[发明专利]一种基于电压比较器的降栅压电路

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，更进一步涉及一种电力电子技术领域中降低功率场效应晶体管MOSFET或绝缘栅双极型晶体管IGBT栅极电压的电路，该电路可用于MOSFET或IGBT受保护功率管遇到过流或短路时对MOSFET或IGBT受保护功率管的保护。

背景技术

目前，在电力电子技术领域中，常用的MOSFET或IGBT功率管过流或短路时的保护措施有两种：一种是软关断，另一种是降栅压。软关断是指在检测到器件过流或短路信号时，就迅速撤除受保护功率管的栅极信号，使MOSFET或IGBT受保护功率管关断；降栅压是指在检测到器件过流或短路信号时，立即将MOSFET或IGBT受保护功率管的栅极电压降到某一电平，但器件仍维持导通。

软关断的抗干扰能力差，一检测到故障就关断器件，很容易发生误动作，因而为增加保护电路的抗干扰能力，往往在得到故障信号与启动保护电路之间加一固定延时，然而故障电流会在这固定延时内急剧上升，从而大大增加了故障时器件的功率损耗；同时故障电流的增加，还会使受保护功率管关断时的di/dt增大，它们之间的参数设计很难折中，因此软关断保护的驱动电路，在故障发生时往往是保护电路启动了，但器件仍然损坏。降栅压的抗干扰能力强，降栅压后设定一个固定延时，若延时后故障信号依然存在，则关断器件。故障电流在这一延时内将被限制在一个较小值。故障电流的限制，降低了故障时器件的功率损耗，延长了器件抗短路的时间；而且能够降低受保护功率管关断时的di/dt，对器件的保护十分有利。在延时中，若故障信号消失，驱动电路可自动恢复正常的工作状态，因而大大增强了电路的抗干扰能力。

广东易事特电源股份有限公司在其专利申请文件“抑制IGBT过电流的驱动电路”(申请公布号CN 102315632A，申请号201110310792.9，申请日期2011.10.14)中公开了一种抑制IGBT过电流的驱动电路，该电路中的降栅压钳位电路通过对电容充电来控制受保护功率管栅极电压的缓慢降低，达到软关断的目的。东莞市精诚电能设备有限公司在其专利申请文件“一种保护完善的IGBT驱动器”(申请公布号CN102290795A，申请号201110252637.6，申请日期2011.08.30)公开了一种保护完善的IGBT驱动器，该电路通过过流信号击穿稳压二极管，并用RC回路具有一定的充电时间来达到延迟关断的目的。这两个专利申请文件所公开的电路中共同存在的问题是：电路都是通过对电容充电以此达到关断受保护功率管的目的，保护电路只做到了两级降栅压即电路检测到过流信号后，先将受保护功率管的栅极电压降到某一特定的电平，若过流信号依然存在，再将受保护功率管的栅极电压缓慢降低到0V；若这个特定的电平设置的过高则受保护功率管对过流现象抑制不明显，若这个特定的电平设置的过低则受保护功率管在一个时延内会存在反复开通、关断的问题；降栅压电路使用稳压二极管作为过流信号的判断器件，温度对稳压二极管的工作有一定的影响，温度过高时，稳压二极管的实际击穿电压和其标称击穿电压会有一定的差别，在极端情况下还会出现电路过流而降栅压保护电路不保护的情况；保护电路中没有调节受保护功率管栅极电压上升、下降时间的电路。

杨冬平，王莉，江登宇发表的“降栅压技术在MOSFET驱动中的应用”(电力系统及其自动化学报，2010.02：1-4)论文中，以及田松亚，甘正华，孙烨，付炜亮发表的“一种新型IGBT驱动及保护电路的研究”(电焊机，2007.07：61-63)论文中的降栅压电路都是通过过流信号给电容充电，然后通过电容两端的电压击穿稳压二极管来实现对MOSFET或IGBT受保护功率管的保护。这两篇论文所公开的电路存在的共同问题与专利申请文件“抑制IGBT过电流的驱动电路”和专利申请文件“一种保护完善的IGBT驱动器”中存在的问题相同。

发明内容

为了克服上述现有技术中的问题，提出一种基于电压比较器的降栅压电路，可以使受保护功率管得到高可靠性的保护。