CN117613826A - 一种绝缘栅双极晶体管保护电路、模块和空调器 - Google Patents
一种绝缘栅双极晶体管保护电路、模块和空调器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117613826A CN117613826A CN202311613357.2A CN202311613357A CN117613826A CN 117613826 A CN117613826 A CN 117613826A CN 202311613357 A CN202311613357 A CN 202311613357A CN 117613826 A CN117613826 A CN 117613826A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oxide semiconductor
- field effect
- semiconductor field
- effect transistor
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 130
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 127
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 122
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 120
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/20—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for electronic equipment
- H02H7/205—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for electronic equipment for controlled semi-conductors which are not included in a specific circuit arrangement
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
- H02H7/222—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices for switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/60—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
本申请公开了一种绝缘栅双极晶体管保护电路，包括：第一金属‑氧化物半导体场效应晶体管、输入信号处理模块、第一负载电阻、绝缘栅双极晶体管；输入信号处理模块的输入端用于接收输入信号，输入信号处理模块的输出端与金属‑氧化物半导体场效应晶体管的栅极相连，用于在输入信号为低电平时导通金属‑氧化物半导体场效应晶体管；金属‑氧化物半导体场效应晶体管的源极与第一负载的第一端相连，金属‑氧化物半导体场效应晶体管的漏极接地；绝缘栅双极晶体管的栅极与第一负载电阻的另一端相连，可以将栅极电压直接通过接地端释放，避免释放绝缘栅双极晶体管的栅极电压时在电路内部形成环流，提升了栅极电压的下降速度。
Description
技术领域
本申请属于电力电子技术领域，具体涉及一种绝缘栅双极晶体管保护电路、模块和空调器。
背景技术
绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是一种三端半导体开关器件，可用于多种电子设备中的高效快速开关。在交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域应用广泛。在IGBT的应用电路中，由于栅极浪涌或者其它感性器件的影响，会使IGBT集电极上dv/dt变化耦合到栅极，导致IGBT栅极电压升高，当其电压超过栅极阈值时会造成IGBT的误开启，出现使用者意想不到的情况。
相关技术中，可以给IGBT的栅极上的负载电阻并联一个反向二极管和一个负载电阻，形成放电电路，当栅极电压升高时，可通过反向二极管和两个负载电阻形成的回路进行放电，从而降低IGBT的栅极电压，避免IGBT误开启。
但是这种方法的放电效率较低，在发生浪涌时，IGBT的栅极电压上升速度较快，无法有效降低IGBT的栅极电压，IGBT误开启的可能性依然较高。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种绝缘栅双极晶体管保护电路、模块和空调器，能够解决相关技术中绝缘栅双极晶体管误开启的可能性较高的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种绝缘栅双极晶体管保护电路，所述电路包括：
第一金属-氧化物半导体场效应晶体管、输入信号处理模块、第一负载电阻、绝缘栅双极晶体管；
所述输入信号处理模块的输入端用于接收输入信号，所述输入信号处理模块的输出端与所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极相连，用于在输入信号为低电平时导通所述金属-氧化物半导体场效应晶体管；
所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极与所述第一负载的第一端相连，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极接地；
所述绝缘栅双极晶体管的栅极与所述第一负载电阻的另一端相连。
可选地，所述电路还包括：
第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管；
所述第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极与所述非门的输出端相连；所述第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极与所述绝缘栅双极晶体管的栅极相连；所述第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极与所述接地端相连。
可选地，断开所述第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极与所述非门的输出端之间的连接，所述电路还包括：
第二负载电阻、第三负载电阻、运算放大器、与门；
所述第二负载电阻的第一端用于连接稳压电源，所述第二负载电阻的第二端与所述第三负载电阻的第一端相连接；所述第三负载电阻的第二端接地；所述第二负载电阻的第二端和所述第三负载电阻的第一端与所述运算放大器的同相输入端相连；所述运算放大器的反相输入端与所述绝缘栅双极晶体管的栅极相连；所述与门的第一输入端与所述运算放大器的输出端相连；所述与门的第二输入端与所述非门的输出端相连；所述与门的输出端与所述第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极相连。
可选地，所述电路还包括：
二极管；
所述二极管的阴极与所述第一负载的第一端相连；所述二极管的阳极与所述绝缘栅双极晶体管的栅极相连。
可选地，断开所述二极管的阳极与所述绝缘栅双极晶体管的栅极之间的连接，所述电路还包括：
第五负载电阻；
所述第五负载电阻的一端与所述二极管的阳极相连，所述第四负载电阻的另一端与所述绝缘栅双极晶体管的栅极相连。
可选地，所述电路还包括：
第二金属-氧化物半导体场效应晶体管；
所述第二金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极用于连接稳压电源，所述第二金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极与所述输入信号处理模块的输出端相连；所述第二金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极与所述第一金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极相连；所述输入信号处理模块还用于在输入信号为高电平时导通所述第二金属-氧化物半导体场效应晶体管。
可选地，所述第一金属-氧化物半导体场效应晶体管和所述第二金属-氧化物半导体场效应晶体管的导通方式不同。
可选地，所述第一金属-氧化物半导体场效应晶体管为N型金属-氧化物半导体场效应晶体管，且所述输入信号处理模块为非门。
第二方面，本申请实施例提供了一种绝缘栅双极晶体管保护模块，包括如上任意一项所述的绝缘栅双极晶体管保护电路。
第三方面，本申请实施例提供了一种空调器，包括如上所述的绝缘栅双极晶体管保护模块。
在本申请实施例中，提供一种绝缘栅双极晶体管保护电路，包括：第一金属-氧化物半导体场效应晶体管、输入信号处理模块、第一负载电阻、绝缘栅双极晶体管；输入信号处理模块的输入端用于接收输入信号，输入信号处理模块的输出端与金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极相连，用于在输入信号为低电平时导通金属-氧化物半导体场效应晶体管；金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极与第一负载的第一端相连，金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极接地；绝缘栅双极晶体管的栅极与第一负载电阻的另一端相连。通过该电路，可以在输入信号为低电平时导通第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管，在发生浪涌时可以将绝缘栅双极晶体管的栅极电压经过第一负载电阻和第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管直接释放到接地端，避免了电流在负载中循环流动，提升了栅极电压的下降速度。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种绝缘栅双极晶体管保护电路的电路结构示意图；
图2是本申请实施例提供的另一种绝缘栅双极晶体管保护电路的电路结构示意图；
图3是本申请实施例提供的又一种绝缘栅双极晶体管保护电路的电路结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种绝缘栅双极晶体管保护电路的电路图；
图5是本申请实施例提供的又一种绝缘栅双极晶体管保护电路的电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的绝缘栅双极晶体管保护电路进行详细地说明。
如图1所示，图1为本申请实施例提供的一种绝缘栅双极晶体管保护电路的电路结构示意图，所述保护电路可以包括：
输入信号处理模块101、第一金属-氧化物半导体场效应晶体管102、第一负载电阻103、绝缘栅双极晶体管104；
所述输入信号处理模块的输入端用于接收输入信号，所述输入信号处理模块的输出端与所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极相连，用于在输入信号为低电平时导通所述金属-氧化物半导体场效应晶体管；所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极与所述第一负载的第一端相连，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极接地；所述绝缘栅双极晶体管的栅极与所述第一负载电阻的另一端相连。
在本申请的实施例中，绝缘栅双极晶体管有三个端子，分别为集电极、发射极和栅极，三个端子都附有金属层。另外，栅极端子上的金属材料还具有二氧化硅层。绝缘栅双极晶体管是一个四层半导体器件，四层结构是通过组合PNP和NPN晶体管来实现的，它们构成了PNPN排列。在绝缘栅双极晶体管中，当集电极相对于发射极处于正电位时，N沟道绝缘栅双极晶体管导通，而栅极相对于发射极也处于足够的正电位，这种情况导致在栅极正下方形成反型层，从而形成沟道，并且电流开始从集电极流向发射极。简单来说就是，当绝缘栅双极晶体管的栅极电压超过阈值电压时，N沟道绝缘栅双极晶体管导通。绝缘栅双极晶体管为电压控制器件，在电路中起到开关作用。
在本申请的实施例中，金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-OxideSemiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)也叫场效应管或MOS场效应管，其有三个端子，分别为源极、漏极和栅极。金属-氧化物半导体场效应晶体管共有两种，分别为N沟道型金属-氧化物半导体场效应晶体管和P沟道型金属-氧化物半导体场效应晶体管，对应不同的导通方式。对于N沟道型金属-氧化物半导体场效应晶体管来说，当栅极的输入电压为高电平时，N沟道型金属-氧化物半导体场效应晶体管可以导通；对于P沟道型金属-氧化物半导体场效应晶体管来说，当栅极的输入电平为低电平时，P沟道型金属-氧化物半导体场效应晶体管可以导通。金属-氧化物半导体场效应晶体管是电压控制器件，在电路中起到开关作用。
在本申请的实施例中，第一金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极可以接地，在第一金属-氧化物半导体场效应晶体管导通时，可以将第一金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极电压释放到接地端。第一金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极可以连接输入信号处理模块的输出端，通常情况下，当输入信号为高电平时，绝缘栅双极晶体管对应导通状态，此时第一金属-氧化物半导体场效应晶体管可以处于关闭状态；当输入信号为低电平时，绝缘栅双极晶体管对应关闭状态，此时第一金属-氧化物半导体场效应晶体管可以处于导通状态。在第一金属-氧化物半导体场效应晶体管为N型金属-氧化物半导体场效应晶体管时，输入信号处理模块的输出端可以输出高电平以导通N型金属-氧化物半导体场效应晶体管；在第一金属-氧化物半导体场效应晶体管为P金属-氧化物半导体场效应晶体管时，输入信号处理模块的输出端可以输出低电平以导通P金属-氧化物半导体场效应晶体管。第一负载电阻可以避免电路中的电流过大，从而可以保护第一金属-氧化物半导体场效应晶体管。第一负载电阻的第一端可以连接第一金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极，第一负载电阻的第二端可以连接绝缘栅双极晶体管的栅极。
例如，当第一金属-氧化物半导体场效应晶体管为N型金属-氧化物半导体场效应晶体管时，若输入信号为高电平，则输入信号处理模块可以输出低电平，此时第一金属-氧化物半导体场效应晶体管处于关闭状态；若输入信号为低电平，则输入信号处理模块可以输出高电平，此时第一金属-氧化物半导体场效应晶体管处于导通状态。而当第一金属-氧化物半导体场效应晶体管为P金属-氧化物半导体场效应晶体管时，若输入信号为高电平，则输入信号处理模块可以输出高电平，此时第一金属-氧化物半导体场效应晶体管处于关闭状态；若输入信号为低电平，则输入信号处理模块可以输出低电平，此时第一金属-氧化物半导体场效应晶体管处于导通状态。
在本申请的实施例中，由于绝缘栅双极晶体管的栅极经过第一负载电阻和第一金属-氧化物半导体场效应晶体管与接地端相连，可以将栅极电压直接通过接地端释放，避免释放绝缘栅双极晶体管的栅极电压时在电路内部形成环流，提升了栅极电压的下降速度。
如图2所示，图2为本申请实施例提供的另一种绝缘栅双极晶体管保护电路的电路结构示意图，该电路可以包括：
输入信号处理模块201、第一金属-氧化物半导体场效应晶体管202、第一负载电阻203、绝缘栅双极晶体管204、第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管205、第二负载电阻206、第三负载电阻207、运算放大器208、与门209、第二金属-氧化物半导体场效应晶体管210、二极管211；稳压电源和接地端。
在本申请的实施例中，除输入信号处理模块、第一金属-氧化物半导体场效应晶体管、第一负载电阻、绝缘栅双极晶体管外，其余部件可以不同时接入电路。
在本申请的实施例中，第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极可以与绝缘栅双极晶体管的栅极短接，第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极可以接地。第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管可以在栅极电压为高电平时处于导通状态。若输入信号处理模块和第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极短接，则当输入信号为低电平，且输入信号处理模块的输出信号为高电平时，第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管可以导通，从而可以将接地端和绝缘栅双极晶体管的栅极短接，迅速降低绝缘栅双极晶体管的栅极电压。
在一种可能的实施例中，可以用P金属-氧化物半导体场效应晶体管代替第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管。P金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极可以与绝缘山双极晶体管的栅极短接，P金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极可以接地。当输入信号为低电平时，输入信号处理模块也可以输出低电平，此时P金属-氧化物半导体场效应晶体管导通，从而可以将绝缘栅双极晶体管的栅极和接地端短接，迅速降低绝缘栅双极晶体管的栅极电压。
可选地，在本申请的实施例中，可以存在第二金属-氧化物半导体场效应晶体管，第二金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极可以与稳压电源相连，第二金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极可以与输入信号处理模块的输出端相连，第二金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极可以与第一负载的第一端相连。这样，当输入信号为高电平时，输入信号处理模块可以输出低电平，此时第二金属-氧化物半导体场效应晶体管导通，第一金属-氧化物半导体场效应晶体管关闭，稳压电源可以经过第一负载电阻为绝缘栅双极晶体管提供电压，从而可以导通绝缘栅双极晶体管；当输入信号为低电平时，输入信号处理模块可以输出高电平，此时第二金属-氧化物半导体场效应晶体管关闭，第一金属-氧化物半导体场效应晶体管导通，从而可以将绝缘栅双极晶体管的栅极经第一负载电阻和第一金属-氧化物半导体场效应晶体管相连，释放绝缘栅双极晶体管的栅极储存的电能，降低绝缘栅双极晶体管的栅极电压。
需要说明的是，在本申请的实施例中，第一金属-氧化物半导体场效应晶体管和第二金属-氧化物半导体场效应晶体管的导通方式不同，即，当第一金属-氧化物半导体场效应晶体管为P金属-氧化物半导体场效应晶体管时，第二金属-氧化物半导体场效应晶体管为N型金属-氧化物半导体场效应晶体管；当第一金属-氧化物半导体场效应晶体管为N型金属-氧化物半导体场效应晶体管时，第二金属-氧化物半导体场效应晶体管为P金属-氧化物半导体场效应晶体管。
例如，参照图3，图3为本申请实施例提供的又一种绝缘栅双极晶体管保护电路的电路结构示意图。图中，共有一个N型金属-氧化物半导体FET和两个P金属-氧化物半导体FET，输入信号可以直接与N型金属-氧化物半导体FET-1、P金属-氧化物半导体FET-1和P金属-氧化物半导体FET-2的栅极短接。其中，在输入信号为高电平时，N型金属-氧化物半导体FET-1处于导通状态，可以驱动IGBT-N导通；在输入信号为低电平时，P金属-氧化物半导体FET-1和P金属-氧化物半导体FET-2处于导通状态，可以释放IGBT-N的栅极储存的电能，降低IGBT-N的栅极电压。
可选地，当第一金属-氧化物半导体场效应晶体管为N型金属-氧化物半导体场效应晶体管时，输入信号处理模块可以是非门等反相器，用于将输入信号反相。
可选地，在本申请的实施例中，输入信号处理模块和第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极之间可以存在一个与门，即，输入信号处理模块的输出端和与门的一个输入端短接，与门的输出端与第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极短接；与门的另一个输入端可以和运算放大器的输出端短接；另外，可以由第二负载电阻和第三负载电阻构成分压电路，其中第二负载电阻的第一端可以与稳压电源相接，第二负载电阻的第二端可以与第三负载电阻的第一端短接，同时可以与运算放大器的第一输入端相接；第三负载电阻的第二端可以接地。在本申请的实施例中，第二负载电阻可以是固定阻值的电阻，第三负载电阻可以是可变电阻，例如电位器等。可以通过调节第三负载电阻的阻值来调节运算放大器的第一输入端的输入电压；运算放大器的第二输入端可以与绝缘栅双极晶体管的栅极短接；其中，运算放大器的第一输入端可以是同相输入端，第二输入端可以是反相输入端。这样，当绝缘栅双极晶体管的栅极电压下降到第一阈值时，运算放大器的输出电压可以为高电平，而与门的另一个输入端在经过输入信号处理模块后，也可以输入高电平，因此与门也可以输出高电平，从而能够导通第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管，降低绝缘栅双极晶体管的栅极电压。
可选地，在本申请的实施例中，还可以存在一个二极管，该二极管可以是各种类型的放电二极管，如发光二极管、整流二极管等，该二极管的反向击穿电压可以大于稳压电源的输出电压。该二极管的阳极与绝缘栅双极晶体管的栅极相连，二极管的阴极与第一负载电阻的第一端相连。当绝缘栅双极晶体管导通时，二极管的阴极电压大于阳极电压，此时二极管将不会被导通；当绝缘栅双极晶体管关闭时，由于绝缘栅双极晶体管栅极电压的存在，二极管的阳极电压将会大于阴极电压，此时二极管将被导通，可与第一负载电阻形成回路，从而释放绝缘栅双极晶体管栅极储存的电能，降低绝缘栅双极晶体管的栅极电压。
可选地，在本申请的实施例中，还可以在二极管支路上添加第四负载电阻，用来控制二极管的支路电流，保护二极管不被击穿损坏。
可选地，在本申请的实施例中，绝缘栅双极晶体管的发射极可以接地，可以在绝缘山双极晶体管关闭之后释放绝缘栅双极晶体管内部的寄生电容储存的电能，降低寄生电容的电压，有效保护绝缘栅双极晶体管不被损坏。
参照图4，图4为本申请实施例提供的一种绝缘栅双极晶体管保护电路的电路图。图中，R1、R2、R3、R4为电阻，R5为电位器，VB为稳压电源的输出电压，用来在Q1导通时驱动Q2导通；Q1为PMOSFET，Q3为NMOSFET，非门用于将输入信号反相。当输入信号为高电平时，非门输出低电平，导通Q1，关断Q3，此时VB可以驱动Q2导通；当输入信号为低电平时，非门输出高电平，关断Q1，导通Q3，此时Q2关闭，可通过R1和HOUT支路释放Q2的栅极储存的电能，降低Q2的栅极电压；R3、R4和R5构成分压电路，可以在R3和R4之间设置支路用于连接运算放大器的同相输入端，可以调节R5以调节运算放大器同相输入端的输入电压；Q2的栅极可以经过HOUT1支路与运算放大器的反相输入端和Q4的源极相接，其中Q4为NMOSFET。当Q2的电压低于运算放大器的同相输入端电压时，运算放大器可以输出正向电压信号，当运算放大器输出的电压信号与非门输出的高电平信号一致时，与门可以输出高电平，此时Q4被导通，由于Q4的漏极直接接地，因此Q2的栅极储存的电能可以经HOUT1支路和Q4直接释放至接地端，从而可以快速降低Q2的栅极电压。此外，当Q2处于关断状态时，若Q2存在栅极电压，则D1二极管被导通，Q2的栅极储存的电能可以经R2电阻和D1二极管进行释放，进一步提升Q2栅极电压的下降速度。
参照图5，图5为本申请实施例提供的又一种绝缘栅双极晶体管保护电路的电路结构示意图。图中，VB为稳压电源的输出电压，R1、R2、R3为负载电阻，Vi为电压输入信号，可以与NMOSFET-1和PMOSFET-1的栅极相连。当Vi为高电平时，NMOSFET-1导通，PMOSFET-1和NMOSFET-2关闭，此时VB可以经过R1向IGBT提供栅极电压，从而可以导通IGBT；当Vi为低电平时，非门输出高电平，PMOSFET-1导通，NMOSFET-1关闭，此时IGBT关闭。当发生浪涌时，IGBT将会存在栅极电压，此时IGBT的栅极储存的电能可以经过R1和PMOSFET-1释放到地。R3和R4串联构成分压电路，可以在R3和R4之间设置支路用于连接运算放大器的同相输入端。当IGBT的栅极电压低于运算放大器的同相输入端电压时，运算放大器可以输出正向电压信号，当运算放大器输出的电压信号与非门输出的高电平信号一致时，与门可以输出高电平，此时NMOSFET-2导通，由于NMOSFET-2的漏极直接接地，因此IGBT的栅极储存的电能可以经HOUT1支路和NMOSFET-2直接释放至接地端，从而可以快速降低IGBT的栅极电压。
本申请实施例还提供一种绝缘栅双极晶体管保护模块，包括如上所述的绝缘栅双极晶体管保护电路，用以实现上述绝缘栅双极晶体管保护电路实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
本申请实施例还提供一种空调器，包括如上所述的绝缘栅双极晶体管保护模块，用以实现上述绝缘栅双极晶体管保护电路实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (10)
1.一种绝缘栅双极晶体管保护电路，其特征在于，所述电路包括：
第一金属-氧化物半导体场效应晶体管、输入信号处理模块、第一负载电阻、绝缘栅双极晶体管；
所述输入信号处理模块的输入端用于接收输入信号，所述输入信号处理模块的输出端与所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极相连，用于在输入信号为低电平时导通所述金属-氧化物半导体场效应晶体管；
所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极与所述第一负载的第一端相连，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极接地；
所述绝缘栅双极晶体管的栅极与所述第一负载电阻的另一端相连。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：
第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管；
所述第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极与所述非门的输出端相连；所述第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极与所述绝缘栅双极晶体管的栅极相连；所述第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极与所述接地端相连。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，断开所述第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极与所述非门的输出端之间的连接，所述电路还包括：
第二负载电阻、第三负载电阻、运算放大器、与门；
所述第二负载电阻的第一端用于连接稳压电源，所述第二负载电阻的第二端与所述第三负载电阻的第一端相连接；所述第三负载电阻的第二端接地；所述第二负载电阻的第二端和所述第三负载电阻的第一端与所述运算放大器的同相输入端相连；所述运算放大器的反相输入端与所述绝缘栅双极晶体管的栅极相连；所述与门的第一输入端与所述运算放大器的输出端相连；所述与门的第二输入端与所述非门的输出端相连；所述与门的输出端与所述第一N型金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极相连。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电路还包括：
二极管；
所述二极管的阴极与所述第一负载的第一端相连；所述二极管的阳极与所述绝缘栅双极晶体管的栅极相连。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，断开所述二极管的阳极与所述绝缘栅双极晶体管的栅极之间的连接，所述电路还包括：
第五负载电阻；
所述第五负载电阻的一端与所述二极管的阳极相连，所述第四负载电阻的另一端与所述绝缘栅双极晶体管的栅极相连。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：
第二金属-氧化物半导体场效应晶体管；
所述第二金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极用于连接稳压电源，所述第二金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极与所述输入信号处理模块的输出端相连；所述第二金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极与所述第一金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极相连；所述输入信号处理模块还用于在输入信号为高电平时导通所述第二金属-氧化物半导体场效应晶体管。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第一金属-氧化物半导体场效应晶体管和所述第二金属-氧化物半导体场效应晶体管的导通方式不同。
8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一金属-氧化物半导体场效应晶体管为N型金属-氧化物半导体场效应晶体管，且所述输入信号处理模块为非门。
9.一种绝缘栅双极晶体管保护模块，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的绝缘栅双极晶体管保护电路。
10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求9所述的绝缘栅双极晶体管保护模块。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311613357.2A CN117613826A (zh) | 2023-11-28 | 2023-11-28 | 一种绝缘栅双极晶体管保护电路、模块和空调器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311613357.2A CN117613826A (zh) | 2023-11-28 | 2023-11-28 | 一种绝缘栅双极晶体管保护电路、模块和空调器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117613826A true CN117613826A (zh) | 2024-02-27 |
Family
ID=89959474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311613357.2A Pending CN117613826A (zh) | 2023-11-28 | 2023-11-28 | 一种绝缘栅双极晶体管保护电路、模块和空调器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117613826A (zh) |
-
2023
- 2023-11-28 CN CN202311613357.2A patent/CN117613826A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7737737B2 (en) | Drive circuit for voltage driven electronic element | |
| US10063224B2 (en) | Driver circuit and semiconductor module having same | |
| US5952740A (en) | Load drive device | |
| KR102563583B1 (ko) | 보호 버스에서 접지로 연결된 fet 디바이스를 갖는 보호 회로 | |
| JP2010130822A (ja) | 半導体装置 | |
| US20230122458A1 (en) | Low dropout linear regulator and control circuit thereof | |
| US20160329808A1 (en) | Gate driver circuit for half bridge mosfet switches providing protection of the switch devices | |
| EP0675584B1 (en) | Power output stage with limited current absorption during high-impedance phase | |
| US5204562A (en) | Turn off delay reduction circuit and method | |
| US6917227B1 (en) | Efficient gate driver for power device | |
| CN113437858A (zh) | 智能功率模块驱动电路、智能功率模块及家电设备 | |
| US8033721B2 (en) | Temperature sensor circuit | |
| US9093914B2 (en) | Bootstrap circuit and method for controlling the same | |
| CN117613826A (zh) | 一种绝缘栅双极晶体管保护电路、模块和空调器 | |
| US6832356B1 (en) | Gate driver for power device | |
| JP3036423B2 (ja) | 半導体装置 | |
| CN112425074A (zh) | 开关电路以及电力转换装置 | |
| US6577171B1 (en) | Methods and apparatus for preventing inadvertent activation of power devices | |
| JP3258050B2 (ja) | 誘導性負荷用ｍｏｓｆｅｔを備えた回路装置 | |
| US20060072260A1 (en) | Electrostatic protection circuit | |
| US5731729A (en) | Voltage transient suppression circuit for preventing overvoltages in power transistor systems | |
| CN110265262B (zh) | 用于电感继电器的驱动电路和快速退磁方法 | |
| US5886487A (en) | DC motor driver having output FETS that conduct to rectify output overvoltage and undervoltage transients | |
| JP3802412B2 (ja) | Ｍｏｓトランジスタ出力回路 | |
| JPH0879034A (ja) | 電力用半導体デバイスの駆動回路装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |