Igbt过压保护电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及过压保护电路，尤其涉及一种包含IGBT的过压保护电路及方法。
【背景技术】
[0002]绝缘棚■双极晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor、IGBT)集功率晶体管和功率场效应管的优点于一身，具有易于驱动、峰值电流容量大、自关断、开关频率高的特点，广泛应用于小体积、高效率的变频电源、电机调速、UPS及逆变焊机当中，IGBT的驱动和保护是其应用中的关键技术。。
[0003]常用IGBT过压保护电路由TVS(瞬态抑制二极管)、普通快恢复二极管及电阻Z1和Z2构成，如附图1所示。当IGBT的集电极电位过高时，TVS被击穿，有电流流进门极，门极电位得以抬升，从而使关断电流变化缓慢，减小电压尖峰。IGBT关断期间，由于电网电压波动使变频器母线电压上升，当达到TVS的击穿电压时，TVS会被击穿，如果过电压持续时间较长，则TVS会因热击穿而损坏，造成驱动电路失效。因此有必要提出一种改进型的IGBT的过压保护电路来克服上述缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供IGBT的过压保护电路，其能避免IGBT关断过压保护误动作，提高了 IGBT驱动电路的可靠性。
[0005]本发明的另一目的在于，提供IGBT的过压保护方法，其能避免IGBT关断过压保护误动作，提高了 IGBT驱动电路的可靠性。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供一种IGBT过压保护电路，用于变频器中，包括IGBT及电连接于所述IGBT的IGBT驱动模块。所述IGBT过压保护电路还包括集电极过压保护模块，电连接于所述IGBT及所述IGBT驱动模块，用于监测所述IGBT的集电极的电压，当所述IGBT导通或关断时间小于预设时间时，所述集电极过压保护模块的电压基准值为第一阈值，当所述IGBT关断时间不小于预设时间时，所述集电极过压保护模块的电压基准值为第二阈值，所述第二阈值大于所述第一阈值，所述集电极过压保护模块还用于在所述IGBT的集电极的电压大于当前电压基准值时，传输抑制电流使所述IGBT的基极电位上升以抑制所述IGBT的集电极电压的上升。
[0007]优选地，所述IGBT驱动模块包括第一场效应管及第二场效应管，所述集电极过压保护模块包括控制器，所述控制器用于在所述IGBT的集电极的电压大于当前电压基准值时，控制所述第二场效应管截止，以避免所述抑制电流流经所述第二场效应管。
[0008]优选地，所述IGBT驱动模块还包括第一电阻及第二电阻，所述第一场效应管的漏极电连接于正基准电压，所述第一场效应管的源极电连接于所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端电连接于所述IGBT的基极，所述第一场效应管的栅极电连接于所述控制器，所述第二场效应管的漏极电连接于负基准电压，所述第二场效应管的源极电连接于所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端电连接于所述IGBT的基极，所述第二场效应管的栅极电连接于所述控制器。
[0009]优选地，所述集电极过压保护模块包括控制器、第一 TVS管、第二 TVS管及第三场效应管，所述第一 TVS管的正极电连接于所述IGBT的基极，所述第一 TVS管的负极电连接于所述第二 TVS管的正极，所述第二 TVS管的负极电连接于所述IGBT的集电极，所述第三场效应管的栅极电连接于所述控制器，所述第三场效应管的漏极电连接于所述IGBT的集电极，所述第三场效应管的源极电连接于所述第一 TVS管与所述第二 TVS管的公共端。
[0010]优选地，所述集电极过压保护模块还包括第三电阻及二极管，所述第三电阻的一端电连接于所述控制器，所述第三电阻的另一端电连接于所述第一 TVS管的正极，所述二极管的正极电连接于所述第三电阻与所述第一 TVS管的公共端，所述二极管的负极电连接于所述IGBT的基极。
[0011]为了实现上述目的，本发明提供还一种IGBT过压保护方法，包括以下步骤:集电极过压保护模块监测IGBT的集电极的电压；控制器获取所述IGBT的状态信息，及在所述IGBT导通或关断时间小于预设时间时，将集电极过压保护模块的电压基准值设为第一阈值，及在所述IGBT关断时间不小于预设时间时，将所述集电极过压保护模块的电压基准值设为第二阈值，所述第二阈值大于所述第一阈值；集电极过压保护模块判断IGBT的集电极的电压是否大于当前电压基准值，及在IGBT的集电极的电压大于当前电压基准值时传输抑制电流使所述IGBT的基极电位上升以抑制所述IGBT的集电极电压的上升。
[0012]优选地，所述集电极过压保护模块通过TVS管监测所述IGBT的集电极的电压。
[0013]优选地，所述集电极过压保护模块包括串联连接的第一 TVS管及第二 TVS管，所述控制器通过控制是否旁路所述第二 TVS管来调整所述集电极过压保护模块的电压基准值。
[0014]本发明的有益效果:本发明提供一种IGBT过压保护电路及方法，避免IGBT在关断期间电压上升使IGBT关断过压保护误动作，提高了电路的可靠性，同时提高了变频器适应输入电压波动的上限值，并通过对最后一级IGBT驱动电路的控制，使得IGBT集电极的电位得到了快速抑制。
[0015]为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
【附图说明】
[0016]图1为现有技术一实施方式中IGBT过压保护的电路图；
[0017]图2为本发明一实施方式中IGBT过压保护电路的模块图；
[0018]图3为本发明一实施方式中IGBT过压保护电路的电路图；
[0019]图4本发明一实施方式中IGBT过压保护方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020]为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
[0021]图2为本发明一实施方式中IGBT过压保护电路100的模块图。IGBT过压保护电路100可以使用在变频器中，当变频器的直流母线电压上升到临界值时，通过IGBT过压保护电路100能够有效抑制IGBT关断产生的过电压，提高变频器的可靠性。在本实施方式中，IGBT过压保护电路100包括IGBT(绝缘栅双极晶体管、Insulated Gate BipolarTransistor)、电连接于IGBT的IGBT驱动模块10及集电极过压保护模块20。IGBT驱动模块10用于驱动IGBT。集电极过压保护模块20电连接于IGBT及IGBT驱动模块10，集电极过压保护模块20用于监测IGBT的集电极的电压。集电极过压保护模块20设置有电压基准值，电压基准值是可调节的，在本实施方式中，电压基准值优选包括两种大小不同的电压基准值，集电极过压保护模块20是根据IGBT的运行状态来进行调节电压基准值。例如，当IGBT是导通状态或者IGBT处于关断状态且关断时间小于预设时间时，预设时间可以定义为20us，集电极过压保护模块20的电压基准值被设置为第一阈值，当IGBT处于关断状态且关断时间不小于预设时间20us时，集电极过压保护模块20的电压基准值被设置为第二阈值，其中，第二阈值大于第一阈值。集电极过压保护模块20还用于在IGBT的集电极的电压大于当前电压基准值时，传输抑制电流使IGBT的基极电位上升以抑制IGBT的集电极电压的上升。在IGBT关断期间，通过设置更高的阈值，实现允许变频器的直流母线电压上升到更高值，避免在IGBT关断期间母线电压上升产生过压保护误动作问题，同时也可以抵制电压升高对IGBT驱动保护电路造成的损坏，提高了变频器的可靠性。
[0022]请同时参阅图3，作为对本发明的进一步改进，IGBT驱动模块10包括第一场效应管Q1及第二场效应管Q2，集电极过压保护模块20包括控制器202，控制器202用于在IGBT的集电极的电压大于当前电压基准值时，控制第二场效应管Q2截止，以避免集电极过压保护模块20传输的抑制电流流经第二场效应管Q2，进而提升了 IGBT过压保护电路100抑制过压的效果。在本实施方式中，第一场效应管Q1可以是NM0S管，第二场效应管Q2可以是PM0S 管。
[0023]在本发明一实施方式中，IGBT驱动模块10还包括第一电阻R1及