[发明专利]一种IGBT驱动保护电路、应用该电路的驱动芯片及该芯片的保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及IGBT驱动电路，特别涉及IGBT驱动的保护电路。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)，是电力晶体管和功率场效应管组成的复合器件，由于其具有输入阻抗高、工作速度快、耐压高等特点，因此在电力电子装置、交流调速系统中占据了主导地位，例如变频器、风电、UPS等大多采用IGBT作为主要的功率开关器件。

在IGBT的使用中，对IGBT的保护最为关键，一方面是因为IGBT器件本身较为昂贵，另一方面是由于IGBT损坏将带来严重影响与伤害。在IGBT器件应用时发现，IGBT关断后(栅极驱动电流Ig降低至0)，栅极电压Vg开始出现振荡(图1)。造成此种现象的原因在于驱动线缆存在的寄生电容和杂散电感、驱动电阻产生谐振。若谐振产生的栅极电压达到IGBT的开启电压，导致IGBT误导通，对电源系统的稳定性产生影响。

发明内容

基于上述背景，本发明要解决的技术问题是：提供一种IGBT驱动保护电路，抑制驱动线缆的寄生电容、杂散电感和驱动电阻产生的谐振，避免IGBT在关断后误导通，保护IGBT器件，维持电源系统的稳定，并给出具体的实施例。

为解决上述技术问题，本发明提供一种IGBT驱动保护电路，包括第一下拉晶体管Qa、第一检测电阻Ra、第一齐纳管Z1、第一比较器22、第一施密特触发器23、第一反相器24、第一D触发器25、第一与门26和第一或非门27，以及驱动第一下拉晶体管Qa的驱动模块21；

第一下拉晶体管Qa的栅极连接至驱动模块21的输出端、源极连接至负电源端、漏极连接至第一检测电阻Ra一端，第一检测电阻Ra另一端分别连接至第一齐纳管Z1的阴极和第一比较器22的同相端，第一齐纳管Z1的阳极连接至负电源端；

第一比较器22的反相输入端连接至基准电压Vref，第一比较器22的输出连接至第一施密特触发器23的输入端，第一施密特触发器23的输出端连接至第一反相器24的输入端，第一反相器24的输出端连接至第一D触发器25的时钟输入端CLK；

第一与门26的输入端为驱动信号Ton、Soft，第一与门26的输出端连接至第一或非门27的一个输入端，第一或非门27的另外一个输入端连接初始化信号Initial，第一或非门27的输出端连接至第一D触发器25的复位端Clr；

第一D触发器25的输出端Q连接至第一驱动模块21的输入端。

作为上述方案的等同替换，将所述的晶体管Qa替换为三极管Qa’，三极管Qa’的基极连接至驱动模块21的输出端、发射极连接至负电源端、集电极连接至第一检测电阻Ra一端。

作为上述两种技术方案的进一步的实施方案，IGBT驱动保护电路还包括连接至第一D触发器25的数据输入端D的驱动芯片内部供电电源VCC，其中，第一比较器22、第一施密特触发器23、第一反相器24、第一D触发器25、第一与门26和第一或非门27均由驱动芯片内部供电电源VCC供电。

本发明还提供一种应用上述IGBT驱动保护电路的驱动芯片。

进一步的，驱动芯片包括：VSS引脚、VG_L引脚、VCE引脚、VDD引脚、GH引脚、GL引脚以及Fault引脚；

VSS引脚为驱动芯片供电负电源输入引脚，在驱动芯片内部为连接至IGBT驱动保护电路中第一下拉晶体管Qa的源极；VG_L引脚为IGBT栅极电压检测信号接收处理引脚，在驱动芯片内部为连接至IGBT驱动保护电路中第一下拉晶体管Qa的漏极和第一检测电阻Ra一端的连接点；VCE引脚为IGBT集电极电压检测信号接收处理引脚；VDD引脚为驱动芯片供电正电源输入引脚；GH引脚和GL引脚为驱动芯片驱动信号输出引脚；当驱动芯片内部驱动信号Ton的电压为芯片内部供电电源VCC时，GH引脚输出驱动芯片供电正电源，GL引脚输出驱动芯片供电负电源，当驱动芯片内部驱动信号Ton的电压为驱动芯片供电负电源时，GH引脚输出驱动芯片供电负电源，GL引脚输出驱动芯片供电正电源；Fault引脚为故障信号输出引脚；当驱动芯片通过VCE引脚检测到故障信号后，Fault引脚和芯片内部信号Soft的电压为驱动芯片供电负电源，驱动芯片没有检测到故障时，Fault引脚的电压为驱动芯片供电正电源，芯片内部信号Soft的电压为芯片内部供电电源VCC。