开关器件的驱动保护电路和方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种开关器件的驱动保护电路和方法，通过旁路控制模块根据驱动电压控制旁路模块的导通状态，进而控制与旁路模块并联的瞬态抑制二极管是否被旁路，实现对开关器件的栅极和第一极的钳位保护电压大小的控制

【技术实现步骤摘要】
开关器件的驱动保护电路和方法


[0001]本专利技术实施例涉及电子电路
，尤其涉及一种开关器件的驱动保护电路和方法
。

技术介绍

[0002]开关器件，例如绝缘栅双极型晶体管
(Insulated Gate Bipolar Transistor
，
IGBT)
在电力电子领域得到越来越广泛的应用
。
[0003]目前，开关器件栅极过压是开关器件失效的主要原因之一，为了防止栅极电荷积累及栅源电压出现尖峰损坏开关器件，需要设置栅极保护电路，将栅极电压钳位在安全范围之内
。
[0004]相关技术中，开关器件使用两种或多种栅极驱动电平
(
栅极驱动电平指的是输入到栅极的驱动电压的大小
)
进行驱动时，常见的栅极保护电路无法兼顾进行保护
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种开关器件的驱动保护电路和方法，以实现可以在多个栅极驱动电平下对开关器件的保护，防止开关器件栅极过压对开关器件造成的损坏
。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种开关器件的驱动保护电路，开关器件包括栅极
、
第一极和第二极；驱动保护电路包括：
[0007]第一输入端和第二输入端，第一输入端与开关器件的栅极电连接，第二输入端与开关器件的第一极电连接，第一输入端和第二输入端用于接收驱动电压；
[0008]钳位模块，钳位模块的第一端与开关器件的栅极电连接，钳位模块的第二端与开关器件的第一极电连接，钳位模块包括至少两个串联连接的瞬态抑制二极管，钳位模块用于向开关器件的栅极和第一极之间提供钳位保护电压；
[0009]旁路控制模块和至少一个旁路模块，旁路控制模块与第一输入端
、
第二输入端分别电连接，旁路控制模块的输出端与旁路模块的控制端电连接，旁路模块与至少一个瞬态抑制二极管并联连接，旁路控制模块用于根据驱动电压，控制旁路模块的导通状态以控制对开关器件的栅极和第一极之间压差所对应的钳位保护电压；
[0010]其中，驱动电压包括至少两个不同幅值的正驱动电压和至少两个不同幅值的负驱动电压；旁路控制模块用于在至少两个不同正驱动电压下，通过控制旁路模块的导通状态将开关器件的栅极和第一极的压差进行钳位；以及在至少两个不同的负驱动电压下，通过控制旁路模块的导通状态将开关器件的栅极和第一极的压差进行钳位
。
[0011]可选的，驱动电压包括两个不同幅值的正驱动电压和两个不同幅值的负驱动电压；
[0012]钳位模块包括两个串联连接的第一瞬态抑制二极管和第二瞬态抑制二极管；驱动保护电路包括第一旁路模块和第二旁路模块，第一旁路模块与第一瞬态抑制二极管并联连接，第二旁路模块与第二瞬态抑制二极管并联连接；
[0013]旁路控制模块包括总控单元
、
第一关断控制单元
、
第一导通控制单元
、
第二关断控制单元和第二导通控制单元；
[0014]总控单元分别与第一输入端
、
第二输入端电连接，总控单元的输出端分别与第一关断控制单元的第一控制端和第二关断控制单元的第二控制端电连接；
[0015]第一关断控制单元的第一端与第一输入端电连接，第一关断控制单元的第二端与第一旁路模块的控制端电连接；第一关断控制单元用于在第一控制端的电压和第一输入端的压差大于第一设定电压时导通，以控制第一旁路模块关断；
[0016]第一导通控制单元的第一端与第二输入端电连接，第一导通控制单元的第二端与第一旁路模块的控制端电连接；第一导通控制单元用于在第一关断控制单元关断时，根据第二输入端的电压控制第一旁路模块的导通状态；
[0017]第二关断控制单元的第一端与第二输入端电连接，第一关断控制单元的第二端与第二旁路模块的控制端电连接；第二关断控制单元用于在第二控制端和第二输出端的电压差大于第二设定电压时导通，以控制第二旁路模块关断；
[0018]第二导通控制单元的第一端与第一输入端电连接，第二导通控制单元的第二端与第二旁路模块的控制端电连接；第二导通控制单元用于在第二关断控制单元关断时，根据第一输入端的电压控制第二旁路模块的导通状态
。
[0019]可选的，总控单元包括第一稳压管和第二稳压管，第一稳压管的负极与第一输入端电连接，第一稳压管的正极与第二稳压管的正极电连接，第二稳压管的负极与第二输入端电连接；其中第一稳压管的正极
、
第二稳压管的正极均与总控单元的输出端电连接
。
[0020]可选的，第一关断控制单元包括第一三极管，第一三极管的基极与作为第一关断控制单元的控制端，第一三极管的发射极作为第一关断控制单元的第一端，第一三极管的集电极作为第一关断控制单元的第二端；
[0021]第一导通控制单元包括第一二极管，第一二极管的正极作为第一导通控制单元的第一端，第一二极管的负极与第一导通控制单元的第二端电连接；
[0022]第二关断控制单元包括第二三极管，第二三极管的基极与作为第二关断控制单元的控制端，第二三极管的发射极作为第二关断控制单元的第一端，第二三极管的集电极作为第二关断控制单元的第二端；
[0023]第二导通控制单元包括第二二极管，第二二极管的正极作为第二导通控制单元的第一端，第二二极管的负极与第二导通控制单元的第二端电连接
。
[0024]可选的，包括至少
(n
‑
1)
个旁路模块，
n
为钳位模块所包括的瞬态抑制二极管的总数量；每个旁路模块与一瞬态抑制二极管并联连接；
[0025]旁路控制模块包括驱动电压检测电路和控制单元，驱动电压检测电路分别与第一输入端
、
第二输入端电连接，驱动电压检测电路的输出端与控制单元的输入端电连接；驱动电压检测电路用于根据驱动电压向控制单元的输入端输出对应的检测电压；
[0026]控制单元包括与旁路模块的控制端一一对应连接的输出端，控制单元用于根据检测电压和设定阈值电压，向旁路模块的控制端输出控制信号，以控制开关器件的栅极和第一极之间所接入的瞬态抑制二极管的数量
。
[0027]可选的，驱动电压检测电路包括采样电容和运算放大器，采样电容的第一端分别与第一输入端
、
运算放大器的同相输入端电连接，采样电容的第二端分别与第二输入端
、
运
算放大器的反相输入端电连接，运算放大器的输出端与作为驱动电压检测电路的输出端
。
[0028]可选的，连接控制单元的输出端的旁路模块的控制端还连接有电源模块，旁路模块用于在未接收到控制单元的输出端的输出信号时，根据电源模块输出的电源电压导通
。
[0029]可选的，开关器件的驱动保护电路，还包括滤波电容和泄放电阻，滤波电容连接在开关器件的栅极和第一极之间，泄放电阻与滤波电容并联连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种开关器件的驱动保护电路，所述开关器件包括栅极
、
第一极和第二极；其特征在于，所述驱动保护电路包括：第一输入端和第二输入端，所述第一输入端与所述开关器件的栅极电连接，所述第二输入端与所述开关器件的第一极电连接，所述第一输入端和所述第二输入端用于接收驱动电压；钳位模块，所述钳位模块的第一端与所述开关器件的栅极电连接，所述钳位模块的第二端与所述开关器件的第一极电连接，所述钳位模块包括至少两个串联连接的瞬态抑制二极管，所述钳位模块用于向所述开关器件的栅极和第一极之间提供钳位保护电压；旁路控制模块和至少一个旁路模块，所述旁路控制模块与所述第一输入端
、
所述第二输入端分别电连接，所述旁路控制模块的输出端与所述旁路模块的控制端电连接，所述旁路模块与至少一个所述瞬态抑制二极管并联连接，所述旁路控制模块用于根据所述驱动电压，控制所述旁路模块的导通状态以控制对所述开关器件的栅极和第一极之间的钳位保护电压；其中，所述驱动电压包括至少两个不同幅值的正驱动电压和至少两个不同幅值的负驱动电压；所述旁路控制模块用于在至少两个不同所述正驱动电压下，通过控制所述旁路模块的导通状态将所述开关器件的栅极和第一极的压差进行钳位；以及在至少两个不同的所述负驱动电压下，通过控制所述旁路模块的导通状态将所述开关器件的栅极和第一极的压差进行钳位
。2.
根据权利要求1所述的开关器件的驱动保护电路，其特征在于，所述驱动电压包括两个不同幅值的所述正驱动电压和两个不同幅值的所述负驱动电压；所述钳位模块包括两个串联连接的第一瞬态抑制二极管和第二瞬态抑制二极管；所述驱动保护电路包括第一旁路模块和第二旁路模块，所述第一旁路模块与所述第一瞬态抑制二极管并联连接，所述第二旁路模块与所述第二瞬态抑制二极管并联连接；所述旁路控制模块包括总控单元
、
第一关断控制单元
、
第一导通控制单元
、
第二关断控制单元和第二导通控制单元；所述总控单元分别与所述第一输入端
、
所述第二输入端电连接，所述总控单元的输出端分别与所述第一关断控制单元的第一控制端和所述第二关断控制单元的第二控制端电连接；所述第一关断控制单元的第一端与第一输入端电连接，所述第一关断控制单元的第二端与所述第一旁路模块的控制端电连接；所述第一关断控制单元用于在所述第一控制端的电压和所述第一输入端的压差大于第一设定电压时导通，以控制所述第一旁路模块关断；所述第一导通控制单元的第一端与所述第二输入端电连接，所述第一导通控制单元的第二端与所述第一旁路模块的控制端电连接；所述第一导通控制单元用于在所述第一关断控制单元关断时，根据所述第二输入端的电压控制第一旁路模块的导通状态；所述第二关断控制单元的第一端与所述第二输入端电连接，所述第一关断控制单元的第二端与所述第二旁路模块的控制端电连接；所述第二关断控制单元用于在所述第二控制端和所述第二输出端的电压差大于第二设定电压时导通，以控制所述第二旁路模块关断；所述第二导通控制单元的第一端与所述第一输入端电连接，所述第二导通控制单元的第二端与所述第二旁路模块的控制端电连接；所述第二导通控制单元用于在所述第二关断
控制单元关断时，根据所述第一输入端的电压控制第二旁路模块的导通状态
。3.
根据权利要求2所述的开关器件的驱动保护电路，其特征在于，所述总控单元包括第一稳压管和第二稳压管，所述第一稳压管的负极与所述第一输入端电连接，所述第一稳压管的正极与所述第二稳压管的正极电连接，所述第二稳压管的负极与所述第二输入端电连接；其中所述第一稳压管的正极
、
所述第二稳压管的正极均与所述总控单元的输出端电连接
。4.
根据权利要求2所述的开关器件的驱动保护电路，其特征在于，所述第一关断控制单元包括第一三极管，所述第一三极管的基极与作为所述第一关断控制单元的控制端，所述第一三极管的发射极作为所述第一关断控制单元的第一端，所述第一三极管的集电极作为所述第一关断控制单元的第二端；所述第一导通控制单元包括第一二极管，所述第一二极管的正极作为所述第一导通控制单元的第一端，所述第一二极管的负极与所述第一导通控制单元的第二端电连接；所述第二关断控制单元包括第二三极管，所述第二三极管的基极与作为所述第二关断控制单元的控制端，所述第二三极管的发射极作为所述第二关断控制单元的第一端，所述第二三极管的集电极作为所述第二关断控制单元的第二端；所述第二导通控制单元包括第二二极管，所述第二二极管的正极作为所述第二导通控制单元的第一端，所述第二二极管的负极与所述第二导通控制单元的第二端电连接
。5.
根据权利要求1所述的开关器件的驱动保护电路，其特征在于，包括至少
(n
‑
1)
个所述旁路模块，
n
为所述钳位模块所包括的所述瞬态抑制二极管的总数量；每个所述旁路模块与一所述瞬态抑制二极管并联连接；所述旁路控制模块包括驱动电压检测电路和控制单元，所述驱动电压检测电路分别与所述第一输入端
、
所述第二输入端电连接，所述驱动电压检测电路的输出端与所述控制单元的输入端电连接；所述驱动电压检测电路用于根据所述驱动电压向所述控制单元的输入端输出对应的检测电压；所述控制单元包括与所述旁路模块的控制端一一对应连接的输出端，所述控制单元用于根据所述检测电压和设定阈值电压，向所述旁路模块的控制端输出控制信号，以控制所述开关器件的栅极和第一极之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨博，肖文兵，刘振，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：