一种IGBT有源钳位装置的制作方法

一种igbt有源钳位装置
技术领域
1.本实用新型涉及igbt保护领域，特别涉及一种igbt有源钳位装置。


背景技术：

2.igbt模块作为电机控制器关键功率部件，运行过程中，极易因igbt晶圆集射极电压应力超限损坏。现阶段应用比较成熟的方案是采用有源钳位的方案对igbt晶圆集射极电压进行钳位保护，具体电路拓扑如图1所示，在igbt模块c极与驱动电路模块之间设置有源钳位电路模块。
3.有源钳位电路是保护igbt模块的ce电压不超过极限电压值，一般设置的有源钳位电压点要低于igbt模块ce耐压值10%左右。现有有源钳位电路方案缺乏控制，极限情况，电机反电动势抬升母线电压，首先达到有源钳位时动作点时，很容易触发有源钳位，造成有源钳位管过功率失效。有源钳位失效模式之一的击穿状态，会导致igbt晶圆c极、g极短路，易造成驱动模块igbt失效。


技术实现要素：

4.本实用新型目的是：提供一种igbt有源钳位装置方案，通过增加有源钳位控制电路，当igbt没有工作时，确保有源钳位不被激活，igbt正常开关管工作，才允许有源钳位工作。
5.本实用新型的技术方案是：
6.一种igbt有源钳位装置，包括mcu模块、驱动电路模块、有源钳位控制电路模块、有源钳位电路模块；所述mcu模块通过驱动电路模块连接igbt的g极，驱动电路模块通过有源钳位控制电路模块连接有源钳位电路模块，igbt的c极通过有源钳位电路模块反馈连接驱动电路模块。
7.优选的，所述mcu与驱动电路模块之间通过控制信号线和反馈信号线连接；所述mcu模块通过控制信号线输出pwm信号控制驱动电路模块，驱动电路模块通过反馈信号线实时反馈驱动故障状态到mcu模块。
8.优选的，所述有源钳位控制电路模块包括使能开关，通过使能开关连接控制有源钳位电路模块；
9.所述有源钳位控制电路模块监控驱动电路模块，当监控到驱动模块电路工作时，输出控制使能信号，使能有源钳位电路模块；驱动未工作情况下，有源钳位控制电路模块不工作，不使能有源钳位电路模块工作。
10.优选的，所述有源钳位电路模块接收到有源钳位控制电路模块使能信号后，开始监控igbt的c极、g极之间电压：当igbt的c极、g极之间电压达到有源钳位电路模块动作点之后，有源钳位电路模块输出信号到驱动电路模块，驱动电路模块接收到有源钳位电路模块信号后，降低关管速度，从而减小c极、e极之间电压。
11.优选的，所述有源钳位电路模块动作点为igbt的c极、g极之间电压达到igbt模块
ce耐压值的85%～93%。
12.优选的，在igbt未工作，电机反电动势抬升母线电压到有源钳位电路工作点时，由于有源钳位电路未使能，不触发工作。
13.本实用新型的优点是：
14.1．本实用新型的igbt有源钳位装置，增加具有使能开关的有源钳位控制电路模块，能够根据驱动模块的工作状态，判定是否使能有源钳位电路模块，防止了极端情况下，电机高反电动势频繁触发有源钳位，导致有源钳位过功率失效；
15.2．本实用新型的igbt有源钳位装置，防止有源钳位在极端情况下，造成驱动模块igbt失效，提升了电机控制器系统的可靠性，提升了系统耐高压的能力。
附图说明
16.下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
17.图1为现有的igbt有源钳位装置的方案原理框图；
18.图2为本实用新型的igbt有源钳位装置的方案原理框图。
具体实施方式
19.如图2所示，本实用新型的igbt有源钳位装置，包括mcu模块、驱动电路模块、有源钳位控制电路模块、有源钳位电路模块；所述mcu模块通过驱动电路模块连接igbt的g极，驱动电路模块通过有源钳位控制电路模块连接有源钳位电路模块，igbt的c极通过有源钳位电路模块反馈连接驱动电路模块。
20.所述mcu与驱动电路模块之间通过控制信号线和反馈信号线连接；所述mcu模块通过控制信号线输出pwm信号控制驱动电路模块，驱动电路模块通过反馈信号线实时反馈驱动故障状态到mcu模块。
21.所述有源钳位控制电路模块包括使能开关，通过使能开关连接控制有源钳位电路模块；所述有源钳位控制电路模块监控驱动电路模块，当监控到驱动模块电路工作时，输出控制使能信号，使能有源钳位电路模块；驱动未工作情况下，有源钳位控制电路模块不工作，不使能有源钳位电路模块工作。
22.所述有源钳位电路模块接收到有源钳位控制电路模块使能信号后，开始监控igbt的c极、g极之间电压：当igbt的c极、g极之间电压达到有源钳位电路模块动作点之后，有源钳位电路模块输出信号到驱动电路模块，驱动电路模块接收到有源钳位电路模块信号后，降低关管速度，从而减小c极、e极之间电压。
23.所述有源钳位电路模块动作点为igbt的c极、g极之间电压达到igbt模块ce耐压值的85%～93%。
24.极限情况下，在igbt未工作，电机反电动势抬升母线电压到有源钳位电路工作点时，由于驱动电路模块未工作，有源钳位电路未使能，不会频繁触发有源钳位保护。不会引发有源钳位电路模块、驱动电路模块、igbt失效，提升了系统耐高压的能力；
25.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围
之内。


技术特征：
1.一种igbt有源钳位装置，其特征在于，包括mcu模块、驱动电路模块、有源钳位控制电路模块、有源钳位电路模块；所述mcu模块通过驱动电路模块连接igbt的g极，驱动电路模块通过有源钳位控制电路模块连接有源钳位电路模块，igbt的c极通过有源钳位电路模块反馈连接驱动电路模块。2.根据权利要求1所述的igbt有源钳位装置，其特征在于，所述mcu与驱动电路模块之间通过控制信号线和反馈信号线连接；所述mcu模块通过控制信号线输出pwm信号控制驱动电路模块，驱动电路模块通过反馈信号线实时反馈驱动故障状态到mcu模块。3.根据权利要求2所述的igbt有源钳位装置，其特征在于，所述有源钳位控制电路模块包括使能开关，通过使能开关连接控制有源钳位电路模块。4.根据权利要求3所述的igbt有源钳位装置，其特征在于，所述有源钳位电路模块的动作点为igbt的c极、g极之间电压达到igbt模块ce耐压值的85%～93%。

技术总结
本实用新型公开了一种IGBT有源钳位装置，包括MCU模块、驱动电路模块、有源钳位控制电路模块、有源钳位电路模块；所述MCU模块通过驱动电路模块连接IGBT的G极，驱动电路模块通过有源钳位控制电路模块连接有源钳位电路模块，IGBT的C极通过有源钳位电路模块反馈连接驱动电路模块。本实用新型的IGBT有源钳位装置，增加具有使能开关的有源钳位控制电路模块，能够根据驱动模块的工作状态，判定是否使能有源钳位电路模块，防止了极端情况下，电机高反电动势频繁触发有源钳位，导致有源钳位过功率失效，以及驱动模块IGBT失效，提升了电机控制器系统的可靠性，提升了系统耐高压的能力。提升了系统耐高压的能力。提升了系统耐高压的能力。


技术研发人员：刘蕾 吴功州 陈龙 邓继鑫 周政 苑红伟
受保护的技术使用者：合肥巨一动力系统有限公司
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/4/26