CN113889994B - 一种igbt过压保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电力电子技术领域，尤其为一种IGBT过压保护装置，包括栅极驱动电路、IGBT、第一压敏电阻和第二压敏电阻，所述栅极驱动电路通过放电电阻与IGBT的栅极连接，所述放电电阻通过第一TVS管与IGBT的源级连接，所述栅极驱动电路通过放电电阻与IGBT的栅极连接，所述放电电阻通过第一TVS管与IGBT的源级连接，所述放电电阻通过反向设置的第一稳压二极管和第二稳压二极管与第一压敏电阻连接。本发明能够对IGBT栅极实施前级过电压保护，使IGBT保持在线性工作中，达到降低集电极发射极过电压效果，随着有源钳位的增加，能够使浪涌电压降低，利用压敏电阻的非线性特性承受过压时进行电压嵌位，对后级电路起到保护作用。

Description

一种IGBT过压保护装置
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体为一种IGBT过压保护装置。
背景技术
随着电力电子技术的飞速发展，IGBT开关元件应用日益广泛。IGBT作为电力电子***中最重要的功率半导体器件，其耐用程度和使用寿命关系到整个***的可靠性。IGBT和其他电子器件一样，除自身所能提供的器件性能外，其可靠性还依赖于保护电路，因此如何设计可靠的保护电路，是电力电子***的难点和关键。
IGBT同时具有功率晶体管和功率MOSFET的优点，它可以工作在高频率情况下，易于驱动和关闭。但在实际应用过程中，它可以很容易地被静电放电(ESD)、电快速瞬变(EFT)或由米勒效应所引起的过电压所损坏，因此需要设计相应的IGBT驱动过压保护电路，以保证IGBT栅极不被过电压所损坏。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种IGBT过压保护装置，解决了IGBT在实际应用过程中，它可以很容易地被静电放电、电快速瞬变或由米勒效应所引起的过电压所损坏，因此需要设计相应的IGBT驱动过压保护电路，以保证IGBT栅极不被过电压所损坏的问题。
(二)技术方案。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种IGBT过压保护装置，包括栅极驱动电路、IGBT、第一压敏电阻和第二压敏电阻，所述栅极驱动电路通过放电电阻与IGBT的栅极连接，所述放电电阻通过第一TVS管与IGBT的源级连接，所述第一TVS管用于保护IGBT的栅极，所述放电电阻通过反向设置的第一稳压二极管和第二稳压二极管与第一压敏电阻连接，所述第一稳压二极管和第二稳压二极管用于稳定IGBT的栅极电压，所述IGBT的漏极与栅极之间串联有多个第二TVS管和第一电阻，所述第二TVS管和第一电阻用于减缓IGBT集电极电流的变化率，所述第一电阻远离第二TVS管的一端与第二压敏电阻连接，所述第一压敏电阻与第二压敏电阻通过第二电阻接地。
进一步地，所述第一TVS管为双向TVS二极管。
进一步地，所述第二TVS管为单向二极管，所述第二TVS管的阳极通过第一电阻与IGBT的栅极连接，所述第二TVS管的阴极与IGBT的漏极连接，所述第二TVS管的数量为4个。
进一步地，所述第一压敏电阻和第二压敏电阻均为10D121K压敏电阻。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种IGBT过压保护装置，具备以下有益效果：
本发明，利用放电电阻、第一TVS管、串放的反向第一稳压二极管和第二稳压二极管对IGBT栅极实施前级过电压保护，通过在IGBT的漏极与栅极之间串联有多个第二TVS管和第一电阻R1，使IGBT保持在线性工作中，达到降低集电极发射极过电压效果，随着有源钳位的增加，能够使浪涌电压降低，利用分别与稳压二极管串放以及第二TVS管串放的压敏电阻通过第二电阻接地，利用压敏电阻的非线性特性承受过压时进行电压嵌位，对后级电路起到保护作用，保证IGBT工作的稳定性。
附图说明
图1为本发明的IGBT过压保护电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，本发明一个实施例提出的一种IGBT过压保护装置，包括栅极驱动电路、IGBT、第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2，栅极驱动电路通过放电电阻Rg与IGBT的栅极连接，当通过栅极驱动电路驱动IGBT的栅极时，它产生高的过电压，可能会损坏IGBT的栅极，为了在过电压事件期间保护栅极，将放电电阻Rg通过第一TVS管与IGBT的源级连接，利用第一TVS管对IGBT的栅极实施保护，放电电阻Rg通过反向设置的第一稳压二极管VS1和第二稳压二极管VS2与第一压敏电阻RV1连接，为了在IGBT关断时，将瞬态过电压保持在临界限值以下，在IGBT的漏极与栅极之间串联有多个第二TVS管和第一电阻R1，应用有源钳位技术，利用第二TVS管和第一电阻R1减缓IGBT集电极电流的变化率，当IGBT的集电极发射极电压超过预定阈值时，IGBT部分导通，然后IGBT保持在线性工作中，从而降低集电极电流的下降率，从而降低集电极发射极过电压，第一电阻R1远离第二TVS管的一端与第二压敏电阻RV2连接，第一压敏电阻RV1与第二压敏电阻RV2通过第二电阻R2接地，利用第一稳压二极管VS1和第二稳压二极管VS2于稳定IGBT的栅极电压，后级通过第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2进行分压，对IGBT管进行二次保护。
在一些实施例中，第一TVS管为双向TVS二极管。
在一些实施例中，第二TVS管为单向二极管，第二TVS管的阳极通过第一电阻R1与IGBT的栅极连接，第二TVS管的阴极与IGBT的漏极连接，第二TVS管的数量为4个，当IGBT的集电极发射极电压超过预定阈值时，IGBT部分导通，然后IGBT保持在线性工作中，从而降低集电极电流的下降率，从而降低集电极发射极过电压，即随着有源钳位的增加，能够使浪涌电压降低。
在一些实施例中，第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2均为10D121K压敏电阻。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种IGBT过压保护装置，包括栅极驱动电路、IGBT、第一压敏电阻和第二压敏电阻，其特征在于：所述栅极驱动电路通过放电电阻与IGBT的栅极连接，所述放电电阻通过第一TVS管与IGBT的源级连接，所述第一TVS管用于保护IGBT的栅极，所述放电电阻通过反向设置的第一稳压二极管和第二稳压二极管与第一压敏电阻连接，所述第一稳压二极管和第二稳压二极管用于稳定IGBT的栅极电压，所述IGBT的漏极与栅极之间串联有多个第二TVS管和第一电阻，所述第二TVS管和第一电阻用于减缓IGBT集电极电流的变化率，所述第一电阻远离第二TVS管的一端与第二压敏电阻连接，所述第一压敏电阻与第二压敏电阻通过第二电阻接地。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT过压保护装置，其特征在于：所述第一TVS管为双向TVS二极管。
3.根据权利要求1所述的一种IGBT过压保护装置，其特征在于：所述第二TVS管为单向二极管，所述第二TVS管的阳极通过第一电阻与IGBT的栅极连接，所述第二TVS管的阴极与IGBT的漏极连接，所述第二TVS管的数量为4个。
4.根据权利要求1所述的一种IGBT过压保护装置，其特征在于：所述第一压敏电阻和第二压敏电阻均为10D121K压敏电阻。
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CN101819972A (zh) * 2009-02-09 2010-09-01 万国半导体有限公司 一种用于功率器件击穿保护的栅漏箝位和静电放电保护电路
CN110289601A (zh) * 2019-07-12 2019-09-27 西安电子科技大学 用于保护igbt的内置于驱动ic的主动钳位电路

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