[实用新型]一种栅极保护电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及高压变频器，特别是一种用于高压变频器和MMC变频器IGBT门极保护的栅极保护板。

背景技术

功率单元是使用功率电力电子器件进行整流、滤波、逆变的高压变频器主回路的主要部件，每个功率单元都相当于一台交-直-交电压型单相低压变频器，目前功率单元使用的核心器件是IGBT，对于如何良好的驱动IGBT，驱动电路的设计是核心。

目前行业内高压变频器采用的门极保护板，现在正在使用的栅极保护板比较简单(如图1所示)，IGBT工作时，主要靠TVS管(D2)吸收瞬间的浪涌，但是有时TVS管不能把浪涌的能量吸收完，在波形上就会看到Vge电压尖峰很高，带载运行的时候，Vge有时就超过了20V；在做短路实验时，Vge的值直接超过了20V，使IGBT处于危险工作状态，随时可能爆炸；因此现有的栅极保护板虽然可以使得变频器运行起来，但是对于其长期运行的性能、寿命却没有得到保障。

IGBT正常开通时，通过TVS管把门极电压抑制在+20V以下，根据测试发现，空载的时候确实能够抑制住门极电压不超过20V，但是带载的时候就会出现门极电压超过20V的情况，IGBT随时有失效的风险；IGBT关断时，为了不出现太高的开通阀值电平，在现有的电路下，只能加大门极电阻阻值和门极电容容值，把IGBT关断过程中多余的能量进行吸收消耗掉，但是这样又会使IGBT正常工作时的损耗增大。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种栅极保护电路。

本实用新型采用的技术方案是：

一种栅极保护电路，包括

连接驱动板输出驱动脉冲信号的端口D-Gon与端口D-E，连接IGBT栅极的端口IGBT-G及连接IGBT射级的端口IGBT-E；以及

连接在端口D-Gon与端口IGBT-G之间的栅极驱动电阻，连接在端口D-E与端口IGBT-E之间的源极驱动电阻；

连接在端口IGBT-G与端口IGBT-E之间的IGBT导通泄压电路(10)和IGBT关断泄压电路(20)。

进一步，所述IGBT导通泄压电路(10)包括NPN型三极管Q4、稳压二极管D5、吸收电容C10、泄压电阻R25以及二极管D8，该三极管Q4的集电极与端口IGBT-G连接，稳压二极管D5连接在三极管Q4的集电极与基极之间，该吸收电容C10连接在三极管Q4的发射级与端口IGBT-E之间，该泄压电阻R25、二极管D8依次串联在三极管Q4的发射级与端口D-Gon之间。

此外，所述三极管Q4的基极与端口IGBT-E之间连接有并联着的电容C8和电阻R18。

进一步，所述IGBT关断泄压电路(20)包括PNP型三极管Q3、二极管D10、吸收电容C9、泄压电阻R21以及二极管D7，该三极管Q3的发射极与端口IGBT-G连接，二极管D10连接在三极管Q3的基极与端口D-Gon之间，该吸收电容C9连接在三极管Q3的集电极与端口IGBT-E之间，该泄压电阻R21、二极管D7依次串联在三极管Q3的集电极与端口D-Gon之间。

所述三极管Q3的基极与端口IGBT-E之间连接有并联着的电容C7和电阻R19。

进一步，所述栅极驱动电阻由电阻R14和电阻R15并联而成，源极驱动电阻由电阻R24和电阻R20并联而成。

进一步，所述端口IGBT-G与端口IGBT-E之间连接有电阻R17。

本实用新型的有益效果：

①通过增加部分电路，把开通和关断时的能量吸收泄放掉，在设计上减小了驱动电阻的阻值，降低了IGBT损耗；

②IGBT正常工作时，能够把门极电压稳定在16V左右，保证了IGBT的长期运行性能和寿命；

③外部输出短路时，在短路的一瞬间控制器还未切断电路起保护作用的情况下，能够稳住门极电压，避免IGBT失效。

④防止关断时，上下管门极信号同时为高，上下管同时导通，造成IGBT直通。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明。

图1是传统栅极保护板的电路图；

图2是本实用新型栅极保护板的电路图。

具体实施方式

如图2所示，本实用新型的一种栅极保护电路，包括

连接驱动板输出驱动脉冲信号的端口D-Gon与端口D-E，连接IGBT栅极的端口IGBT-G及连接IGBT射级的端口IGBT-E；以及