本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種IGBT過(guò)流或短路狀態(tài)檢測(cè)電路，包括分流電路、電容、晶體管、電阻R1、電阻R2和電阻R3，其中，分流電路的一端與功率電壓源的負(fù)極電連接于節(jié)點(diǎn)A，分流電路的另一端與功率變換電路的下橋臂的發(fā)射極以及IGBT驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)接地端電連接于節(jié)點(diǎn)B；晶體管的開(kāi)關(guān)控制極和電容的一端電連接于節(jié)點(diǎn)B；電阻R1的一端電連接于節(jié)點(diǎn)A；電容的另一端和電阻R1的另一端均與晶體管的第二極電連接；晶體管的第三極分別與電阻R2的一端和電阻R?3的一端電連接；電阻R2的另一端接高電平PVCC；電阻R3的另一端輸出保護(hù)信號(hào)OC。本發(fā)明專利技術(shù)使用元件少，成本低，占用PCB面積小，響應(yīng)迅速可靠，分流電路壓降對(duì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路無(wú)擾動(dòng)，功率變換工作可靠穩(wěn)定。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電路領(lǐng)域，具體說(shuō)是涉及一種用于保護(hù)IGBT的過(guò)流與短路的電路。
技術(shù)介紹
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極晶體管)是現(xiàn)代功率變 換技術(shù)的核心器件，對(duì)它的過(guò)流與短路保護(hù)對(duì)于整個(gè)變換設(shè)備的可靠性起到非常大的作用。目前常見(jiàn)的對(duì)絕緣柵雙極晶體管的保護(hù)有以下幾種方式1)采用霍爾電流傳感器檢測(cè)功率變換裝置的輸出電流，設(shè)立限流閥值，用比較器 進(jìn)行比較，輸出過(guò)流保護(hù)信號(hào)。其缺點(diǎn)在于霍爾傳感器工作在一個(gè)高輻射的環(huán)境中，輸出 的電流信號(hào)噪聲大，容易造成系統(tǒng)誤動(dòng)作。同時(shí)霍爾器件非常昂貴，系統(tǒng)成本較高。同時(shí)還 需要提供電源，有些器件還需要提供雙電源。2)采用互感器檢測(cè)電流，設(shè)立限流閥值，用比較器進(jìn)行比較，輸出過(guò)流保護(hù)信號(hào)。 其缺點(diǎn)在于這種方法不能對(duì)直流電流進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)其響應(yīng)速度慢，延時(shí)長(zhǎng)，不能進(jìn)行短 路保護(hù)。3)采用分流器檢測(cè)電流，對(duì)分流器信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算放大，然后設(shè)立限流閥值，用比較 器進(jìn)行比較，輸出過(guò)流保護(hù)信號(hào)。其缺點(diǎn)在于占用線路板面積較多，需要一片運(yùn)放和一片 比較器，成本也較高?？垢蓴_性較差，系統(tǒng)有時(shí)會(huì)誤動(dòng)作。4)采用檢測(cè)功率管管壓降的方法，當(dāng)功率管管壓降升高到設(shè)定的閥值時(shí)，觸發(fā)保 護(hù)。其缺點(diǎn)在于不同類型的功率管，管壓降特性不同，同時(shí)還受工作溫度的影響。電路通 用性差。5)采用分流器直接檢測(cè)，送給特定電路實(shí)現(xiàn)保護(hù)，如在小功率變頻器中，如采用仙 童的IPM模塊(如FSBB20CH60型)或三菱的IPM模塊。這兩個(gè)廠家的IPM模塊技術(shù)特征是 一致的。其缺點(diǎn)在于IGBT的下橋臂三個(gè)發(fā)射極管腳通過(guò)分流器接地，分流器產(chǎn)生的電壓 信號(hào)會(huì)對(duì)IGBT的門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生擾動(dòng)；該種保護(hù)電路只能配合特定的模塊，通用性差。 其具體應(yīng)用電路如圖1所示。上述常見(jiàn)的對(duì)IGBT的保護(hù)，在工作中常常帶來(lái)諸多不變。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于對(duì)IGBT進(jìn)行的過(guò)流或短路狀態(tài)進(jìn)行 檢測(cè)的電路，以最小的電路板布板面積，實(shí)現(xiàn)最有效的功率管保護(hù)。本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下一種IGBT過(guò)流或短路狀態(tài)檢測(cè)電路， 包括分流電路、電容、晶體管、電阻R1、電阻R2和電阻R3 ；所述分流電路的一端與功率電壓 源的負(fù)極電連接于節(jié)點(diǎn)A，所述分流電路的另一端與功率變換電路的下橋臂的發(fā)射極以及 IGBT驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)接地端電連接于節(jié)點(diǎn)B ；所述晶體管的開(kāi)關(guān)控制極和所述電容的一端 電連接于節(jié)點(diǎn)A ；所述電阻Rl的一端電連接于節(jié)點(diǎn)A ；所述電容的另一端和所述電阻Rl的另一端均與所述晶體管的第二極電連接；所述晶體管的第三極分別與所述電阻R2的一端 和所述電阻R3的一端電連接；所述電阻R2的另一端接高電平PVCC ；所述電阻R3的另一端 輸出保護(hù)信號(hào)0C。工作時(shí)，功率變換電路始終有大電流流出，當(dāng)電流流過(guò)分流電路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生壓降， 當(dāng)分流電路上的壓降小于0. 6V時(shí)，晶體管關(guān)斷，保護(hù)信號(hào)OC為高電平PVCC ；當(dāng)分流器電阻 上的壓降大于0. 6V時(shí)，晶體管導(dǎo)通，保護(hù)信號(hào)OC被鉗位到分流電路的電平，分流電路的電 平與IGBT驅(qū)動(dòng)電路的低電平一致，因此晶體管導(dǎo)通時(shí)，保護(hù)信號(hào)OC為低電平，通過(guò)該電路， 實(shí)現(xiàn)了保護(hù)觸發(fā)信號(hào)的邏輯翻轉(zhuǎn)；分流電路、電阻Rl和電容Cl組成一個(gè)濾波器，濾除功率 變換電路續(xù)流期間產(chǎn)生的尖峰。具體原理是，由于晶體管的開(kāi)關(guān)控制極電路與分流電路并聯(lián)，在晶體管的控制極 和第二極施加電壓大于0. 6V時(shí)，晶體管導(dǎo)通翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個(gè)由高向低的跳變，該邏輯信號(hào) 可以用來(lái)進(jìn)行過(guò)流和短路保護(hù)，如可以用來(lái)觸發(fā)某些硬件觸發(fā)器來(lái)關(guān)斷IGBT驅(qū)動(dòng)電路的 輸出，也可以直接或變換后送給CPU，由CPU關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。在本專利技術(shù)的電路中，IGBT驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)接地端和功率變換電路的下橋臂的發(fā)射 極是連接在一起的，是絕對(duì)等電位的，這樣就避免了分流電路上的壓降對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的擾動(dòng)， 當(dāng)分流電路上的電壓超過(guò)晶體管的導(dǎo)通門(mén)限后，晶體管導(dǎo)通翻轉(zhuǎn)，輸出保護(hù)信號(hào)OC信號(hào)， 用作過(guò)流保護(hù)，根據(jù)功率變換電路的保護(hù)要求，合理選用分流電路的阻值，該電路可以很好 的起到過(guò)流與短路的保護(hù)作用；所述的電阻和電容組成一個(gè)小慣量濾波器。本專利技術(shù)應(yīng)用在變頻調(diào)速器，在電機(jī)絕緣破壞或接線導(dǎo)致輸出短路時(shí)，CPU檢測(cè)到保 護(hù)信號(hào)OC的下跳沿后，立即關(guān)斷功率器件，保證了變頻調(diào)速器的安全，當(dāng)故障狀態(tài)修復(fù)后， 變頻調(diào)速器仍然正常工作。本專利技術(shù)應(yīng)用在大功率的特種逆變電源中，當(dāng)逆變器過(guò)流時(shí)，通過(guò) 光耦將保護(hù)信號(hào)OC傳遞到CPU中，CPU被該信號(hào)觸發(fā)短路與過(guò)流保護(hù)中斷，關(guān)斷功率變換 器件，保護(hù)了大功率特種逆變電源的安全。本專利技術(shù)還可應(yīng)用在PWM整流電路中，保護(hù)PWM整 流器件的安全。除上述應(yīng)用領(lǐng)域外，本專利技術(shù)可以應(yīng)用在所有由可關(guān)斷功率器件組成的功率 變換電路中，有效的實(shí)現(xiàn)功率器件的過(guò)流與短路保護(hù)。進(jìn)一步，所述分流電路為分流器電阻。進(jìn)一步，所述分流器電阻為毫歐級(jí)功率電阻。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，占用PCB面積小。進(jìn)一步，所述晶體管為晶體三極管，所述開(kāi)關(guān)控制極為基極，所述第二極為發(fā)射 極，所述第三極為集電極。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，晶體三極管為電流驅(qū)動(dòng)器件，對(duì)噪聲電壓信 號(hào)具有很好的抗干擾能力。本專利技術(shù)使用元件少，成本低，占用PCB面積?。籌GBT驅(qū)動(dòng)電路與功率變換電路直接 共地，分流電路壓降對(duì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路無(wú)擾動(dòng)，功率變換工作可靠穩(wěn)定。而其他采用分流器 保護(hù)的電路，在變換級(jí)的地與驅(qū)動(dòng)級(jí)的地之間隔著分流器，分流器上的壓降與噪聲信號(hào)會(huì) 對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生擾動(dòng)。這是本專利技術(shù)與現(xiàn)有過(guò)流與短路保護(hù)的明顯區(qū)別。本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)了用最 低的成本，最小的電路板布板面積，實(shí)現(xiàn)最有效的功率管保護(hù)，并解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足。 本專利技術(shù)輸出信號(hào)為邏輯信號(hào)，信號(hào)電壓擺幅寬，抗干擾性好，晶體管的開(kāi)關(guān)控制極電路由于 與分流電路并聯(lián)，因此輸入阻抗極低，抗干擾能力強(qiáng)。本專利技術(shù)保護(hù)速度快，基極電路的阻抗極低，因此延時(shí)很小，同時(shí)，分流電路產(chǎn)生的門(mén)限觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)晶體管從關(guān)斷到導(dǎo)通翻轉(zhuǎn)時(shí)， 產(chǎn)生正反饋，增大邏輯信號(hào)翻轉(zhuǎn)的邏輯擺幅，在本電路中，器件少，信號(hào)通過(guò)的級(jí)數(shù)少，延時(shí) 短；本專利技術(shù)的電路通用性強(qiáng)，不依賴特定的器件，對(duì)任何器件組成的功率變換電路均可以起 到信號(hào)檢測(cè)與保護(hù)的作用，稍加變換，就可以實(shí)現(xiàn)不同的極性輸出，即可以直接輸出保護(hù)信 號(hào)給相關(guān)電路，也可以隔離輸出保護(hù)信號(hào)。附圖說(shuō)明圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種對(duì)絕緣柵雙極晶體管進(jìn)行保護(hù)的電路結(jié)構(gòu)圖；圖2是本專利技術(shù)避免IGBT過(guò)流或短路的電路的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本專利技術(shù)的一種實(shí)施方式電路結(jié)構(gòu)圖；圖4為本專利技術(shù)的第二實(shí)施方式電路結(jié)構(gòu)圖；圖5為圖4的電路功能框圖；圖6為本專利技術(shù)第三實(shí)施方式電路功能框圖。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本專利技術(shù)，并 非用于限定本專利技術(shù)的范圍。如圖2所示，本專利技術(shù)的IGBT過(guò)流或短路狀態(tài)檢測(cè)電路，包括分流器電阻R6 (圖2未 畫(huà)出)、電容Cl、晶體三極管Q1、電阻R1、電阻R2和電阻R3 ；其中，分流器電阻R6為毫歐級(jí) 功率電阻；分流器電阻R6的一端與功率電壓源的負(fù)極電連接于節(jié)點(diǎn)A，即I_SHUNT-節(jié)點(diǎn)， 分流器電阻R6的另一端與功率變換電路的下橋臂的發(fā)射極以及IGBT驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)接地 端電連本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種ＩＧＢＴ過(guò)流或短路狀態(tài)檢測(cè)電路，其特征在于：包括分流電路、電容、晶體管、電阻Ｒ１、電阻Ｒ２和電阻Ｒ３；所述分流電路的一端與功率電壓源的負(fù)極電連接于節(jié)點(diǎn)Ａ，所述分流電路的另一端與功率變換電路的下橋臂的發(fā)射極以及ＩＧＢＴ驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)接地端電連接于節(jié)點(diǎn)Ｂ；所述晶體管的開(kāi)關(guān)控制極和所述電容的一端電連接于節(jié)點(diǎn)Ｂ；所述電阻Ｒ１的一端電連接于節(jié)點(diǎn)Ａ；所述電容的另一端和所述電阻Ｒ１的另一端均與所述晶體管的第二極電連接；所述晶體管的第三極分別與所述電阻Ｒ２的一端和所述電阻Ｒ３的一端電連接；所述電阻Ｒ２的另一端接高電平ＰＶＣＣ；所述電阻Ｒ３的另一端輸出保護(hù)信號(hào)ＯＣ。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃金亮，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：黃金亮，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：37
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。