專利名稱：Igbt擊穿保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擊穿保護(hù)電路，尤其涉及一種IGBT上的擊穿保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
在電力電子學(xué)和功率電子學(xué)領(lǐng)域，將一種電能轉(zhuǎn)換為另一種電能(如直流5伏轉(zhuǎn) 換直流3伏)進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換的裝置稱為變換器，在電能轉(zhuǎn)換中起調(diào)整作用的部件交替工作 在開(即導(dǎo)通)和關(guān)(即截止)狀態(tài)的變換器，就稱為開關(guān)變換器。近十余年來，電力電子 技術(shù)和功率電子技術(shù)的發(fā)展十分迅猛。作為電力電子技術(shù)和功率電子技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)電力 電子器件而言，以IGBT為代表的全控型器件取得了長足的進(jìn)步，成為主流器件。從而給電 力電子和功率電子變換(流)技術(shù)及其應(yīng)用帶來了革命性的變化。作為電力電子技術(shù)和功率電子技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)電力電子器件IGBT的運(yùn)行安全 (防止過電流損壞、過電壓擊穿)得到了非常高度的重視。IGBT的運(yùn)行電流超過了額定值， 導(dǎo)致IGBT損壞稱為過電流損壞。IGBT的運(yùn)行電壓超過了額定值，導(dǎo)致IGBT損壞稱為過電 壓擊穿損壞。目前IGBT的過電壓擊穿保護(hù)電路，大都采用以下幾種典型方案降低回路寄生電 感、降低IGBT關(guān)斷速度、合理布置吸收緩沖電路等。電力電子器件對(duì)電壓非常敏感，一旦運(yùn) 行電壓超過器件所允許的最大額定值，器件將立即損壞。因此人們分析出了很多種產(chǎn)生過 電壓的原因，并進(jìn)行抑制保護(hù)。但這幾種方法只能抑制我們已知悉的范疇，沒有主動(dòng)性。往 往部分電力電子器件在運(yùn)行時(shí)會(huì)遇到我們還沒有知悉的范疇，而其它部分的電力電子器件 還運(yùn)行在知悉的安全范疇。此時(shí)，置身于當(dāng)前環(huán)境的部分電力電子器件只能損壞，因采用 的抑制保護(hù)電路沒有主動(dòng)性，控制中心不會(huì)及時(shí)的知悉當(dāng)前的運(yùn)行情況將繼續(xù)保持運(yùn)行狀 態(tài)。因此，部分電力電子器件的損壞將帶來連鎖反應(yīng)會(huì)損壞到其它電力電子器件，以致裝置 大面積損壞和裝置完全損壞。過電壓是完全避免不了的，有效的抑制過電壓保護(hù)措施，但就 現(xiàn)有技術(shù)的IGBT保護(hù)電路方案中沒有主動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)，不能有效的降低損壞面積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是本發(fā)明通過構(gòu)建一種IGBT擊穿保護(hù)電路，克服現(xiàn)有技 術(shù)中IGBT保護(hù)電路缺乏主動(dòng)保護(hù)、不能有效降低損壞面積的技術(shù)問題。本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是構(gòu)建一種IGBT擊穿保護(hù)電路，其特征在于， 包括阻抗Zl、Z2、Z3和二極管D1，其特征在于，所述阻抗Z1的一端連接電源VCC，另一端與 所述阻抗Z2的一端和所述二極管D1的正極相連接，所述二極管D1的負(fù)極與IGBT的集電 極C相連接，所述阻抗Z2的另一端與阻抗Z3的一端及IGBT的保護(hù)輸出端相連，所述阻抗 Z3的另一端與IGBT的驅(qū)動(dòng)電極G相連。本發(fā)明解決技術(shù)問題的進(jìn)一步技術(shù)方案是還包括保護(hù)信號(hào)處理模塊、控制中心 模塊，所述保護(hù)信號(hào)處理模塊Z2的IGBT保護(hù)信號(hào)輸出端相連，接收Z2輸出的保護(hù)信號(hào)并 進(jìn)行處理，所述控制模塊與保護(hù)信號(hào)處理模塊連接并接收保護(hù)信號(hào)處理模塊處理的信號(hào)，所述控制模塊根據(jù)接收的信號(hào)控制IGBT的驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明解決技術(shù)問題的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述保護(hù)信號(hào)處理模塊還包括光藕 U1，所述光藕Ul中的發(fā)光二極管下正極接Z2的IGBT的保護(hù)信號(hào)輸出端相連，將保護(hù)輸出 端輸出的電信號(hào)通過光隔離傳輸后再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行隔離傳輸。本發(fā)明解決技術(shù)問題的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述光藕Ul還包括發(fā)光二極管，所述 發(fā)光二極管導(dǎo)通閥值電壓為1.2伏，導(dǎo)通閥值電流2mA，放大倍數(shù)為10。本發(fā)明解決技術(shù)問題的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述傳輸方式為電阻或電容直連方式 的直接傳輸或光藕或光纖等光隔離方式或變壓器等電磁隔離方式的隔離傳輸。本發(fā)明解決技術(shù)問題的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述二極權(quán)管Dl為快恢復(fù)二極管或 超快恢復(fù)二極管。本發(fā)明解決技術(shù)問題的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述IGBT可以多只串聯(lián)、多只并聯(lián)或 多只串并聯(lián)。本發(fā)明技術(shù)方案產(chǎn)生的技術(shù)效果是通過構(gòu)建一種IGBT擊穿保護(hù)電路，本技術(shù)方 案在IGBT使用過程中，遇到IGBT被擊穿的情況，能夠致C-E電壓降為零伏，A點(diǎn)輸出電平 為低，使IGBT電路處于保護(hù)狀態(tài)。更進(jìn)一步地能夠把已經(jīng)損壞的情況及時(shí)的通知控制中 心，讓控制中心停止運(yùn)行和做出及時(shí)有效的其它措施，使損壞面積保持當(dāng)前狀態(tài)，以防止因 繼續(xù)運(yùn)行帶來裝置大面積損壞或整個(gè)裝置完全損壞，以致產(chǎn)生連鎖反應(yīng)使相關(guān)設(shè)備損壞。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明的保護(hù)信號(hào)模塊結(jié)構(gòu)圖。圖4為本發(fā)明的IGBT連接結(jié)構(gòu)5為本發(fā)明實(shí)施方式結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說明。如圖1所示，本發(fā)明構(gòu)建一種IGBT擊穿保護(hù)電路，其特征在于，包括阻抗Z1、Z2、Z3 和二極管D1，其特征在于，所述阻抗Zl的一端連接電源VCC，另一端與所述阻抗Z2的一端 和所述二極管Dl的正極相連接，所述二極管Dl的負(fù)極與IGBT的集電極C相連接，所述阻 抗Z2的另一端與阻抗Z3的一端及IGBT的保護(hù)輸出端相連，所述阻抗Z3的另一端與IGBT 的驅(qū)動(dòng)電極G相連。本發(fā)明通過Z1、Z2、Z3的連接對(duì)IGBT電路進(jìn)行分壓，從而對(duì)IGBT電路 進(jìn)行保護(hù)。如圖1所示，正常工作時(shí)，當(dāng)IGBT驅(qū)動(dòng)模塊輸出低電平時(shí)，V2處于關(guān)斷狀態(tài)。因 D1、D2的高反向電壓，該保護(hù)電路的A點(diǎn)輸出電平為高，該電路工作正常，使該電路處于未 保護(hù)狀態(tài)；當(dāng)IGBT驅(qū)動(dòng)模塊輸出高電平時(shí)，Vl處于開通狀態(tài)。Dl、D2正向?qū)?，A點(diǎn)輸出 電平為高，該電路工作正常，使該電路處于未保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)IGBT驅(qū)動(dòng)模塊輸出低電平時(shí)，V2 因擊穿，致C-E電壓降為零伏，A點(diǎn)輸出電平為低，使該電路處于保護(hù)狀態(tài)。如圖2、圖3所示，本發(fā)明IGBT擊穿保護(hù)電路還包括保護(hù)信號(hào)處理模塊、控制中心
4模塊，所述保護(hù)信號(hào)處理模塊Z2的IGBT保護(hù)信號(hào)輸出端相連，接收Z2輸出的保護(hù)信號(hào)并 進(jìn)行處理，所述控制模塊與保護(hù)信號(hào)處理模塊連接并接收保護(hù)信號(hào)處理模塊處理的信號(hào)， 所述控制模塊根據(jù)接收的信號(hào)控制IGBT的驅(qū)動(dòng)。所述保護(hù)信號(hào)處理模塊還包括光藕Ul，所 述光藕Ul中的發(fā)光二極管下正極接Z2的IGBT的保護(hù)信號(hào)輸出端相連，將保護(hù)輸出端輸出 的電信號(hào)通過光隔離傳輸后再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行隔離傳輸。所述光藕Ul還包括發(fā)光二極 管，所述發(fā)光二極管導(dǎo)通閥值電壓為1.2伏，導(dǎo)通閥值電流2mA，放大倍數(shù)為10。所述傳輸 方式為電阻或電容直連方式的直接傳輸或光藕或光纖等光隔離方式或變壓器等電磁隔離 方式的隔離傳輸。所述二極管Dl的正向?qū)▔航稻鶠?.5伏，反向耐壓1000伏。所述二 極管Dl為快恢復(fù)二極管或超快恢復(fù)二極管能夠高速快恢復(fù)。如圖2所示，正常工作時(shí)，當(dāng)IGBT驅(qū)動(dòng)模塊輸出低電平時(shí)，V2處于關(guān)斷狀態(tài)。因 D1、D2的高反向電壓，該保護(hù)電路的A點(diǎn)輸出電平為高，Ul的原邊(發(fā)光二極管)導(dǎo)通發(fā)光， 副邊輸出低電平，該電路工作正常，控制中心判斷該電路處于正常狀態(tài)，使該電路處于未保 護(hù)狀態(tài)；當(dāng)IGBT驅(qū)動(dòng)模塊輸出高電平時(shí)，Vl處于開通狀態(tài)。D1、D2正向?qū)ǎ珹點(diǎn)輸出電平 為高，該電路工作正常，使該電路處于未保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)IGBT驅(qū)動(dòng)模塊輸出低電平時(shí)，V2因 擊穿，致C-E電壓降為零伏，A點(diǎn)輸出電平為低，使該電路處于保護(hù)狀態(tài)，此時(shí)，控制中心模 塊接收到保護(hù)信息后，立即將運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)橥Ｖ範(fàn)顟B(tài)，與之相關(guān)聯(lián)的Vl不再運(yùn)行，IGBT電 路得到了保護(hù)，相關(guān)器件也沒有損壞，防止導(dǎo)致大面積的電路損壞。如圖4、如圖5所示，所述IGBT可以多只串聯(lián)、多只并聯(lián)或多只串并聯(lián)，這些多只串 聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的IGBT以同樣的方式接到所述IGBT擊穿保護(hù)電路，與上述同樣的運(yùn)行過 程，可以得到保護(hù)。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種IGBT擊穿保護(hù)電路，其特征在于，包括阻抗Z1、Z2、Z3和二極管D1，其特征在于，所述阻抗Z1的一端連接電源VCC，另一端與所述阻抗Z2的一端和所述二極管D1的正極相連接，所述二極管D1的負(fù)極與IGBT的集電極C相連接，所述阻抗Z2的另一端與阻抗Z3的一端相連同時(shí)輸出IGBT的保護(hù)信號(hào)，所述阻抗Z3的另一端與IGBT的驅(qū)動(dòng)電極G相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IGBT擊穿保護(hù)電路，其特征在于，還包括保護(hù)信號(hào)處理模塊、 控制中心模塊，所述保護(hù)信號(hào)處理模塊Z2的IGBT保護(hù)信號(hào)輸出端相連，接收Z2輸出的保 護(hù)信號(hào)并進(jìn)行處理，所述控制模塊與保護(hù)信號(hào)處理模塊連接并接收保護(hù)信號(hào)處理模塊處理 的信號(hào)，所述控制模塊根據(jù)接收的信號(hào)控制IGBT的驅(qū)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的IGBT擊穿保護(hù)電路，其特征在于，所述保護(hù)信號(hào)處理模塊還 包括光藕U1，所述光藕U1中的發(fā)光二極管下正極接Z2的IGBT的保護(hù)信號(hào)輸出端相連，將 保護(hù)輸出端輸出的電信號(hào)通過光隔離傳輸后再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行隔離傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGBT擊穿保護(hù)電路，其特征在于，所述光藕U1還包括發(fā)光二 極管，所述發(fā)光二極管導(dǎo)通閥值電壓為1.2伏，導(dǎo)通閥值電流2mA，放大倍數(shù)為10。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGBT擊穿保護(hù)電路，其特征在于，所述傳輸方式為電阻或電 容直連方式的直接傳輸或光藕或光纖等光隔離方式或變壓器等電磁隔離方式的隔離傳輸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的任一IGBT擊穿保護(hù)電路，其特征在于，所述二極管D1為 快恢復(fù)二極管或超快恢復(fù)二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的任一IGBT擊穿保護(hù)電路，其特征在于，所述IGBT可以多 只串聯(lián)、多只并聯(lián)或多只串并聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種IGBT擊穿保護(hù)電路，其特征在于，包括阻抗Z1、Z2、Z3和二極管D1，其特征在于，所述阻抗Z1的一端連接電源VCC，另一端與所述阻抗Z2的一端和所述二極管D1的正極相連接，所述二極管D1的負(fù)極與IGBT的集電極C相連接，所述阻抗Z2的另一端與阻抗Z3的一端相連同時(shí)輸出IGBT的保護(hù)信號(hào)，所述阻抗Z3的另一端與IGBT的驅(qū)動(dòng)電極G相連。本發(fā)明在IGBT被擊穿的情況下，能夠使IGBT電路處于保護(hù)狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02H9/04GK101872967SQ20091010689
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者甘信 申請人:深圳市科陸變頻器有限公司