過流快速檢測電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及IGBT的檢測電路，具體涉及基于門極驅(qū)動器的用于IGBT的過流快速檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣棚雙極晶體管)作為一種可快速關(guān)斷的功率器件，在AC-DC，DC-DC和DC-AC中得到廣泛應(yīng)用。目前IGBT已經(jīng)發(fā)展到第四代技術(shù)，使得IGBT的開關(guān)速度更快，通態(tài)壓降更小，體積也相應(yīng)越來越小。隨著IGBT的廣泛應(yīng)用，IGBT的使用壽命越來越受到重視，對IGBT過電流的檢測電路也不斷在更新。由于IGBT的應(yīng)用開關(guān)速度趨向更高速化，并且受到自身允許的短路時間制約，對IGBT的過電流檢測時間也要求越來越快。
[0003]Vce壓降是IGBT不可避免地存在一個弱點(diǎn)，是IGBT損壞的最關(guān)鍵因素。由于Vce不等于零，所以，當(dāng)電流流過IGBT時，IGBT就會產(chǎn)生熱量，在正常的使用情況下，IGBT產(chǎn)生的熱量會通過它的散熱面散發(fā)出去，當(dāng)IGBT達(dá)到一定溫度時，它產(chǎn)生熱量的速度和散發(fā)熱量的速度趨于平衡，IGBT的溫度就不會再往上升高。如果這時IGBT的溫度在它允許的溫度范圍內(nèi)，它就可以安全使用。
[0004]當(dāng)不可預(yù)期的大電流流過IGBT時，這種大電流結(jié)合Vce迅速產(chǎn)生大量熱量，無法及時散發(fā)出去，瞬間使IGBT損壞。所以，在IGBT的應(yīng)用場合，基本上都有IGBT過流檢測電路，而基于門極驅(qū)動器1ED020I12-F2的IGBT過流檢測電路中，應(yīng)用最多的是通過極簡單的RC充電電路來實(shí)現(xiàn)，如圖1所示，這些電路對浪涌電流的抵抗力較差，影響IGBT的過流檢測效果，為避免出現(xiàn)過流檢測誤動作，往往將檢測時間延長，因此，不能對IGBT過流作出正確，快速的響應(yīng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題，就是提供過流快速檢測電路，在排除出現(xiàn)過流檢測誤動作的同時，提高過流響應(yīng)的速度。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案如下:
[0007]過流快速檢測電路，包括門極驅(qū)動器、用于防倒灌的第一二極管、浪涌吸收電路、預(yù)充電電路和RC充放電電路，第一二極管的負(fù)極與IGBT的漏極相連，預(yù)充電電路包括電源正端和第一電阻，浪涌吸收電路包括第二電阻和穩(wěn)壓二極管，電源正端依次經(jīng)第一電阻、第二電阻接入穩(wěn)壓二極管的負(fù)極，穩(wěn)壓二極管的正極接地，第一二極管的正極連接于第一電阻和第二電阻之間的連接點(diǎn)，門極驅(qū)動器具有用于IGBT過流檢測的檢測端，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極經(jīng)RC充放電電路與該檢測端相連。
[0008]進(jìn)一步地，所述RC充放電電路包括第三電阻、第四電阻和電容，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極一路經(jīng)第三電阻連接至所述檢測端，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極另一路依次經(jīng)第四電阻、電容連接至所述檢測端。
[0009]進(jìn)一步地，所述過流快速檢測電路還包括第二二級管，穩(wěn)壓二級管的負(fù)極連接于第二二極管正極，第二二極管的負(fù)極一路經(jīng)第三電阻連接至所述檢測端，第二二極管的負(fù)極另一路依次經(jīng)第四電阻、電容連接至所述檢測端。
[0010]本實(shí)用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果:
[0011]本實(shí)用新型能快速檢測到IGBT的過電流，使IGBT的驅(qū)動電路作出快速響應(yīng)，及時發(fā)出關(guān)斷指令，在IGBT發(fā)熱損壞之前關(guān)斷大電流，起到保護(hù)IGBT的作用。
【附圖說明】
[0012]圖1為現(xiàn)有用于IGBT過流檢測的檢測電路連接示意圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型過流快速檢測電路的連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖2所示一種過流快速檢測電路，包括門極驅(qū)動器、用于防倒灌的第一二極管、浪涌吸收電路、預(yù)充電電路和RC充放電電路，第一二極管的負(fù)極與IGBT的漏極相連，預(yù)充電電路包括電源正端和第一電阻，浪涌吸收電路包括第二電阻和穩(wěn)壓二極管，電源正端依次經(jīng)第一電阻、第二電阻接入穩(wěn)壓二極管的負(fù)極，穩(wěn)壓二極管的正極接地，第一二極管的正極連接于第一電阻和第二電阻之間的連接點(diǎn)，門極驅(qū)動器具有用于IGBT過流檢測的檢測端，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極經(jīng)RC充放電電路與該檢測端相連。其中，本例的門極驅(qū)動器采用型號為1ED020I12-F2的驅(qū)動芯片，其2腳為所述檢測端。
[0015]作為一個優(yōu)選的實(shí)施方式，本例的RC充放電電路包括第三電阻、第四電阻和電容，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極一路經(jīng)第三電阻連接至所述檢測端，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極另一路依次經(jīng)第四電阻、電容連接至所述檢測端。
[0016]作為另一個優(yōu)選的實(shí)施方式，本例的過流快速檢測電路還包括第二二級管，穩(wěn)壓二級管的負(fù)極連接于第二二極管正極，第二二極管的負(fù)極一路經(jīng)第三電阻連接至所述檢測端，第二二極管的負(fù)極另一路依次經(jīng)第四電阻、電容連接至所述檢測端。
[0017]本過流快速檢測電路的工作原理為:
[0018]本基于驅(qū)動芯片1ED020I12-F2的IGBT過流檢測原理和常規(guī)一樣，都是通過檢測IGBT的導(dǎo)通壓降Vce來判斷IGBT過電流的。當(dāng)IGBT器件Q3在關(guān)斷狀態(tài)下，IGBT的漏極C有很高的電壓，為防止這個高壓倒灌到IGBT過流檢測電路中，第一二極管Dl具備了高耐壓作用，解決了倒灌問題，由于IGBT多數(shù)應(yīng)用在高速開關(guān)場合，所以可以設(shè)定第一二極管Dl具有快速恢復(fù)特性。
[0019]由于第一二極管Dl存在一段反向恢復(fù)時間，以及第一二極管Dl的PN結(jié)電容影響，在IGBT的開通和關(guān)斷片刻，有浪涌電壓從第一二極管Dl傳到本過流快速檢測電路中。這些浪涌電壓如不消除，必然會干擾IGBT過流檢測電路的正常工作，影響電路的過流檢測正確性，因此，第二電阻R2和穩(wěn)壓二極管Z1，解決了該問題，穩(wěn)壓二極管Zl的作用是將浪涌電壓箝位到很低的值，第二電阻R2則是對浪涌電壓起限流作用，保護(hù)穩(wěn)壓二極管Zl不至于損壞。
[0020]又由于低電壓閥值的穩(wěn)壓二極管Zl的PN結(jié)電容比較大，一般達(dá)到1000PF左右，這個PN結(jié)電容會影響IGBT的Vce電壓檢測時間，也就影響到整個過流檢測系統(tǒng)的響應(yīng)速度。因此，通過預(yù)充電電路，即第一電阻Rl連接到電源正端+Vl，使IGBT未開通之前就完成對穩(wěn)壓二極管Zl結(jié)電容的充電，加快Vce的檢測時間。
[0021]由于門極驅(qū)動器1ED020I12-F2的用于IGBT過流檢測的引腳2腳，是一個典型值為0.5mA的恒流源輸出引腳，當(dāng)這個引腳的電壓達(dá)到典型值9V時，將觸發(fā)器門極驅(qū)動器芯片的IGBT過流保護(hù)功能，而IGBT出現(xiàn)過流時的Vce電壓值，一般在9V以下。而為了達(dá)到過流保護(hù)功能，第三電阻R3、第四電阻R4、電容Cl和第二二極管D2解決了該問題，在IGBT開始觸發(fā)導(dǎo)通時，芯片1ED020I12-F2的2腳輸出恒流電流，這個電流一部分對電容Cl進(jìn)行充電，另一部分流過第三電阻R3、第四電阻R4產(chǎn)生電壓，這個電壓和IGBT的導(dǎo)通壓降Vce結(jié)合，形成IGBT過流檢測電壓。通過調(diào)整選擇第三電阻R3、第四電阻R4的電阻值，可以適應(yīng)不同的IGBT過流壓降Vce值，使這個過流檢測電路具有廣泛的適應(yīng)性。
[0022]第二二極管D2的作用是限制芯片1ED020I12-F2的2腳輸出的恒流電流，使之只流經(jīng)第一三電阻R3、第四電阻R4和對電容Cl充電，提高對過流電壓Vce檢測的準(zhǔn)確性。而電容Cl則是對整個檢測電壓起濾波作用。其中，電容Cl容量的大小，也直接影響對IGBT過流電壓的濾波效果和檢測時間。
[0023]通過上述設(shè)置和連接，本實(shí)用新型能在2.5uS內(nèi)，準(zhǔn)確檢測到IGBT的過電流，而一般的IGBT在小于1uS時間內(nèi)的短路電流不會導(dǎo)致?lián)p壞，因此，本實(shí)用新型能對IGBT起到快速、有效的過流保護(hù)作用。
[0024]上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用來限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍；即凡依本【實(shí)用新型內(nèi)容】所作的變化與變型，都為本實(shí)用新型權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.過流快速檢測電路，其特征在于:包括門極驅(qū)動器、用于防倒灌的第一二極管、浪涌吸收電路、預(yù)充電電路和Re充放電電路，第一二極管的負(fù)極與IGBT的漏極相連，預(yù)充電電路包括電源正端和第一電阻，浪涌吸收電路包括第二電阻和穩(wěn)壓二極管，電源正端依次經(jīng)第一電阻、第二電阻接入穩(wěn)壓二極管的負(fù)極，穩(wěn)壓二極管的正極接地，第一二極管的正極連接于第一電阻和第二電阻之間的連接點(diǎn)，門極驅(qū)動器具有用于IGBT過流檢測的檢測端，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極經(jīng)RC充放電電路與該檢測端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過流快速檢測電路，其特征在于:所述RC充放電電路包括第三電阻、第四電阻和電容，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極一路經(jīng)第三電阻連接至所述檢測端，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極另一路依次經(jīng)第四電阻、電容連接至所述檢測端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過流快速檢測電路，其特征在于:所述過流快速檢測電路還包括第二二級管，穩(wěn)壓二級管的負(fù)極連接于第二二極管正極，第二二極管的負(fù)極一路經(jīng)第三電阻連接至所述檢測端，第二二極管的負(fù)極另一路依次經(jīng)第四電阻、電容連接至所述檢測端。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了過流快速檢測電路，包括門極驅(qū)動器、用于防倒灌的第一二極管、浪涌吸收電路、預(yù)充電電路和RC充放電電路，第一二極管的負(fù)極與IGBT的漏極相連，預(yù)充電電路包括電源正端和第一電阻，浪涌吸收電路包括第二電阻和穩(wěn)壓二極管，電源正端依次經(jīng)第一電阻、第二電阻接入穩(wěn)壓二極管的負(fù)極，穩(wěn)壓二極管的正極接地，第一二極管的正極連接于第一電阻和第二電阻之間的連接點(diǎn)，門極驅(qū)動器具有用于IGBT過流檢測的檢測端，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極經(jīng)RC充放電電路與該檢測端相連。本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)在排除出現(xiàn)過流檢測誤動作的同時，提高過流響應(yīng)的速度。
【IPC分類】G01R19-165
【公開號】CN204575729
【申請?zhí)枴緾N201520196861
【發(fā)明人】黃步海, 羅蜂, 潘世高
【申請人】佛山市柏克新能科技股份有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月2日