[发明专利]一种IGBT有源过流保护装置及保护方法

权利要求书

1.一种IGBT有源过流保护装置，其特征在于，包括：直流升压模块、限流电阻、Vce退饱和检测模块、取样比较模块、可编程控制芯片和软关断模块；

所述直流升压模块、所述限流电阻、所述Vce退饱和检测模块及IGBT的集电极依次串联连接，所述取样比较模块、所述可编程控制芯片、所述软关断模块和所述IGBT的栅极依次串联连接，所述取样比较模块的输入端与所述限流电阻的输出端连接，所述IGBT的发射极接地；

所述直流升压模块将所述IGBT的驱动电压提高至预设电压值；

所述Vce退饱和检测模块检测所述IGBT的集电极电压，其检测电压随所述集电极电压正向变化；

所述取样比较模块获取所述Vce退饱和检测模块的所述检测电压，在所述检测电压大于所述预设电压阈值时向所述可编程控制芯片发送过流信号；

所述可编程控制芯片依据所述过流信号控制所述软关断模块关断所述IGBT。

2.根据权利要求1所述的IGBT有源过流保护装置，其特征在于，

所述Vce退饱和检测模块包括：高压二极管单元、第一分压电阻和第二分压电阻；

所述高压二极管单元的输入端与所述限流电阻的输出端连接，其输出端与所述IGBT的集电极连接；

所述第一分压电阻和所述第二分压电阻串联连接，另一端与所述高压二极管单元的输入端连接，所述第二分压电阻的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的IGBT有源过流保护装置，其特征在于，

所述高压二极管单元包括：第一高压二极管、第二高压二极管、第三高压二极管、第四高压二极管、第五高压二极管和第六高压二极管；

所述第一高压二极管、所述第二高压二极管、所述第三高压二极管、所述第四高压二极管、所述第五高压二极管和所述第六高压二极管依次正向串联连接；

所述第一高压二极管的正极与所述限流电阻的输出端连接；

所述第六高压二极管的负极与所述IGBT的集电极连接。

4.根据权利要求2所述的IGBT有源过流保护装置，其特征在于，

所述Vce退饱和检测模块还包括：噪声滤波电容；

所述噪声滤波电容一端与所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的连接端连接，其另一端接地。

5.根据权利要求2所述的IGBT有源过流保护装置，其特征在于，

所述Vce退饱和检测模块还包括：第一钳位保护二极管和第二钳位保护二极管；

所述第一钳位保护二极管和所述第二钳位保护二极管反向串联连接，其负极与第一预设电压源连接，所述第二钳位保护二极管的正极接地，所述第二钳位保护二极管的负极还与所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的连接端连接。

6.根据权利要求1所述的IGBT有源过流保护装置，其特征在于，

所述取样比较模块包括：比较器、开漏输出上拉电阻、第一NMOS管、第一NMOS管驱动电阻和第一下拉电阻；

所述比较器的正极输入端与所述Vce退饱和检测模块连接，其负极与门槛电压连接，其输出端与所述可编程控制芯片连接；

所述开漏输出上拉电阻一端与第二预设电压源连接，其另一端与所述比较器的输出端连接；

所述第一NMOS管的漏极与所述比较器的正极输入端连接，其源极接地，其栅极与所述第一NMOS管驱动电阻的一端连接；

所述第一NMOS管驱动电阻的另一端与所述可编程控制芯片连接；

所述第一下拉电阻的一端与所述第一NMOS管的栅极连接，其另一端接地。

7.根据权利要求1所述的IGBT有源过流保护装置，其特征在于，

所述软关断模块包括：第二NMOS管、第二NMOS管驱动电阻、栅极关断电阻和第二下拉电阻；

所述第二NMOS管的栅极与所述第二NMOS管驱动电阻的一端连接，其漏极与所述栅极关断电阻的一端连接，其源极接地；

所述第二NMOS管驱动电阻的另一端与所述可编程控制芯片的输出端连接；

所述第二下拉电阻的一端与所述第二NMOS管的栅极连接，其另一端接地；

所述栅极关断电阻的另一端与所述IGBT的栅极连接。

8.一种IGBT有源过流保护方法，其特征在于，通过如权利要求1-7任一所述的IGBT有源过流保护装置对IGBT过流进行保护，包括如下步骤：

通过Vce退饱和检测模块检测所述IGBT的集电极电压，所述Vce退饱和检测模块输入端处的检测电压随所述IGBT的集电极电压正向变化；

当所述检测电压大于预设电压阈值时，取样比较模块向所述可编程控制芯片发出高电平的过流信号；

所述可编程控制芯片依据所述过流信号控制所述软关断模块关断所述IGBT。