CN113676029B - 一种基于igbt的有源钳位电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于IGBT的有源钳位电路，属于电力电子技术领域，解决了现有的钳位电路难以实现钳位电压分级造成的可靠性较低的问题。该有源钳位电路包括PWM发生器、推挽放大电路、动态钳位电路、静态钳位电路；所述PWM发生器，用于产生PWM信号；所述推挽放大电路，用于接收所述PWM信号并进行功率放大以驱动IGBT的通断；所述动态钳位电路与静态钳位电路均包括共用的稳压二极管TVS1；所述静态钳位电路还包括稳压二极管TVS2。一种基于IGBT的有源钳位电路实现了IGBT集‑射极电压的钳位分级保护，提高了电路的可靠性。

Description

一种基于IGBT的有源钳位电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种基于IGBT的有源钳位电路。

背景技术

绝缘栅双极性晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)广泛应用于电力电子电路或装置中。在IGBT的主功率回路中存在寄生电感，当IGBT关断时，由于集电极电流i_c的下降，会在寄生电感上产生压降V_L，公式为IGBT的集-射极间电压为V_CE，公式为/>如果V_CE高于IGBT的最大耐受电压，则IGBT会被击穿。在IGBT正常工作时，由于集电极电流i_c不会太大，V_CE一般不会太高，当短路故障发生时，集电极电流i_c会远远高于额定电流，此时关断IGBT将会在寄生电感上产生很高的电势，V_CE电压会非常高，为了防止IGBT被击穿，必须要对V_CE进行抑制。

传统的有源钳位电路由稳压二极管TVS和二极管串联构成，在IGBT发生短路过流关断时，能够将IGBT的集-射极电压降低到安全阈值，但是这种有源钳位电路难以实现IGBT集-射极的钳位电压的分级保护，可靠性较低。

现有的半桥应用中的有源钳位电路如图1所示，该电路可以有效抑制IGBT的集-射极电压，但是其击穿电压阈值是固定值，而在牵引变流器、太阳能逆变器等应用中，母线电压可能会波动处于比较高的水平，可能会高于有源钳位的动作点，从而导致半桥结构应用中的IGBT误导通，从而发生桥臂直通的风险。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于IGBT的有源钳位电路，用以解决现有的钳位电路难以实现IGBT集-射极的钳位电压分级保护造成的可靠性较低的问题及由于有源钳位电路的存在造成IGBT误开通现象发生的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种基于IGBT的有源钳位电路，包括PWM发生器、推挽放大电路、动态钳位电路和静态钳位电路；

所述PWM发生器，用于产生PWM信号；所述推挽放大电路，用于接收所述PWM信号并进行功率放大以驱动IGBT的通断；

所述动态钳位电路与静态钳位电路均包括共用的稳压二极管TVS1；所述静态钳位电路还包括稳压二极管TVS2；

在IGBT处于短路状态且集-射极电压V_CE大于稳压二极管TVS1的钳位电压时，所述动态钳位电路将IGBT的集-射极电压V_CE钳位至稳压二极管TVS1的钳位电压；在IGBT处于短路状态且集-射极电压V_CE大于稳压二极管TVS1与稳压二极管TVS2的钳位电压之和时，所述静态钳位电路将IGBT的集-射极电压V_CE钳位至稳压二极管TVS1与稳压二极管TVS2的钳位电压之和。

进一步，所述推挽放大电路包括PMOS管Q1、NMOS管Q2、电阻Ron和电阻Roff；

所述PMOS管Q1的栅极和NMOS管Q2的栅极同时连接PWM发生器的信号输出端，PMOS管Q1的漏极接电压源VCC，NMOS管Q2的源极接电压源VEE，PMOS管Q1的源极连接电阻Ron的一端，NMOS管Q2的漏极连接Roff的一端，电阻Ron的另一端和电阻Roff的另一端分别连接IGBT的门极；

其中，所述电阻Ron和电阻Roff均为可调电阻。

进一步，通过调节所述电阻Ron的阻值，控制IGBT的开通速度，以及，通过调节所述电阻Roff的阻值，控制IGBT的关断速度。

进一步，所述动态钳位电路与静态钳位电路还均包括共用的二极管D1和电阻R1；以及，所述动态钳位电路还包括电容C1；

所述稳压二极管TVS1的阴极连接IGBT的集电极，稳压二极管TVS1的阳极连接电容C1的一端，电容C1的另一端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接IGBT的门极；

所述稳压二极管的TVS1的阴极连接IGBT的集电极，稳压二极管TVS1的阳极连接稳压二极管TVS2的阴极，稳压二极管TVS2的阳极连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接IGBT的门极。

进一步，所述有源钳位电路还包括逻辑电路、屏蔽钳位电路和集电极电压检测电路；

所述逻辑电路，用于根据高低电平控制屏蔽钳位电路的工作状态；

所述屏蔽钳位电路，用于在IGBT关断时，降低IGBT的门极电压，防止由于有源钳位电路的存在，在母线电压波动时造成IGBT的误导通；

所述集电极电压检测电路，用于检测IGBT的短路及关断状态，其中，当IGBT处于短路关断时，屏蔽钳位电路断开，动态钳位电路或静态钳位电路将IGBT钳位至相应的钳位电压，当IGBT处于关断时，屏蔽钳位电路接通，降低IGBT的门极电压，防止由于有源钳位电路的存在，在母线电压波动时造成IGBT的误导通。

进一步，所述屏蔽钳位电路包括NMOS管Q3和二极管D2；

所述二极管D2的阳极连接IGBT的门极，二极管D2的阴极连接NMOS管Q3的漏极，NMOS管Q3的源极接电压源VEE，NMOS管Q3的栅极为所述屏蔽钳位电路的输入端。

进一步，所述集电极电压检测电路为第一集电极电压检测电路或第二集电极电压检测电路；

所述第一集电极电压检测电路包括二极管D3和比较器U1；

所述二极管D3的阴极连接IGBT的集电极，二极管D3的阳极连接比较器U1的反相输入端，比较器U1的同相输入端接电压源Vref，比较器U1的输出端为所述第一集电极电压检测电路的输出端。

进一步，所述第一集电极电压检测电路还包括二极管D4、二极管D5、电阻R2和电容C2；

所述二极管D4的阳极同时连接二极管D3的阳极、二极管D5的阴极、电阻R2的一端及电容C2的一端，二极管D4的阴极与电阻R2的另一端均接至电压源VCC，二极管D5的阳极和电容C2的另一端均接至电压源VEE。

进一步，所述第二集电极电压检测电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和比较器U2；

所述电阻R3、电阻R4和电阻R5依次串联，所述电阻R3的另一端连接IGBT的门极，电阻R5的另一端连接比较器U2的同相输入端，比较器U2的反相输入端接电压源Vref，比较器U2的输出端为所述无源集电极电压检测电路的输出端。

进一步，所述第二集电极电压检测电路还包括二极管D6、二极管D7、电阻R6和电容C3；

所述二极管D6的阳极同时连接电阻R4的一端、电阻R5的一端、电容C3的一端和二极管D7的阴极，二极管D6的阴极接电压源VCC，二极管D7的阳极和电容C3的另一端均接电压源VEE，电阻R6的一端同时连接电阻R3和电阻R4的一端，电阻R6的另一端接电压源VEE。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1、一种基于IGBT的有源钳位电路，通过设置动态钳位电路和静态钳位电路，在IGBT发生短路过流故障关断时，将IGBT集-射极电压钳位至相应的电压，解决了现有的钳位电路难以实现IGBT集-射极的钳位电压分级保护而造成可靠性低的问题，实现了IGBT集-射极的钳位电压分级保护，提高了电路的可靠性。

2、通过推挽放大电路，将IGBT门极的开通电阻和关断电阻分离开来，开通和关断电阻可单独调节，进而独立控制IGBT的开通时间和关断时间，实现了IGBT门极的开通电阻和关断电阻的独立，避免了开通电阻与关断电阻相互影响的情况，提高了电路的稳定性。

3、一种基于IGBT的有源钳位电路，通过采用集电极电压检测电路、逻辑电路和屏蔽钳位电路结合的方式，在IGBT处于关断状态时导通屏蔽钳位电路，将IGBT的门极电压降低，使得IGBT对动静态钳位电路进行屏蔽，解决了现有的有源钳位电路在母线电压波动时可能造成IGBT误导通的问题，提高了电路的可靠性。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为现有的半桥应用中的有源钳位电路；

图2为有源钳位电路结构图；

图3为第二集电极电压检测电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

IGBT广泛应用于电力电子电路或装置中，在IGBT的主功率回路中存在寄生电容，当IGBT关断时，如果集-射极电压过大，会造成IGBT的击穿，因此需要对集-射极电压进行钳位。现有的有源钳位电路虽然可以实现集-射极电压的钳位，能够将IGBT的集-射极电压降低到安全阈值，但是这种钳位电路只设置了一个钳位电压，通常状态下稳压二极管的响应动作也需要一定的时间，所以在短路过流状态下，IGBT的集-射极电压往往会超过阈值，稳压二极管会在一定的时间后导通并将IGBT的集-射极电压钳位至稳压二极管的钳位电压，但是如果短路电流过大，二极管的响应不及时可能造成钳位不及时从而损坏IGBT，故这种有源钳位电路难以实现IGBT集-射极的钳位电压分级保护，可靠性较低；同时，有源钳位电路的存在也会带来一些弊端，当母线电压波动时，如果超过了有源钳位电压，会造成有源钳位电路误动作，有源钳位电路回路中产生的电流流入IGBT的门极，门极电压升高，可能会造成IGBT误导通。因此本申请提出了一种基于IGBT的有源钳位电路，包括动态钳位电路和静态钳位电路且各设置了一个钳位电压，当短路故障发生时，动态钳位电压先动作，提前抑制IGBT的集-射极电压，且短路电压V_CE越大，动态钳位电路的回路电流越大，抑制效果越好，如果短路电压V_CE继续上升到静态钳位电路的阈值，静态钳位电路再开始动作，再次实现对IGBT集-射极电压的抑制。静态钳位电路与静态钳位电路相结合，能够更好的抑制IGBT集-射极电压的上升，防止IGBT因集-射极电压过大而被损坏。通过钳位电压的分级将IGBT的集-射极电压降低到安全阈值，提高有源钳位电路的可靠性，在此基础上，本申请还设置了屏蔽钳位电路，以避免IGBT的误导通现象的发生。

本发明的一个具体实施例，公开了一种基于IGBT的有源钳位电路，如图2所示。该有源钳位电路包括PWM发生器、推挽放大电路、动态钳位电路和静态钳位电路；PWM发生器，用于产生PWM信号；推挽放大电路，用于接收PWM信号并进行功率放大以驱动IGBT的通断；动态钳位电路与静态钳位电路均包括共用的稳压二极管TVS1；静态钳位电路还包括稳压二极管TVS2；在IGBT处于短路状态且集-射极电压V_CE大于稳压二极管TVS1的钳位电压时，动态钳位电路将IGBT的集-射极电压V_CE钳位至稳压二极管TVS1的钳位电压；在IGBT处于短路状态且集-射极电压V_CE大于稳压二极管TVS1与稳压二极管TVS2的钳位电压之和时，静态钳位电路将IGBT的集-射极电压V_CE钳位至稳压二极管TVS1与稳压二极管TVS2的钳位电压之和。

实施时，PWM发生器可采用三角波或锯齿波发生器配合比较器来实现，三角波或锯齿波发生器产生高频调制的三角波或锯齿波，该三角波或锯齿波与比较器中的可调直流电压相比较，产生可调占空比的PWM信号。该PWM发生器的实现成本低、各环节波形和电压值可观测且易于扩展，具有较高的实用价值。

与现有技术相比，本实施例提供的一种基于IGBT的有源钳位电路，通过设置动态钳位电路和静态钳位电路，在IGBT发生短路过流故障时，将IGBT集-射极电压钳位至相应的电压，解决了现有的钳位电路难以实现IGBT集-射极的钳位电压分级保护而造成的可靠性低的问题，实现了IGBT集-射极的钳位电压分级保护，提高了电路的可靠性。

优选地，推挽放大电路包括PMOS管Q1、NMOS管Q2、电阻Ron和电阻Roff；PMOS管Q1的栅极和NMOS管Q2的栅极同时连接PWM发生器的信号输出端，PMOS管Q1的漏极接电压源VCC，NMOS管Q2的源极接电压源VEE，PMOS管Q1的源极连接电阻Ron的一端，NMOS管Q2的漏极连接Roff的一端，电阻Ron的另一端和电阻Roff的另一端分别连接IGBT的门极；其中，电阻Ron和电阻Roff均为可调电阻。

具体来说，推挽放大电路用于对PWM发生器输出的PWM信号进行功率放大，为IGBT的开通和关断提供足够的驱动能力。当PWM信号为高电平时，NMOS管Q2导通，门极电压为VEE，IGBT关断，当PWM信号为低电平时，PMOS管Q1导通，门极电压为VCC，IGBT导通。示例性的，VCC可以为15V，VEE可以为-15V。

IGBT的通断过程就是电源通过门极电阻对IGBT寄生电容进行充放电的过程，改变门极电阻的大小可以调整充放电速度。优选地，通过调节电阻Ron的阻值，控制IGBT的开通速度，以及，通过调节电阻Roff的阻值，控制IGBT的关断速度。其中，门极电阻大，MOS管的充放电速度就慢，IGBT的开通关断速度就慢；门极电阻小充放电速度就快，IGBT的开通关断速度就快，即通过改变门极电阻Ron和Roff的大小可以对IGBT的开关速度进行调节。

通过推挽放大电路，将IGBT门极的开通电阻和关断电阻分离开来，开通和关断电阻可单独调节，进而独立控制IGBT的开通时间和关断时间，实现了IGBT门极的开通电阻和关断电阻的独立，避免了开通电阻与关断电阻相互影响的情况，提高了电路的稳定性，并能够适应不同的开通、关断需求。

具体的，静态钳位电路包括稳压二极管TVS1、稳压二极管TVS2、二极管D1和电阻R1，其中，稳压二极管的TVS1的阴极连接IGBT的集电极，稳压二极管TVS1的阳极连接稳压二极管TVS2的阴极，稳压二极管TVS2的阳极连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接IGBT的门极。其中，该静态钳位电路能够在IGBT处于短路状态且集-射极电压V_CE大于稳压二极管TVS1与稳压二极管TVS2的钳位电压之和时，将IGBT的集-射极电压V_CE钳位至稳压二极管TVS1与稳压二极管TVS2的钳位电压之和。通过静态钳位电路，实现了IGBT集-射极电压的钳位，防止了因集-射极电压过大促使IGBT被击穿的情况，提高了IGBT的安全性能。

优选地，动态钳位电路包括与静态钳位电路稳压二极管TVS1、二极管D1和电阻R1；以及，还包括电容C1；稳压二极管TVS1的阴极连接IGBT的集电极，稳压二极管TVS1的阳极连接电容C1的一端，电容C1的另一端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接IGBT的门极；所述稳压二极管的TVS1的阴极连接IGBT的集电极，稳压二极管TVS1的阳极连接稳压二极管TVS2的阴极，稳压二极管TVS2的阳极连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接IGBT的门极。

考虑到IGBT在正常导通状态下，门极电流通过稳压二极管TVS1流入IGBT的集电极，因此，设置二极管D1对门极电流起反向阻断作用，防止门极电流通过稳压二极管TVS1流入IGBT的集电极。动态钳位电路和静态钳位电路且各设置了一个钳位电压，当短路故障发生时，动态钳位电压先动作，提前抑制IGBT的集-射极电压，由公式可知，短路电压V_CE越大，动态钳位电路的回路电流越大，抑制效果越好，如果短路电压V_CE继续上升到静态钳位电路的阈值，静态钳位电路再开始动作，再次实现对IGBT集-射极电压的抑制。

通过动态钳位电路和静态钳位电路结合的方式，解决了现有的钳位电路难以实现IGBT集-射极的钳位电压分级且结构单一的问题，实现了IGBT集-射极的钳位电压分级，提高了电路的可靠性。

为了提高IGBT的安全性、防止IGBT的误导通；优选地，有源钳位电路还包括逻辑电路、屏蔽钳位电路和集电极电压检测电路；逻辑电路，用于根据高低电平控制屏蔽钳位电路的工作状态；屏蔽钳位电路，用于在IGBT关断时，降低IGBT的门极电压，防止IGBT的误导通；集电极电压检测电路，用于检测IGBT的短路及开关状态，其中，当IGBT处于短路时，屏蔽钳位电路断开，动态钳位电路或静态钳位电路将IGBT钳位至相应的钳位电压，当IGBT处于关断时，屏蔽钳位电路接通，降低IGBT的门极电压，防止IGBT的误导通。

具体来说，逻辑电路包含非门G_INV1、与非门G_NAND1和与非门G_NANA2。非门G_INV1的输出端和与非门G_NAND1的输出端同时连接与非门G_NANA2的输入端，PWM信号同时输入非门G_INV1和与非门G_NAND1，同时，集电极电压检测电路输出的检测信号同时输入与非门G_NAND1和与非门G_NANA2。示例性的，当PWM信号为高电平，集电极电压检测电路输出的检测信号为低电平，则逻辑电路输出高电平；当PWM信号为低电平，集电极电压检测电路输出的检测信号为高电平，则逻辑电路输出低电平，故逻辑电路可输出高低电平，进而控制屏蔽钳位电路的通断。

本申请提供的一种基于IGBT的有源钳位电路，通过设置集电极电压检测电路、逻辑电路和屏蔽钳位电路结合的方式，在IGBT处于关断状态时导通屏蔽钳位电路，将IGBT的门极电压降低，使得IGBT对动静态钳位电路进行屏蔽，解决了现有的有源钳位电路可能造成IGBT误导通的问题，提高了电路的可靠性。

具体地，屏蔽钳位电路可以包括NMOS管Q3和二极管D2；所述二极管D2的阳极连接IGBT的门极，二极管D2的阴极连接NMOS管Q3的漏极，NMOS管Q3的源极接电压源VEE，NMOS管Q3的栅极为所述屏蔽钳位电路的输入端。

具体来说，在IGBT处于关断状态下，若逻辑电路输出低电平，则NMOS管Q3不导通；若逻辑电路输出高电平，NMOS管Q3导通，将IGBT的门极信号强制拉低使得IGBT不再导通，从而对有源钳位电路进行屏蔽，防止母线电压波动时，由于有源钳位电路的存在造成IGBT误开通现象的发生。其中，为了防止电流通过NMOS管Q3流入IGBT的门极，因此设置二极管D2，可以保证电流的单向流动，同时分担NMOS管Q3的损耗，简单易行，易于实施，提高了电路的稳定性。

优选地，集电极电压检测电路可以为第一集电极电压检测电路或第二集电极电压检测电路；具体来说，集电极电压检测电路的作用是检测IGBT的短路过流故障及开关情况，并将检测信号反馈给逻辑电路，从而达到控制屏蔽电路通断的目的。

第一集电极电压检测电路包括二极管D3、二极管D4、二极管D5、比较器U1、电阻R2和电容C2；所述二极管D3的阴极连接IGBT的集电极，二极管D3的阳极同时连接二极管D4的阳极、二极管D5的阴极、电阻R2的一端、电容C2的一端及比较器U1的反相输入端，二极管D4的阴极与电阻R2的另一端均接至电压源VCC，二极管D5的阳极与电容C2的另一端均接至电压源VEE，比较器U1的同相输入端接电压源Vref，比较器U1的输出端为所述集电极电压检测电路的输出端。其中，二极管D3的作用是利用单向导通作用防止IGBT的集-射极电压影响到第一集电极电压检测电路。二极管D4和D5的作用是对比较器U1的反相输入端电压进行钳位，防止电压超过VEE-VCC的电压范围，防止比较器U1被损坏。电阻R2和电容C2构成RC缓冲电路，可以缓冲比较器U1的反相输入端电压的上升时间。对于第一集电极电压检测电路，当IGBT门极信号为高电平时，IGBT导通，若IGBT正常工作，则IGBT的集-射极电压为管压降，此时比较器的反相输入端电压低于同相输入端电压Vref，此时比较器输出高电平。当IGBT门极信号为高电平时，IGBT导通，若集-射极电压上升，则比较器的反相输入端电压高于比较器的同相输入端电压Vref，比较器输出低电平，则说明IGBT发生短路故障。当IGBT门极信号为低电平时，IGBT处于关断状态，此时集-射极电压为母线电压，比较器输出低电平，则说明IGBT处于关断状态。若PWM信号为高电平，此时无论一集电极电压检测电路的比较器输出高电平还是低电平，逻辑电路输出电平均为低，此时屏蔽钳位电路不动作；若PWM信号为低电平，且第一集电极电压检测电路的比较器输出低电平，该逻辑信号通过逻辑电路的处理得到高电平，并输出至屏蔽钳位电路，会使屏蔽钳位电路的NMOS管Q3导通，IGBT的门极电压降低，IGBT不导通，从而实现对IGBT的保护。

优选地，所述第二集电极电压检测电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和比较器U2；所述电阻R3、电阻R4和电阻R5依次串联，所述电阻R3的另一端连接IGBT的门极，电阻R5的另一端连接比较器U2的同相输入端，比较器U2的反相输入端接电压源Vref，比较器U2的输出端为所述无源集电极电压检测电路的输出端。优选地，所述第二集电极电压检测电路还包括二极管D6、二极管D7、电阻R6和电容C3；所述二极管D6的阳极同时连接电阻R4的一端、电阻R5的一端、电容C3的一端和二极管D7的阴极，二极管D6的阴极接电压源VCC，二极管D7的阳极和电容C3的另一端均接电压源VEE，电阻R6的一端同时连接电阻R3和电阻R4的一端，电阻R6的另一端接电压源VEE。

具体的，如图3所示的第二集电极电压检测电路，电阻R3的一端C与IGBT的集电极连接，比较器U2的输出端将检测信号同时输入与非门G_NAND1和与非门G_NANA2。该第二集电极电压检测电路的工作与第一集电极电压检测电路的工作原理相同，若IGBT正常工作，则IGBT的集-射极电压为管压降，此时第二集电极电压检测电路中比较器的反相输入端电压低于同相输入端电压Vref，此时比较器输出高电平。当IGBT门极信号为高电平时，IGBT导通，若集-射极电压上升，则比较器的反相输入端电压会高于比较器的同相输入端电压Vref，比较器输出低电平，则说明IGBT发生短路故障。当IGBT门极信号为低电平时，IGBT处于关断状态，此时集-射极电压为母线电压，第二集电极电压检测电路中的比较器输出低电平，则说明IGBT处于关断状态。同时，电阻R3可以由多个串联的电阻构成，从而降低第二集电极电压检测电路的成本，减小电路板的体积。

通过集电极电压检测电路，实现了IGBT工作状态的测试，并将检测信号输出至逻辑电路进行处理，基于逻辑电路得到的高低电平控制屏蔽钳位电路的通断，进而实现对IGBT的保护，提高了电路的可靠性和IGBT的安全性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于IGBT的有源钳位电路，其特征在于，包括PWM发生器、推挽放大电路、动态钳位电路、静态钳位电路、逻辑电路、屏蔽钳位电路和集电极电压检测电路；

所述PWM发生器，用于产生PWM信号；所述推挽放大电路，包括PMOS管Q1、NMOS管Q2、电阻Ron和电阻Roff，用于接收所述PWM信号并进行功率放大以驱动IGBT的通断，通过调节所述电阻Ron的阻值，控制IGBT的开通速度；以及，通过调节所述电阻Roff的阻值，控制IGBT的关断速度；

所述动态钳位电路与静态钳位电路均包括共用的稳压二极管TVS1；所述静态钳位电路还包括与所述稳压二极管TVS1串接的稳压二极管TVS2；

在IGBT处于短路状态关断时，且当集-射极电压V_CE大于稳压二极管TVS1的钳位电压时，所述动态钳位电路用于将IGBT的集-射极电压V_CE钳位至稳压二极管TVS1的钳位电压；在IGBT处于短路状态关断时，且当集-射极电压V_CE大于稳压二极管TVS1与稳压二极管TVS2的钳位电压之和时，所述静态钳位电路用于将IGBT的集-射极电压V_CE钳位至稳压二极管TVS1与稳压二极管TVS2的钳位电压之和；

所述逻辑电路包括非门G_INV1、与非门G_NAND1和与非门G_NAND2，用于根据高低电平控制屏蔽钳位电路的工作状态；

所述屏蔽钳位电路包括NMOS管Q3和二极管D2；用于在IGBT关断时，降低IGBT的门极电压，防止IGBT的误导通；

所述集电极电压检测电路为第一集电极电压检测电路或第二集电极电压检测电路；

所述第一集电极电压检测电路包括二极管D3和比较器U1；

所述二极管D3的阴极连接IGBT的集电极，二极管D3的阳极连接比较器U1的反相输入端，比较器U1的同相输入端接电压源Vref，比较器U1的输出端为所述第一集电极电压检测电路的输出端；

所述第一集电极电压检测电路还包括二极管D4、二极管D5、电阻R2和电容C2；

所述二极管D4的阳极同时连接二极管D3的阳极、二极管D5的阴极、电阻R2的一端及电容C2的一端，二极管D4的阴极与电阻R2的另一端均接至电压源VCC，二极管D5的阳极和电容C2的另一端均接至电压源VEE；

用于检测IGBT的短路及开关状态，其中，当IGBT处于短路状态关断时，屏蔽钳位电路断开，动态钳位电路或静态钳位电路将IGBT钳位至相应的钳位电压，当IGBT处于关断时，屏蔽钳位电路接通，降低IGBT的门极电压，防止IGBT的误导通。

2.根据权利要求1所述的有源钳位电路，其特征在于，所述推挽放大电路的连接关系为：

所述PMOS管Q1的栅极和NMOS管Q2的栅极同时连接PWM发生器的信号输出端，PMOS管Q1的漏极接电压源VCC，NMOS管Q2的源极接电压源VEE，PMOS管Q1的源极连接电阻Ron的一端，NMOS管Q2的漏极连接Roff的一端，电阻Ron的另一端和电阻Roff的另一端分别连接IGBT的门极；

其中，所述电阻Ron和电阻Roff均为可调电阻。

3.根据权利要求1所述的有源钳位电路，其特征在于，所述动态钳位电路与静态钳位电路还均包括共用的二极管D1和电阻R1；以及，所述动态钳位电路还包括电容C1；

所述稳压二极管TVS1的阴极连接IGBT的集电极，稳压二极管TVS1的阳极连接电容C1的一端，电容C1的另一端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接IGBT的门极；

所述稳压二极管的TVS1的阴极连接IGBT的集电极，稳压二极管TVS1的阳极连接稳压二极管TVS2的阴极，稳压二极管TVS2的阳极连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接IGBT的门极。

4.根据权利要求1所述的有源钳位电路，其特征在于，所述屏蔽钳位电路的连接关系为：

所述二极管D2的阳极连接IGBT的门极，二极管D2的阴极连接NMOS管Q3的漏极，NMOS管Q3的源极接电压源VEE，NMOS管Q3的栅极为所述屏蔽钳位电路的输入端。

5.根据权利要求1所述的有源钳位电路，其特征在于，所述第二集电极电压检测电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和比较器U2；

所述电阻R3、电阻R4和电阻R5依次串联，所述电阻R3的另一端连接IGBT的门极，电阻R5的另一端连接比较器U2的同相输入端，比较器U2的反相输入端接电压源Vref，比较器U2的输出端为所述第二集电极电压检测电路的输出端。

6.根据权利要求5所述的有源钳位电路，其特征在于，所述第二集电极电压检测电路还包括二极管D6、二极管D7、电阻R6和电容C3；

所述二极管D6的阳极同时连接电阻R4的一端、电阻R5的一端、电容C3的一端和二极管D7的阴极，二极管D6的阴极接电压源VCC，二极管D7的阳极和电容C3的另一端均接电压源VEE，电阻R6的一端同时连接电阻R3和电阻R4的一端，电阻R6的另一端接电压源VEE。