一种IGBT有源钳位装置的制作方法

一种igbt有源钳位装置
技术领域
1.本发明涉及igbt保护领域，特别涉及一种igbt有源钳位装置。


背景技术：

2.igbt模块作为电机控制器关键功率部件，运行过程中，极易因igbt晶圆集射极电压应力超限损坏。现阶段应用比较成熟的方案是采用有源钳位的方案对igbt晶圆集射极电压进行钳位保护，具体电路拓扑如图1所示，在igbt模块c极与驱动电路模块之间设置有源钳位电路模块。
3.有源钳位电路是保护igbt模块的ce电压不超过极限电压值，一般设置的有源钳位电压点要低于igbt模块ce耐压值10%左右。现有有源钳位电路方案缺乏控制，极限情况，电机反电动势抬升母线电压，首先达到有源钳位时动作点时，很容易触发有源钳位，造成有源钳位管过功率失效。有源钳位失效模式之一的击穿状态，会导致igbt晶圆c极、g极短路，易造成驱动模块igbt失效。


技术实现要素：

4.本发明目的是：提供一种igbt有源钳位装置方案，通过增加有源钳位控制电路，当igbt没有工作时，确保有源钳位不被激活，igbt正常开关管工作，才允许有源钳位工作。
5.本发明的技术方案是：一种igbt有源钳位装置，包括mcu模块、驱动电路模块、有源钳位控制电路模块、有源钳位电路模块；所述mcu模块通过驱动电路模块连接igbt的g极，驱动电路模块通过有源钳位控制电路模块连接有源钳位电路模块，igbt的c极通过有源钳位电路模块反馈连接驱动电路模块。
6.优选的，所述mcu与驱动电路模块之间通过控制信号线和反馈信号线连接；所述mcu模块通过控制信号线输出pwm信号控制驱动电路模块，驱动电路模块通过反馈信号线实时反馈驱动故障状态到mcu模块。
7.优选的，所述有源钳位控制电路模块包括使能开关，通过使能开关连接控制有源钳位电路模块；所述有源钳位控制电路模块监控驱动电路模块，当监控到驱动模块电路工作时，输出控制使能信号，使能有源钳位电路模块；驱动未工作情况下，有源钳位控制电路模块不工作，不使能有源钳位电路模块工作。
8.优选的，所述有源钳位电路模块接收到有源钳位控制电路模块使能信号后，开始监控igbt的c极、g极之间电压：当igbt的c极、g极之间电压达到有源钳位电路模块动作点之后，有源钳位电路模块输出信号到驱动电路模块，驱动电路模块接收到有源钳位电路模块信号后，降低关管速度，从而减小c极、e极之间电压。
9.优选的，所述有源钳位电路模块动作点为igbt的c极、g极之间电压达到igbt模块ce耐压值的85%～93%。
10.优选的，在igbt未工作，电机反电动势抬升母线电压到有源钳位电路工作点时，由于有源钳位电路未使能，不触发工作。
11.本发明的优点是：1．本发明的igbt有源钳位装置，增加具有使能开关的有源钳位控制电路模块，能够根据驱动模块的工作状态，判定是否使能有源钳位电路模块，防止了极端情况下，电机高反电动势频繁触发有源钳位，导致有源钳位过功率失效；2．本发明的igbt有源钳位装置，防止有源钳位在极端情况下，造成驱动模块igbt失效，提升了电机控制器系统的可靠性，提升了系统耐高压的能力。
附图说明
12.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：图1为现有的igbt有源钳位装置的方案原理框图；图2为本发明的igbt有源钳位装置的方案原理框图。
具体实施方式
13.如图2所示，本发明的igbt有源钳位装置，包括mcu模块、驱动电路模块、有源钳位控制电路模块、有源钳位电路模块；所述mcu模块通过驱动电路模块连接igbt的g极，驱动电路模块通过有源钳位控制电路模块连接有源钳位电路模块，igbt的c极通过有源钳位电路模块反馈连接驱动电路模块。
14.所述mcu与驱动电路模块之间通过控制信号线和反馈信号线连接；所述mcu模块通过控制信号线输出pwm信号控制驱动电路模块，驱动电路模块通过反馈信号线实时反馈驱动故障状态到mcu模块。
15.所述有源钳位控制电路模块包括使能开关，通过使能开关连接控制有源钳位电路模块；所述有源钳位控制电路模块监控驱动电路模块，当监控到驱动模块电路工作时，输出控制使能信号，使能有源钳位电路模块；驱动未工作情况下，有源钳位控制电路模块不工作，不使能有源钳位电路模块工作。
16.所述有源钳位电路模块接收到有源钳位控制电路模块使能信号后，开始监控igbt的c极、g极之间电压：当igbt的c极、g极之间电压达到有源钳位电路模块动作点之后，有源钳位电路模块输出信号到驱动电路模块，驱动电路模块接收到有源钳位电路模块信号后，降低关管速度，从而减小c极、e极之间电压。
17.所述有源钳位电路模块动作点为igbt的c极、g极之间电压达到igbt模块ce耐压值的85%～93%。
18.极限情况下，在igbt未工作，电机反电动势抬升母线电压到有源钳位电路工作点时，由于驱动电路模块未工作，有源钳位电路未使能，不会频繁触发有源钳位保护。不会引发有源钳位电路模块、驱动电路模块、igbt失效，提升了系统耐高压的能力；上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种igbt有源钳位装置，其特征在于，包括mcu模块、驱动电路模块、有源钳位控制电路模块、有源钳位电路模块；所述mcu模块通过驱动电路模块连接igbt的g极，驱动电路模块通过有源钳位控制电路模块连接有源钳位电路模块，igbt的c极通过有源钳位电路模块反馈连接驱动电路模块。2.根据权利要求1所述的igbt有源钳位装置，其特征在于，所述mcu与驱动电路模块之间通过控制信号线和反馈信号线连接；所述mcu模块通过控制信号线输出pwm信号控制驱动电路模块，驱动电路模块通过反馈信号线实时反馈驱动故障状态到mcu模块。3.根据权利要求2所述的igbt有源钳位装置，其特征在于，所述有源钳位控制电路模块包括使能开关，通过使能开关连接控制有源钳位电路模块；所述有源钳位控制电路模块监控驱动电路模块，当监控到驱动模块电路工作时，输出控制使能信号，使能有源钳位电路模块；驱动未工作情况下，有源钳位控制电路模块不工作，不使能有源钳位电路模块工作。4.根据权利要求3所述的igbt有源钳位装置，其特征在于，所述有源钳位电路模块接收到有源钳位控制电路模块使能信号后，开始监控igbt的c极、g极之间电压：当igbt的c极、g极之间电压达到有源钳位电路模块动作点之后，有源钳位电路模块输出信号到驱动电路模块，驱动电路模块接收到有源钳位电路模块信号后，降低关管速度，从而减小c极、e极之间电压。5.根据权利要求4所述的igbt有源钳位装置，其特征在于，所述有源钳位电路模块动作点为igbt的c极、g极之间电压达到igbt模块ce耐压值的85%～93%。6.根据权利要求4所述的igbt有源钳位装置，其特征在于，在igbt未工作，电机反电动势抬升母线电压到有源钳位电路工作点时，由于有源钳位电路未使能，不触发工作。

技术总结
本发明公开了一种IGBT有源钳位装置，包括MCU模块、驱动电路模块、有源钳位控制电路模块、有源钳位电路模块；所述MCU模块通过驱动电路模块连接IGBT的G极，驱动电路模块通过有源钳位控制电路模块连接有源钳位电路模块，IGBT的C极通过有源钳位电路模块反馈连接驱动电路模块。本发明的IGBT有源钳位装置，增加具有使能开关的有源钳位控制电路模块，能够根据驱动模块的工作状态，判定是否使能有源钳位电路模块，防止了极端情况下，电机高反电动势频繁触发有源钳位，导致有源钳位过功率失效；本发明防止有源钳位在极端情况下，造成驱动模块IGBT失效，提升了电机控制器系统的可靠性，提升了系统耐高压的能力。系统耐高压的能力。系统耐高压的能力。


技术研发人员：刘蕾 吴功州 陈龙 邓继鑫 周政 苑红伟
受保护的技术使用者：合肥巨一动力系统有限公司
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/1/11