專利名稱：一種igbt關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子電路領(lǐng)域，具體涉及一種IGBT關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路。
背景技術(shù)：
由于絕緣柵雙極晶體管IGBT具有易驅(qū)動、開關(guān)頻率高、外殼絕緣等優(yōu)點，目前已 成為電機驅(qū)動控制器使用的主流開關(guān)器件。IGBT的電壓等級(Vces)是其承受正向阻斷電 壓的極限值，超過該值IGBT就會被擊穿燒毀，因此IGBT運行中母線電壓尖峰的箝位及抑制 是關(guān)系到該器件系統(tǒng)使用可靠性的一個重要指標(biāo)。由于主電路存在雜散電感和IGBT元件內(nèi)部的分布電感，IGBT關(guān)斷時會產(chǎn)生一高 于母線直流電壓的電壓尖峰，其中超出母線電壓的部分稱為關(guān)斷過電壓或關(guān)斷浪涌電壓 Δ Vce。Δ Vce = L。X di。ff/dt，L。為主電路雜散電感和I GBT元件內(nèi)部的分布電感之和，di。ff/ dt為IGBT元件電流下降率。以600V/400A的IGBT模塊為例，當(dāng)母線電壓采用350V系統(tǒng) 時，如果驅(qū)動電機的相電流有效值達(dá)到250A時，電機驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生的關(guān)斷浪涌電壓△^〃就 很容易超過250V，這樣直流母線電壓的電壓尖峰值就超過了 IGBT的電壓等級600V，IGBT就 會過壓擊穿燒毀。所以設(shè)計一種IGBT的關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路來保證電機驅(qū)動系 統(tǒng)的可靠運行是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，就在于設(shè)計一種IGBT的關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電 路，用于實現(xiàn)對電機驅(qū)動系統(tǒng)中IGBT關(guān)斷時產(chǎn)生的電壓尖峰進(jìn)行抑制，以保護(hù)系統(tǒng)的可靠 運行。本發(fā)明具體公開了一種IGBT關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路，其特征在于，包括 雙電源驅(qū)動放大電路、瞬態(tài)抑制二極管電路、IGBT薄膜吸收電容、VCE檢測電路以及IGBT驅(qū) 動芯片，其中雙電源驅(qū)動放大電路包括正電源、負(fù)電源、PNP三極管、NPN三極管、門極關(guān)斷 電阻、門極開啟電阻以及限流電組，PNP三極管和NPN三極管組成集電極互補推挽功率驅(qū)動 放大電路。進(jìn)一步，PNP三極管的基極與限流電組相連，集電極與正電源相連，發(fā)射極接門極 開啟電阻后與IGBT的門極端相連，為IGBT的開啟提供正向偏壓；NPN三極管的基極與限流 電組相連，集電極與負(fù)電源相連，發(fā)射極接門極關(guān)斷電阻后與IGBT的門極端相連，為IGBT 的關(guān)斷提供負(fù)向偏壓。進(jìn)一步，門極關(guān)斷電阻的阻值大于門極開啟電阻的阻值。進(jìn)一步，瞬態(tài)抑制二極管電路并聯(lián)在IGBT的C-E極上。進(jìn)一步，瞬態(tài)抑制二極管電路包括瞬態(tài)電壓抑制二極管、快恢復(fù)可控整流二極管 和雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管，其中瞬態(tài)電壓抑制二極管和快恢復(fù)可控整流二極管并聯(lián)在 IGBT的C-G極之間，雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管并聯(lián)在IGBT的G-E極之間。進(jìn)一步，IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動信號引腳經(jīng)限流電阻連接到PNP三極管和NPN三極管的基極。進(jìn)一步，IGBT薄膜吸收電容并聯(lián)在IGBT的C-E極上，且盡量與C-E極的連線短， 用于吸收高頻的母線電壓尖峰。本發(fā)明提供的IGBT的關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路具體如下優(yōu)點首先從源頭 減小IGBT關(guān)斷時產(chǎn)生的浪涌電壓值，其次使用瞬態(tài)抑制電路和薄膜電容對已產(chǎn)生的關(guān)斷 浪涌電壓進(jìn)行箝位和抑制，非常可靠和有效的保證了電機驅(qū)動系統(tǒng)的正常運行。


圖1是本發(fā)明的電路模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的電路原理圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明的IGBT關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路包括雙電源驅(qū)動放大 電路、瞬態(tài)抑制二極管電路、IGBT薄膜吸收電容、VCE檢測電路以及IGBT驅(qū)動芯片。結(jié)合圖 2，其中的雙電源驅(qū)動放大電路包括正電源VCC、負(fù)電源VEE、PNP三極管Ql、NPN三極管Q2、 門極關(guān)斷電阻R2、門極開啟電阻R3以及限流電組Rl，PNP開關(guān)功率三極管Ql和NPN開關(guān) 功率三極管Q2組成集電極互補推挽功率驅(qū)動放大電路；瞬態(tài)抑制二極管電路包括瞬態(tài)電 壓抑制二極管D1、快恢復(fù)可控整流二極管D2和雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管D3。IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動信號引腳經(jīng)限流電阻Rl連接到驅(qū)動放大電路。三極管Ql的 基極與Rl相連，集電極與正電源VCC相連，發(fā)射極接門極開啟電阻R2后與IGBT的門極端 G相連，為IGBT的開啟提供正向偏壓；三極管Q2的基極也與Rl相連，集電極與負(fù)電源VEE 相連，發(fā)射極接門極關(guān)斷電阻R3后與IGBT的門極端G相連，為IGBT的關(guān)斷提供負(fù)向偏壓。 電路工作時，正電源VCC開啟IGBT，負(fù)電源VEE關(guān)斷IGBT，來防止系統(tǒng)干擾等引起IGBT誤 開啟而導(dǎo)致的IGBT上下橋臂直通。該雙電源驅(qū)動放大電路中使用不同的門極電阻&，且門極關(guān)斷電阻R3大于門極開 啟電阻R2，因為Rg增加，將使IGBT的開通與關(guān)斷時間增加，使IGBT元件電流下降率di。ff/ dt減小，根據(jù)八1 =以\肚。 /肚(式中丄。為主電路雜散電感和IGBT元件內(nèi)部的分布電 感之和)，使用大的門極關(guān)斷電阻R3可以減小關(guān)斷浪涌電壓Mceo瞬態(tài)抑制二極管電路并聯(lián)在IGBT的C-E極上，進(jìn)一步，D1、D2并聯(lián)在IGBT的C-G 極之間，D3并聯(lián)在IGBT的G-E極之間，IGBT關(guān)斷時，一旦C-E極間電壓VCE超過瞬態(tài)抑制 二極管Dl的閾值，Dl導(dǎo)通，IGBT門極電壓VGE上升，IGBT重新導(dǎo)通，使VCE電壓下降，從而 將關(guān)斷浪涌電壓△^⑵箝位在瞬態(tài)抑制二極管Dl的閾值范圍內(nèi)。IGBT薄膜吸收電容Cl也并聯(lián)在IGBT的C-E極上，且盡量與C-E極的連線短，通過 薄膜電容Cl的濾波能力來吸收高頻的母線電壓尖峰，從而抑制IGBT關(guān)斷時產(chǎn)生的關(guān)斷浪 涌電壓AVCE。本發(fā)明并不局限于上述具體實施方式
，凡是依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案所作的顯而易見 的技術(shù)變形，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種IGBT關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路，其特征在于，包括雙電源驅(qū)動放大電路、 瞬態(tài)抑制二極管電路、IGBT薄膜吸收電容、VCE檢測電路以及IGBT驅(qū)動芯片，其中雙電源驅(qū) 動放大電路包括正電源(VCC)、負(fù)電源(VEE)、PNP三極管(Q1)、NPN三極管(Q2)、門極關(guān)斷 電阻(R2)、門極開啟電阻(R3)以及限流電組(R1)，PNP三極管Oil)和NPN三極管0^2)組 成集電極互補推挽功率驅(qū)動放大電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IGBT關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路，其特征在于，PNP三極 管Oil)的基極與限流電組(Rl)相連，集電極與正電源(VCC)相連，發(fā)射極接門極開啟電阻 (R2)后與IGBT的門極端(G)相連，為IGBT的開啟提供正向偏壓；NPN三極管0)2)的基極 與限流電組(Rl)相連，集電極與負(fù)電源(VEE)相連，發(fā)射極接門極關(guān)斷電阻(R3)后與IGBT 的門極端(G)相連，為IGBT的關(guān)斷提供負(fù)向偏壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的IGBT關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路，其特征在于，門極關(guān)斷 電阻(R3)的阻值大于門極開啟電阻(R2)的阻值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的IGBT關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路，其特征在于，瞬態(tài) 抑制二極管電路并聯(lián)在IGBT的C-E極上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的IGBT關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路，其特征在于，瞬態(tài)抑 制二極管電路包括瞬態(tài)電壓抑制二極管(Dl)、快恢復(fù)可控整流二極管(擬)和雙向瞬態(tài)電 壓抑制二極管(D3)，其中瞬態(tài)電壓抑制二極管(Dl)和快恢復(fù)可控整流二極管(擬)并聯(lián)在 IGBT的C-G極之間，雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管(D3)并聯(lián)在IGBT的G-E極之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5任一項所述的IGBT關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路，其特征在于， IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動信號引腳經(jīng)限流電阻(Rl)連接到PNP三極管Oil)和NPN三極管0^2) 的基極。
7.根據(jù)權(quán)利1-6任一項所述的IGBT關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路，其特征在于，IGBT 薄膜吸收電容(Cl)并聯(lián)在IGBT的C-E極上，且盡量與C-E極的連線短，用于吸收高頻的母 線電壓尖峰。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種IGBT關(guān)斷浪涌電壓箝位及抑制電路，包括雙電源驅(qū)動放大電路、瞬態(tài)抑制二極管電路、IGBT薄膜吸收電容、VCE檢測電路以及IGBT驅(qū)動芯片，其中雙電源驅(qū)動放大電路包括正電源(VCC)、負(fù)電源(VEE)、PNP三極管(Q1)、NPN三極管(Q2)、門極關(guān)斷電阻(R2)、門極開啟電阻(R3)以及限流電組(R1)，PNP三極管(Q1)和NPN三極管(Q2)組成集電極互補推挽功率驅(qū)動放大電路。本發(fā)明提供的電路首先從源頭減小IGBT關(guān)斷時產(chǎn)生的浪涌電壓值，其次使用瞬態(tài)抑制電路和薄膜電容對已產(chǎn)生的關(guān)斷浪涌電壓進(jìn)行箝位和抑制，非?？煽亢陀行У谋ＷC了電機驅(qū)動系統(tǒng)的正常運行。
文檔編號H02H9/04GK102082429SQ20101060299
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者吳瑞, 王野, 閆永亮, 顧偉 申請人:奇瑞汽車股份有限公司