用于保护可控开关的保护电路和保护方法技术

一种用于保护可控开关的保护电路，其中，该可控开关包括控制端、第一端和第二端，且该可控开关的该第二端的电势低于该第一端的电势。该保护电路包括有源钳位模块和阻尼模块。有源钳位模块耦合在所述可控开关的该第一端和该控制端之间，用于对该第一端和该第二端之间的第一电压进行钳位。阻尼模块耦合在所述有源钳位模块的输出端，且用于抑制该控制端和该第二端之间的第二电压的振荡。本发明专利技术的实施例还涉及用于保护可控开关的保护方法。

Protective Circuit and Protection Method for Protecting Controllable Switches

【技术实现步骤摘要】
用于保护可控开关的保护电路和保护方法
本专利技术的实施例涉及用于保护可控开关的保护电路和保护方法。
技术介绍
可控开关，例如：绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，在工作过程中经常会产生过压的问题。现有技术中通常通过有源电压钳位(AVC)电路来解决上述问题，有源电压钳位电路的实质是对可控开关两端的电压进行闭环控制。然而，在实际应用中，可控开关的延迟效应会对该闭环控制产生负面影响，从而引起不想要的电压振荡。图1为现有技术中的用于IGBT的保护电路600的示意图。保护电路600包括AVC电路620和门极驱动器610。AVC电路620耦合在该IGBT的集电极和门极之间，用于对集电极和发射极之间的第一电压Vce进行钳位。门极驱动器610耦合在IGBT的门极和发射极之间。图2示出了在IGBT关断期间第一电压Vce的波形810，及门极和发射极之间的第二电压Vge的波形820。参见图2，第一、第二电压的波形810、820均呈现出剧烈的振荡，可能会导致IGBT的损坏。因此，有必要提供一种新的用于保护可控开关的保护电路和保护方法来解决上述问题。
技术实现思路
一种用于保护可控开关的保护电路，其中，该可控开关包括控制端、第一端和第二端，且该可控开关的该第二端的电势低于该第一端的电势。该保护电路包括有源钳位模块和阻尼模块。有源钳位模块耦合在所述可控开关的该第一端和该控制端之间，用于对该第一端和该第二端之间的第一电压进行钳位。阻尼模块耦合在所述有源钳位模块的输出端，且用于抑制该控制端和该第二端之间的第二电压的振荡。一种用于保护可控开关的保护方法，其中，该可控开关包括控制端、第一端和第二端，且该第二端的电势低于该第一端的电势，该保护方法包括：通过耦合在所述可控开关的该第一端和该控制端之间的有源钳位模块，对所述第一端和所述第二端之间的第一电压进行钳位；及通过耦合在所述有源钳位模块的输出端的阻尼模块，抑制该控制端和该第二端之间的第二电压的振荡。附图说明当参照附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中：图1为现有技术中的保护电路的示意图；图2示出了在可控开关关断期间第一、第二电压的波形图，其中，该可控开关由图1中所示的保护电路保护；图3为根据本专利技术一具体实施例的保护电路的示意图；图4为根据本专利技术另一具体实施例的保护电路的示意图；图5示出了可控开关关断期间的第一、第二电压的波形图，其中，该可控开关由图4中所示的保护电路保护；图6为根据本专利技术另一具体实施例的保护电路的示意图；图7为根据本专利技术另一具体实施例的保护电路的示意图；及图8为根据本专利技术另一具体实施例的保护电路的示意图。具体实施方式为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本专利技术所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本专利技术的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本专利技术的披露。除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。本专利技术的具体实施例涉及用于保护可控开关的保护电路，该保护电路可以防止可控开关产生过压现象，具有良好的钳位性能。图3为根据本专利技术一具体实施例的保护电路100的示意图。保护电路100耦合于可控开关200且用于保护可控开关200。可控开关200包括控制端201、第一端203和第二端205，其中，第二端205的电势低于第一端203。可控开关200可能包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)及金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)中的至少一个。在一些实施例中，可控开关200包括IGBT，该控制端201、第一端203、第二端205分别为IGBT的门极、集电极和发射极。在另一些实施例中，可控开关200包括MOSFET，该控制端201、第一端203、第二端205分别为MOSFET的门极、漏极和源极。参见图3，保护电路100包括门极驱动器110、有源钳位模块120、阻尼模块130和二极管140。门极驱动器110耦合于可控开关200的控制端201，用于通过向控制端201发送控制信号来驱动可控开关200。有源钳位模块120耦合在可控开关200的第一端203和控制端201之间，用于对第一端203和第二端205之间的第一电压进行钳位。在一些实施例中，有源钳位模块120包括至少一个瞬态抑制二极管(TVS)。阻尼模块130耦合于有源钳位模块120的输出端，用于抑制控制端201和第二端205之间的第二电压的振荡。在一些实施例中，阻尼模块130包括滤波器，例如：带通滤波器或低通滤波器。二极管140耦合于阻尼模块130的输出端和可控开关200的控制端201之间，用于允许电流从阻尼模块130流向控制端201，防止电流从控制端201流向阻尼模块130。在一些实施例中，二极管140具有与可控开关200的控制端201耦合的负极及与阻尼模块130输出端耦合的正极。图4为根据本专利技术另一具体实施例的保护电路300的示意图。保护电路300包括门极驱动器310、有源钳位模块320、阻尼模块330和二极管340。门极驱动器310耦合在控制端201和第二端105之间，且其包括电压源311和与该电压源311串联耦合的关断电阻R3。耦合在第一端203和控制端201之间的有源钳位模块320包括TVS或齐纳二极管，其包括与可控开关200的第一端203耦合的负极，及与阻尼模块330的输入端耦合的正极。有源钳位模块320用于对第一端203和第二端205之间的第一电压进行钳位。阻尼模块包括低通滤波器330，用于滤除来自有源钳位模块320的高频信号，从而抑制控制端201和第二端205之间的第二电压的振荡。具体地，低通滤波器330包括第一电阻R1和第一电容C1。第一电阻R1耦合在可控开关200的第一端203和控制端201之间，且与有源钳位模块320串联。第一电容C1耦合在可控开关200的控制端201和第二端205之间。在图4所示的实施例中，第一电阻R1具有耦合于TVS320正极的第一端和经由二极管340耦合于控制端201的第二端。第一电容C1具有第一端和第二端，该第一电容的第一端耦合于第一电阻R1的第二端，该第一电容的第二端耦合于可控开关200的第二端205。二极管340的正极耦合于第一电阻R1和第一电容C1之间的节点，二极管340的负极耦合于可控开关200的控制端201。图5示出了可控开关关断期间的第一电压的波形910和第二电压的波形920，其中，该可控开关由图4中所示的保护电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于保护可控开关的保护电路，其中，该可控开关包括控制端、第一端和第二端，且该可控开关的该第二端的电势低于该第一端的电势，该保护电路包括:有源钳位模块，其耦合在所述可控开关的该第一端和该控制端之间，用于对该第一端和该第二端之间的第一电压进行钳位；及阻尼模块，耦合在所述有源钳位模块的输出端，且用于抑制该控制端和该第二端之间的第二电压的振荡。

【技术特征摘要】
1.一种用于保护可控开关的保护电路，其中，该可控开关包括控制端、第一端和第二端，且该可控开关的该第二端的电势低于该第一端的电势，该保护电路包括:有源钳位模块，其耦合在所述可控开关的该第一端和该控制端之间，用于对该第一端和该第二端之间的第一电压进行钳位；及阻尼模块，耦合在所述有源钳位模块的输出端，且用于抑制该控制端和该第二端之间的第二电压的振荡。2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述阻尼模块包括滤波器。3.根据权利要求2所述的电路，其中，所述滤波器包括带通滤波器。4.根据权利要求2所述的电路，其中，所述滤波器包括低通滤波器，该低通滤波器包括：第一电阻，其耦合在所述可控开关的该第一端和该控制端之间且与所述有源钳位模块串联；及第一电容，其耦合在所述可控开关的该控制端和该第二端之间。5.根据权利要求1所述的电路，其中，所述有源钳位模块包括至少一个瞬态抑制二极管(TVS)。6.根据权利要求1所述的电路，其中，所述有源钳位模块包括多个瞬态抑制二极管，该多个瞬态抑制二极管串联耦合在所述可控开关的该第一端和该控制端之间。7.根据权利要求6所述的电路，进一步包括旁路模块，其与该多个瞬态抑制二极管中的至少一个并联耦合，且其用...

【专利技术属性】
技术研发人员：余浩，史蒂芬·施罗德，苑志辉，张颖奇，张帆，刘姣，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US