[发明专利]一种IGBT驱动及保护电路

说明书

本发明公开了一种IGBT驱动及保护电路，所述电路包括故障处理模块、微控制模块、驱动模块，驱动信号送入到微控制模块的输入端，所述微控制模块的输出端与驱动模块连接，用于控制驱动模块来输出驱动信号以驱动IGBT的工作；所述故障处理模块用于采集IGBT的栅极电压和发射极集电极电压，其输出端连接微控制模块；所述微控制模块根据传输过来的驱动信号控制后端的控制驱动模块的工作，并在故障时控制驱动模块对IGBT的栅极输出低电平信号关闭IGBT输出。本发明的优点在于：优化了器件的选型，不需要专用的隔离驱动芯片，使用一种微处理芯片或者逻辑处理芯片就可以驱动IGBT正常工作，降低了成本和增加了适用性。该驱动有完整的保护电路，检查检查到绝缘栅器件发生短路，微处理芯片控制栅极输出低电平，关断IGBT，从而保护了IGBT。

技术领域

本发明涉及功率电子器件的驱动控制领域，特别涉及一种IGBT驱动及保护电路。

背景技术

随着科技的不断进步，电力电子技术得到快速的发展，电子技术是根据电子学的原理，运用电子元器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学，它是对电子信号进行处理和实现电能变换的技术。现在无论是工业控制还是能源行业都已经离不开功率电子的应用，其中IGBT绝缘栅双极晶体管目前已成为一种主流的功率半导体器件。作为驱动功率电子IGBT的驱动电路也愈发成熟，现有的方案中，大部分都是使用集成化的方案，如集成式驱动芯片，该方案使IGBT控制变得简单，只需匹配一定的阻容电路就可以完成驱动技术的布置，但是该方案因选用了专用的隔离驱动芯片，造成了电路成本的大幅提升，且价格受市场影响较大，不利于产品的稳定迭代，且也不适用一些对成本要求严格和通用性要求更加广泛的区域。因此本发明提出了一种驱动控制方案，传统的隔离驱动芯片并提出了相应的驱动及保护方案，降低了电路成本，增强了电路的适用性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种IGBT驱动及保护电路，用于通过简单的电路来实现IGBT的驱动控制同时可以在故障时进行保护。

一种IGBT驱动及保护电路，其特征在于：包括故障处理模块、微控制模块、驱动模块，驱动信号送入到微控制模块的输入端，所述微控制模块的输出端与驱动模块连接，用于控制驱动模块来输出驱动信号以驱动IGBT的工作；所述故障处理模块用于采集IGBT的栅极电压和发射极集电极电压，其输出端连接微控制模块；所述微控制模块根据传输过来的驱动信号控制后端的控制驱动模块的工作，并在故障时控制驱动模块对IGBT的栅极输出低电平信号关闭IGBT输出。

所述的一种IGBT驱动及保护电路，其特征在于：所述驱动模块包括开关管Q1、Q2以及电阻Ron、Roff，所述开关管Q1的栅极、Q2的栅极均连接至微控制模块的输出端；所述Q1的源极连接电源VCC,Q1的漏极经电阻Ron连接IGBT的栅极；所述Q2的源极连接电源VSS，Q2的漏极经电阻Roff连接IGBT的栅极；所述Q1、Q2分别为NPN型、PNP型开关管。

所述故障处理模块包括比较器COMP1、COMP2，所述比较器COMP1反相输入端均连接至IGBT的栅极，COMP2反向端的经R1和D1连接至功率电子IGBT的集电极，该COMP2的反向端并联电容C1和电阻R2连接至发射极；所述比较器COMP1的同相输入端输入第一比较基准Vref1；所述比较器COMP2的同相输入端输入第二比较基准Vref2；所述比较器COMP1、COMP2的输出端均连接至微控制模块的输入端。

所述第一比较基准大于所述绝缘栅器件正常工作时栅极的最大开通电压，所述第二比较基准为IGBT能承受短路电流的时间所定的电压不大于对短路时母线对电容C1的两端充电时间所产生的电压。

其C1电容的充放电公式如下：

Vt＝VO+(V1-V0)*[1-exp(-t/RC)]

t＝RC*Ln[(V1-V0)/(V1-Vt)]

Vt：为t时刻电容上的电压值；