实现无论在开通的任何阶段以及任何电压的应用条件下全程监控IGBT是否发生短路情况。