【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种IGBT管保护电路以及使用该保护电路的功率模块。
技术介绍
智能功率模块，即IPM(IntelligentPowerModule)是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品。智能功率模块把功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，与传统分立方案相比，智能功率模块以其高集成度、高可靠性等优势赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速、伺服驱动、电力牵引、冶金机械、变频家电的一种理想电力电子器件。IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)是智能功率模块内重要的器件，其额定驱动电压是15V(由智能功率模块的电源电压提供)，在该电压下IGBT管一般工作在饱和区，集电极和发射极之间的电压非常小，一般要小于5V。而IGBT管在导通时的饱和压降与其栅极驱动电压有关，在集电极电流不变的条件下，IGBT管的栅极驱动电压在低于某一固定电压时，IGBT管将进入线性区，导通时其集电极与发射极之间的集电极-发射极压降VCE会呈指数级急剧上升，如图1所示，其中，Ic＝5A、Ic＝10A、Ic＝15A所指的三根曲线分别表示集电极电流为5A、10A和15A时的情况。这导致了IGBT管在相同的电流下，发热量急剧增加。在实际工作过程中，由于某些原因会造成智能功率模块的工作电压不稳定，出现低于15V的情况，即IGBT...
【技术保护点】
一种IGBT管保护方法，包括以下步骤：a)检测IGBT管的集电极‑发射极电压；b)当所述IGBT管在导通时其所述集电极‑发射极电压高于一安全阈值时，产生欠压保护控制信号；以及c)所述欠压保护控制信号关闭一驱动电路，使所述IGBT管截止。
【技术特征摘要】
1.一种IGBT管保护方法，包括以下步骤：
a)检测IGBT管的集电极-发射极电压；
b)当所述IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高于一安全阈值时，
产生欠压保护控制信号；以及
c)所述欠压保护控制信号关闭一驱动电路，使所述IGBT管截止。
2.如权利要求1所述的IGBT管保护方法，其特征在于，
所述步骤a)还包括根据所述集电极-发射极电压，产生电压检测信号；
所述步骤b)包括当所述电压检测信号表示所述IGBT管在导通时其所述集
电极-发射极电压高于所述安全阈值时，产生欠压保护控制信号。
3.如权利要求2所述的IGBT管保护方法，其特征在于，所述产生电压
检测信号的步骤包括：
a1)在所述IGBT管截止时，输出表示所述IGBT管截止的所述电压检测信
号；
a2)在所述IGBT管的集电极-发射极电压高于所述安全阈值时，输出表示
所述IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高于所述安全阈值的所述电
压检测信号；
a3)在所述IGBT管的集电极-发射极电压不高于所述安全阈值时，输出表
示所述IGBT管进入饱和导通的所述电压检测信号。
4.如权利要求1、2或3所述的IGBT管保护方法，其特征在于，所述安
全阈值大于或等于所述IGBT管集电极-发射极的饱和电压。
5.如权利要求4所述的IGBT管保护方法，其特征在于，所述安全阈值
等于所述IGBT管集电极-发射极的1.5倍。
6.一种IGBT管保护电路，包括：
欠压保护控制信号产生电路，检测一IGBT管的集电极-发射极电压，当
所述IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高于一安全阈值时，产生欠压
保护控制信号；
驱动电路，与所述欠压保护控制信号产生电路耦接，根据所述欠压保护控
\t制信号，关闭所述驱动电路，使所述IGBT管截止。
7.如权利要求6所述的IGBT管保护电路，其特征在于，欠压保护控制
信号产生电路包括：
电压检测电路，检测所述IGBT管的集电极-发射极电压，在所述IGBT管
截止时，输出表示所述IGBT管截止的电压检测信号；在所述IGBT管的集电
极-发射极电压高于所述安全阈值时，输出表示所述IGBT管在导通时其所述集
电极-发射极电压高于所述安全阈值的所述电压检测信号；在所述IGBT管的集
电极-发射极电压不高于所述安全阈值时，输出表示所述IGBT管进入饱和导通
的所述电压检测信号；以及
欠压保护电路，接收所述电压检测信号，当所述电压检测信号表示所述
IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高于所述安全阈值时，产生欠压保
护控制信号。
8.如权利要求7所述的IGBT管保护电路，其特征在于，所述电压检测
电路包括：
高压隔离电路，其输入端连接到所述IGBT管的集电极与发射极，并输出
差分电压信号；所述IGBT管导通时，正常传输所述IGBT管的集电极-发射极
电压；所述IGBT管截止时，将所述IGBT管集电极-发射极间的高电压转换为
低电压；
差分减法电路，与所述高压隔离电路耦接，接收所述高压隔离电路输出的
差分电压信号，对差分电压信号进行减法处理后，输出电压压差；以及
电压选择电路，其输入端接收所述IGBT管的驱动信号，其输出端与所述
差分减法电路相连，当所述驱动信号表示所述IGBT管处于截止状态时，则所
述电压选择电路使所述差分减法电路的输出端输出低于所述安全阈值的电压
信号作为电压检测信号，表示所述IGBT管工作于截止状态；当所述驱动信号
表示所述IGBT管处于导通状态时，则所述电压选择电路使所述差分减法电路
的输出端输出所述IGBT管的集电极-发射极电压信号作为电压检测信号。
9.如权利要求8所述的IGBT管保护电路，其特征在于，所述欠压保护
电路包括一比较器，所述比较器的一个输入端与所述电压选择电路的输出端相
连，所述比较器的另一个输入端接收一参考电压；当所述电压检测信号大于所
\t述参考电压时，所述比较器输出欠压保护控制信号，以关闭所述驱动电路；其
中所述参考电压等于所述安全阈值。
10.如权利要求6、7、8或9所述的IGBT管保护电路，其特征在于，所
述安全阈值大于或等于所述IGBT管集电极-发射极的饱和电压。
11.如权利要求10所述的IGBT管保护电路，其特征在于，所述安全阈
值等于所述IGBT管集电极-发射极的1.5倍。
12.一种功率模块，包括：
三个上桥臂IGBT管；
三个上桥臂欠压保护控制信号产生电路，与所述三个上桥臂IGBT管耦接，
分别检测三个所述上桥臂IGBT的集电极-发射极电压，当相应的所述上桥臂
IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高于一安全阈值时，产生相应的上
桥臂欠压保护控制信号；
三个上桥臂驱动电路，分别连接在三个所述上桥臂IGBT管与三个所述上
桥臂欠压保护控制信号产生电路之间，根据相应的所述上桥臂欠压保护控制信
号，关闭相应的所述上桥臂驱动电路，使相应的所述上桥臂IGBT管截止；
三个下桥臂IGBT管；
三个下桥臂欠压保护控制信号产生电路，与三个所述下桥臂IGBT管耦接，
分别检测三个所述下桥臂IGBT的集电极-发射极电压，当相应的所述下桥臂
IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高于一安全阈值时，产生相应的下
桥臂欠压保护控制信号；以及
三个下桥臂驱动电路，分别连接在三个所述下桥臂IGBT管与三个所述下
桥臂欠压保护控制信号产生电路之间，根据相应的所述下桥臂欠压保护控制信
号，关闭相应的所述下桥臂驱动电路，使相应的所述下桥臂IGBT管截止。
13.如权利要求12所述的功率模块，其特征在于，所述上桥臂欠压保护
控制信号产生电路包括：
上桥臂电压检测电路，检测相应所述上桥臂IGBT管的集电极-发射极电
压，在相应所述上桥臂IGBT管截止时，输出表示相应所述上桥臂IGBT管截
止的上桥臂电压检测信号；在相应所述上桥臂IGBT管的集电极-发射极电压高
于所述安全阈值时，输出表示相应所述上桥臂IGBT管在导通时其所述集电极
\t-发射极电压高于所述安全阈值的所述上桥臂电压检测信号；在相应所述上桥
臂IGBT管的集电极-发射极电压不高于所述安全阈值时，输出表示相应所述上
桥臂IGBT管进入饱和导通的所述上桥臂电压检测信号；以及
上桥臂欠压保护电路，接收所述上桥臂电压检测信号，当所述上桥臂电压
检测信号表示相应所述上桥臂IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高
于所述安全阈值时，产生上桥臂欠压保护控制信号；
所述下桥臂欠压保护控制信号产生电路包括：
下桥臂电压检测电路，检测相应所述下桥臂IGBT管的集电极-发射极电
压，在相应所述下桥臂IGBT管截止时，输出表示相应所述下桥臂IGBT管截
止的下桥臂电压检测信号；在相应所述下桥臂IGBT管的集电极-发射极电压高
于所述安全阈值时，输出表示相应所述下桥臂IGBT管在导通时其所述集电极
-发射极电压高于所述安全阈值的所述下桥臂电压检测信号；在相应所述下桥
臂IGBT管的集电极-发射极电压不高于所述安全阈值时，输出表示相应所述下
桥臂IGBT管进入饱和导通的所述下桥臂电压检测信号；以及
下桥臂欠压保护电路，接收所述下桥臂电压检测信号，当所述下桥臂电压
检测信号表示相应所述下桥臂IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高
于所述安全阈值时，产生下桥臂欠压保护控制信号。
14.如权利要求13所述的功率模块，其特征在于，所述上桥臂电压检测
电路包括：
上桥臂高压隔离电路，其输入端连接到相应所述上桥臂IGBT管的集电极
与发射极，并输出上桥臂差分电压信号；相应所述上桥臂IGBT管导通时，正
常传输相应所述上桥臂IGBT管的集电极-发射极电压；相应所述上桥臂IGBT
管截止时，将相应所述上桥臂IGBT管集电极-发射极间的高电压转换为低电
压；
上桥臂差分减法电路，与所述上桥臂高压隔离电路耦接，接收所述上桥臂
高压隔离电路输出的上桥臂差分电压信号，对上桥臂差分电压信号进行减法处
理后，输出上桥臂电压压差；以及
上桥臂电压选择电路，其输入端接收相应所述上桥臂IGBT管的驱动信号，
其输出端与所述上桥臂差分减法电路相连，当所述驱动信号表示相应所述上桥
\t臂IGBT管...
【专利技术属性】
技术研发人员：李祥，吴美飞，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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