[发明专利]一种绝缘栅双极晶体管驱动保护电路

说明书

技术领域

本发明电路属于电力电子领域，具体涉及一种绝缘栅双极晶体管IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）的驱动保护电路。

背景技术

绝缘栅双极晶体管IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。它既具有功率MOSFET输入阻抗高、工作速度快、易驱动的优点，又具有双极达林顿功率管GTO饱和电压低、电流容量大、耐压高等优点，能正常工作于几十KHz频率范围内，故在较高频率的大、中功率设备（如变频器、UPS电源、高频焊机等）应用中占据了主导地位。IGBT的驱动保护电路是其应用方案设计的难点和关键，性能优良的驱动保护电路是确保IGBT高效、可靠运行的必要条件。如图1所示为现有技术方案中一种典型的驱动保护电路，特点是结构简单，具有驱动电源保护功能，但是对IGBT导通的上升时间                                                和关断的下降时间不可调，且提供的负偏压一般不超过-7.5V，这就导致了这一电路应用的局限性，在干扰较大的应用场合，IGBT有可能不能可靠关断。一个性能优良的驱动保护电路应该具备以下特征：首先具有良好的隔离功能而且对信号的延时很小；其次应该能够提供一定幅值的正反向栅极电压并且具有足够的驱动能力；必须串联合适的栅极电阻，然而不同规格的IGBT和不同的应用场合具体对IGBT的导通的上升时间和关断的下降时间要求不同，因此性能好的驱动保护电路应该具备分别调节和的功能。另外，驱动保护电路应该具有欠压保护功能。

然而全面分析目前的各种驱动保护电路方案，分别具有不同的侧重点，但没有一种电路方案具备上述所有的特征，因此造成驱动保护电路的可靠性不高，给使用带来了不便。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种具有欠压保护功能、对IGBT导通的上升时间和关断的下降时间可调的功能完善、性能可靠的新型IGBT驱动保护电路。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种绝缘栅双极晶体管驱动保护电路，主要包括：

两个用于提供工作电压的电源VB+和VB-；

一个用于控制负载通断的绝缘栅双极晶体管IGBT；

一个输入脉冲控制电路，用于将前级控制系统发出的脉冲信号传递给光耦P1；

光耦P1，主要用来实现控制电路和主电路的电气隔离，其输入端连接来自控制系统的控制脉冲输入电路的脉冲信号，输出端相当于一个OC门，输出的电压用于控制晶体管VT1和晶体管VT3的通断；

初级放大电路，主要包括晶体管VT1，用于对控制绝缘栅双极晶体管IGBT开通和关断所需要的栅极脉冲进行初级功率放大，其输入端与光耦P1的输出端连接，其输出端与驱动芯片U3的输入端INA相连；

次级放大电路，主要包括二极管D1、D2、D3，电阻R3、R7、R8，电容C13，MOSFET器件 U1和U2。其中，R3并联在二极管D1的两端，二极管D1的阳极与MOSFET的驱动芯片U3的输出引脚OUTA相连，阴极与MOSFET器件U1的G极相连。电容C13并联在二极管D2的两端，电阻R7并联在二极管D3的两端。二极管D2的阴极接U1的OUTA，二极管D2的阳极接二极管D3的阴极，电阻R8的一端接二极管D3的阳极，另一端接MOSFET器件U2的S1极； 

绝缘栅双极晶体管IGBT的集电极与发射级间的导通压降Vce的监测保护电路，主要由电阻R12、R14、R15、R18、R19、R20，二极管A1，稳压管Z1和双极型晶体管VT1、VT2组成，用于对绝缘栅双极晶体管IGBT进行过流保护；其中，二极管A1的阴极经电阻R14接双极型晶体管VT2的集电极，阳极经电阻R12与电源VB+连接，双极型晶体管VT1的集电极经电阻R12与电源VB+连接，双极型晶体管VT1的发射极接地，其基极通过电阻R20接至光耦P1的输出引脚6。稳压管Z1的阴极接电阻R18，阳极接双极型晶体管VT2的基极, 双极型晶体管VT2的发射极接地，集电极通过电阻R14、R15接至电源VB+，电阻R19一端接双极型晶体管VT2的基极，另一端接地。