[发明专利]带短路保护的IGBT驱动电路软开关装置

说明书

带短路保护的IGBT驱动电路软开关装置，包括驱动控制模块（A01）、驱动功率模块（A02）、电压比较模块（A03）、开关电路模块（A04）和IGBT芯片模块（A05）。本发明以IGBT芯片模块的发射极寄生电感上的感生电动势作为反馈信号控制开通和关断过程中的不同阶段接入不同阻值电阻，以实现IGBT软开关，并且通过反馈信号来判断关断过程是否短路，通过有源钳位技术保护IGBT。

技术领域

本发明涉及集成电子电路技术，具体涉及一种带短路保护的IGBT驱动电路软开关装置。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）是由绝缘栅型场效应管（MOS）和双极型晶体管(BJT)组合成的新型器件，有效结合了二者的优点，被广泛应用于汽车行业、高速铁路、电气领域等传统和新兴领域。驱动电路影响IGBT模块的工作性能，能够有效控制IGBT开关断时间、减小开关损耗、抑制电压和电流尖峰、防止擎住效应，以及对IGBT在工作过程中可能遇到的各种故障进行监测和保护，确保其工作在安全工作区内。在现有的IGBT驱动电路方面多采用固定阻值门极电阻来开通和关断IGBT。根据IGBT开关特性，较大阻值门极电阻能够有效控制集电极电压和电流尖峰、防止擎住效应，但是较大阻值电阻会减缓门极充放电速率、延长了IGBT开通和关断时间、增大开关损耗；反之采用较小的门极电阻会导致集电极电压和电流尖峰过高，但是能够加快门极充放电速率、提高开关断速度、减少开关损耗。另外现有的驱动电路不能很好地监测和解决IGBT短路情况，导致现有的IGBT驱动电路的开关性能较低、使用寿命短、短路故障无法有效准确的监测、可靠性不高。基于目前行业情况，有必要发明一种全新的IGBT驱动电路，来改善IGBT开关特性，监测和处理短路情况，延长使用寿命，提高可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种能有效地对短路故障进行监测、可靠性高、使用寿命长长的带短路保护的IGBT驱动电路软开关装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

带短路保护的IGBT驱动电路软开关装置，包括驱动控制模块、驱动功率模块、电压比较模块、开关电路模块和IGBT芯片模块。

驱动控制模块的输出端与驱动功率模块的输入端相连，驱动控制模块用于给驱动功率模块提供PWM脉冲信号，通过PWM脉冲信号控制驱动功率模块内的开关管的开通与关断，进而实现IGBT芯片的开通与关断；

驱动功率模块的输出端与开关电路模块的输入端相连，驱动功率模块输出开通或关断电压至开关电路模块并起到驱动信号隔离作用，从而给IGBT芯片模块的门极提供开通或关断提供基础；

电压比较模块的输出端与开关电路模块的另一输入端相连，IGBT芯片模块发出的反馈信号经过电压比较模块判断后给开关电路模块提供高低电平信号；

开关电路模块利用电压比较模块传递过来的高低电平信号选择导通开关电路模块中相应的MOS开关管，从而使驱动功率模块输出的开通或关断电压加到开关电路模块中与相应MOS开关管相连的门极小电阻、门极大电阻A045有源钳位电阻上；

IGBT芯片模块采用IGBT芯片（如英飞凌FZ1500R33HE3型芯片），IGBT芯片模块的发射极与电压比较模块的输入端连接，开关电路模块中的门极小电阻、门极大电阻以及有源钳位电阻均与IGBT芯片模块的门极相连，IGBT芯片模块的发射极串接有寄生电感，以寄生电感上的感生电动势作为反馈信号接入电压比较模块的输入端，IGBT芯片模块是本发明的应用载体。