[发明专利]一种防止半导体开关器件误开通的电路以及控制方法

说明书

本发明公开了一种防止半导体开关器件误开通的电路以及控制方法，电路包括：有源钳位电路、控制电路、功率放大电路以及干扰抑制电路；控制电路与功率放大电路的输入端耦接；功率放大电路的输出端与半导体开关器件的门极耦接；有源钳位电路的第一端与半导体开关器件的第一端连接，第二端与功率放大电路的输入端连接，有源钳位电路被配置为自半导体开关器件的第一端与第二端之间的电压大于预设电压时刻起的预设时间段内动作；干扰抑制电路包括可控开关；可控开关被配置为在有源钳位电路的动作完成后导通，使得功率放大电路的输入端的电位被钳位到固定电位。本发明能够有效防止有源钳位电路因增大注入开关器件的门极的能量而引起开关器件误开通。

技术领域

本发明涉及大功率电路，具体地说，是涉及一种防止半导体开关器件误开通的电路以及控制方法。

背景技术

在大功率应用场合中，电路的杂散电感是无法避免的，当功率器件关断时，杂散电感感生的电动势与母线电压叠加，在功率器件两端产生很大的浪涌电压，若无任何防护措施，可能直接造成功率器件的过压损坏，因此需采取相应的电压抑制策略来保护功率器件。电压抑制策略主要包括无源缓冲电路与有源钳位电路，其中有源钳位电路相较于无源缓冲电路拥有更快的响应速度以及更低的开关损耗，被越来越广泛地应用于电力电子产品中。

目前传统有源钳位电路如图1所示，通常采用稳压二极管101、稳压二极管102串联其他电路连接在IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)的集电极103与门极104或门极驱动电路之间，当集射极电压超过有源钳位的阈值电压时，稳压二极管101、稳压二极管102反向击穿，电荷注入门极104或门极驱动电路，使得IGBT的门极电压被抬高，集电极103与发射极105之间的阻抗减小，使电荷得以泄放，从而降低集射极之间电压，防止IGBT过压损坏。

因此设置有源钳位电路的目的是钳住IGBT的集射极的电压，防止IGBT过压损坏。但有源钳位电路的信号反馈是需要时间的，即从稳压二极管反向击穿到门极电压被抬升到IGBT的开通门槛电压有一定的延迟时间，在该延迟时间内，IGBT的集射极之间的电压会继续升高，直到门极电压达到开通门槛电压以上，该集射极之间的电压才得到限制，其根本原因是控制环路滞后于受控对象。在电压裕量小、开关速度快或者线路杂散电感大的应用场合，传统有源钳位电路的响应速度将无法满足有源钳位的要求，通常需要在传统有源钳位电路的稳压二极管上并联电容，其结构如图2所示，在稳压二极管上并联电容106可增大位移电流，使门极电压在稳压二极管击穿前达到开通门槛电压以上，以达到及时钳位集射极之间的电压的目的。

但在稳压二极管101上并联电容106将引入更大的驱动干扰，该干扰信号通过有源钳位电路注入IGBT的门极，使的IGBT的门极的能量增加，增大了IGBT误开通的风险。

由上可知，在功率器件开关速度快、电压裕量小的场合，通常需要通过有源钳位电路增大注入IGBT的门极的能量来获得更好的钳位效果，但同时也会带来更大的干扰信号。该干扰信号会通过有源钳位电路影响功率器件的驱动信号，进而导致功率器件误开通，这不仅关系到功率器件本身的运行安全，还影响到整个系统的性能和稳定。

因此，如何防止有源钳位电路因增大注入功率器件的门极的能量而引起功率器件误开通，是有待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种防止半导体开关器件误开通的电路以及控制方法，能够有效防止有源钳位电路因增大注入半导体开关器件的门极的能量而引起半导体开关器件误开通。

为了实现上述目的，本发明提供了一种防止半导体开关器件误开通的电路，包括：有源钳位电路、控制电路、功率放大电路以及干扰抑制电路；

所述控制电路与所述功率放大电路的输入端耦接；

所述功率放大电路的输出端与所述半导体开关器件的门极耦接；