專利名稱：Igbt直通過流保護電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及大功率電源的保護電路，尤其涉及一種IGBT直通過流保護電路。
背景技術：
在當代社會，隨著科學技術的不斷進步，對大功率UPS、逆變電源、交流電機、變頻器、開關電源、光伏/風能逆變器的穩(wěn)定性能要求越來越高。IGBT是上述設備的核心部件，它直接決定了電源產品的可靠性和使用壽命。但其本身容易被過流所燒毀，所以對IGBT進行過流保護是十分重要的任務。目前IGBT的驅動芯片(如HCPL316，332)雖自帶有IGBT過流保護電路，但成本較高。業(yè)內亟需開發(fā)一種結構簡單、性能優(yōu)良、成本低廉的IGBT過流保護電路。
實用新型內容本實用新型是要解決現(xiàn)有技術中IGBT過流保護電路結構復雜，價格高昂的缺陷，提出一種結構簡單、性能優(yōu)良、成本低廉的IGBT直通過流保護電路。為解決上述技術問題，本實用新型提出的技術方案是設計一種IGBT直通過流保護電路，其包括:電壓檢測模塊、電壓比較模塊、過流信號輸出模塊；其中電壓檢測模塊連接IGBT的漏極和源極，用以采用IGBT漏極和源極間的電壓信號；電壓比較模塊連接電壓檢測模塊，將電壓信號與預設電壓值對比，并在電壓信號值大于預設電壓值時輸出驅動信號；過流信號輸出模塊連接電壓比較模塊，放大驅動信號輸出過流信號。所述電壓檢測模塊包括:連接IGBT控制極的同步信號端、連接IGBT漏極的信號輸入端、連接IGBT源極的第一地端、串接在同步信號端與地端之間的第二電阻和第一電容、陽極連接第二電阻和第一電容的連接點陰極連接信號輸入端的快恢復二極管、一端連接快恢復二極管陽極的第一電阻、一端連接第一電阻另一端的第三電阻，第三電阻另一端輸出所述電壓信號。所述電壓比較模塊包括:第一電源端、第一地端、運算放大器，其中運算放大器同相輸入端與第一電源端之間串聯(lián)第四電阻和第五電阻，同相輸入端與輸出端之間接第六電阻，反相輸入端接所述電壓信號，輸出端輸出所述驅動信號；第四電阻和第五電阻的連接點與第一地端之間接有并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管和第三電容。所述過流信號輸出模塊包括:第一電源端、第二電源端、第二地端、光電耦合器，其中光電耦合器的原邊耦合連接第一電源端和所述運算放大器的輸出端，光電耦合器副邊的供電端連接第二電源端，副邊的地端連接第二地端，副邊的輸出端輸出所述過流信號。所述第一電阻和第三電阻的連接點與第一地端之間連接一個吸收干擾模塊，其由并聯(lián)的第二電容和第三二極管組成，其中第三二極管的陽極接第一地端。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型結構簡單、性能優(yōu)良、可靠性高、省電節(jié)能，所用元器件非常少、體積小、成本非常低，具有廣闊的市場前景。以下結合附圖和實施例對本實用新型作出詳細的說明，其中:
圖1為原理框圖；圖2為較佳實施例的電路圖。
具體實施方式
本實用新型揭示了一種IGBT直通過流保護電路，參看圖1其包括:電壓檢測模塊、電壓比較模塊、過流信號輸出模塊；其中電壓檢測模塊連接IGBT的漏極和源極，用以采用IGBT漏極和源極間的電壓信號；電壓比較模塊連接電壓檢測模塊，將電壓信號與預設電壓值對比，并在電壓信號值大于預設電壓值時輸出驅動信號；過流信號輸出模塊連接電壓比較模塊，放大驅動信號輸出過流信號。圖1和圖2示出了單個IGBT的直通過流保護電路，逆變電路中一般有4個IGBT，每個IGBT都要配一套直通過流保護電路，最后每個直通過流保護電路輸出的過流信號匯聚在一起，任一個IGBT直通過流，過流信號皆有效，有效的過流信號送到控制電路(圖中未繪出)，控制電路關閉PWM輸出，從而達到保護IGBT的目的。在較佳實施例中，電壓檢測模塊包括:連接IGBT控制極的同步信號端、連接IGBT漏極的信號輸入端、連接IGBT源極的第一地端、串接在同步信號端與地端之間的第二電阻R2和第一電容Cl、陽極連接第二電阻和第一電容的連接點陰極連接信號輸入端的快恢復二極管、串聯(lián)的第一電阻Rl和第三電阻R3，其中第一電阻Rl接恢復二極管陽極，第三電阻輸出所述電壓信號。參看圖2，同步信號端和IGBT控制極G接同一信號IGBT_PWM，IGBT_PWM由控制電路發(fā)出，幅值范圍O伏到15伏。同步信號端和第一地端AGND分別接IGBT的漏極D和源極S，采樣IGBT的VDS電壓?？旎謴投O管有兩個串聯(lián)的二極管D1、D2組成(在其它實施例中快恢復二極管用超快恢復二極管替代)，當IGBT出現(xiàn)直通過流時，Dl陽極的電壓將會上升，繼而向電壓比較模塊發(fā)出電壓信號。正常IGBT_PWM驅動到來時，IGBT會經過一個過程才會完全的飽和，為防止VDS電壓高而電路誤觸發(fā)，在Dl陽極裝設一延時電路，其由串接在同步信號端與地端之間的第二電阻R2和第一電容Cl構成，延時正好防止在IGBT沒有完全飽和，VDS電壓高而引發(fā)的誤觸發(fā)，電路延時時間3us。電壓信號經過串聯(lián)的第一電阻Rl和第三電阻R3送出。在本例中Rl和R3的連接點與第一地端AGND之間連接一個吸收干擾模塊，其由并聯(lián)的第二電容C2和第三二極管D3組成，其中第三二極管D3的陽極接第一地端AGND。在較佳實施例中，電壓比較模塊包括:第一電源端PWM_P0WER、第一地端AGND、運算放大器，其中運算放大器同相輸入端與第一電源端之間串聯(lián)第四電阻和第五電阻，同相輸入端與輸出端之間接第六電阻，反相輸入端接所述電壓信號，輸出端輸出所述驅動信號；第四電阻和第五電阻的連接點與第一地端AGND之間接有并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管和第三電容。參看圖2，第一電源端PWM_P0WER連接15伏直流電，串聯(lián)的第五電阻R5、第四電阻R4、第六電阻R6在運算放大器同相輸入端形成分壓，調節(jié)電阻比值既能調節(jié)所述預設電壓值。當電壓信號值高于預設電壓值時，運算放大器Ul-A翻轉，輸出驅動信號。第五電阻R5同時作為穩(wěn)壓二極管D4的輸入限流電阻，R6為過流動作后回差電阻，其中D4的取值根據IGBT導通后VDS電壓值所決定。在較佳實施例中，過流信號輸出模塊包括:第一電源端PWM_P0WER、第二電源端+5V、第二地端GND、光電耦合器0T1，其中光電耦合器的原邊發(fā)光二極管的陽極通過第七電阻R7連接第一電源端PWM_POWER，發(fā)光二極管的陰極連接運算放大器Ul-A的輸出端，光電耦合器副邊的供電端連接第二電源端(該處接+5V直流電)，副邊的地端連接第二地端GND，副邊的輸出端輸出所述過流信號。IGBT過流Ul-A翻轉后輸出端電位由高變低，發(fā)光二極管導通發(fā)亮，副邊的三極管導通，INV_OVER端電位拉低送出所述過流信號。需要指出OTl為高速光耦，其第二地端GND不能與原邊的第一地端AGND共地。具體實現(xiàn)時，在IGBT正常運行過程中，Rl右端的電壓被鉗位在IGBT的導通壓降上，當IGBT發(fā)生直通過流時，Rl右端的電壓被升高，導致Ul-A的反相輸入端的電壓升高，當電壓超過同相輸入端的預設電壓值后，Ul-A翻轉，光耦OTl動作，光耦輸出一低電平(過流信號)至后級控制電路上，后級控制電路在收到此信號后馬上關閉PWM輸出，從而達到保護IGBT的目的。特別是在三電平拓撲結構的逆變電路中，后級控制電路(如DSP, CPLD)在收到此信號后可對關閉PWM的時序做處理(如內管延時關斷)，可以防止內管會因瞬間PWM關斷而電流無法釋放而損壞IGBT的危險。本實用新型與驅動芯片過流檢測相比，成本低廉，電路動作時間快，并且可以解決(如HCPL 316J)在檢測到過流后瞬間全部關閉PWM輸出(特別是在三電平拓撲結構)，導致內管會因瞬間斷電流無法釋放而損壞IGBT的危險。以上實施例僅為舉例說明，非起限制作用。任何未脫離本申請精神與范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含于本申請的權利要求范圍之中。
權利要求1.一種IGBT直通過流保護電路，其特征在于，包括:電壓檢測模塊、電壓比較模塊、過流信號輸出模塊；其中 電壓檢測模塊連接IGBT的漏極和源極，用以采用IGBT漏極和源極間的電壓信號； 電壓比較模塊連接電壓檢測模塊，將電壓信號與預設電壓值對比，并在電壓信號值大于預設電壓值時輸出驅動信號； 過流信號輸出模塊連接電壓比較模塊，放大驅動信號輸出過流信號。
2.如權利要求1所述的IGBT直通過流保護電路，其特征在于，所述電壓檢測模塊包括:連接IGBT控制極的同步信號端、連接IGBT漏極的信號輸入端、連接IGBT源極的第一地端、串接在同步信號端與地端之間的第二電阻和第一電容、陽極連接第二電阻和第一電容的連接點陰極連接信號輸入端的快恢復二極管、一端連接快恢復二極管陽極的第一電阻、一端連接第一電阻另一端的第三電阻，第三電阻另一端輸出所述電壓信號。
3.如權利要求2所述的IGBT直通過流保護電路，其特征在于，所述電壓比較模塊包括:第一電源端、第一地端、運算放大器，其中 運算放大器同相輸入端與第一電源端之間串聯(lián)用以調節(jié)預設電壓值的第四電阻和第五電阻，同相輸入端與輸出端之間接第六電阻，反相輸入端接所述電壓信號，輸出端輸出所述驅動信號；第四電阻和第五電阻的連接點與第一地端之間接有并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管和第三電容。
4.如權利要求3所述的IGBT直通過流保護電路，其特征在于，所述過流信號輸出模塊包括:第一電源端、第二電源端、第二地端、光電耦合器，其中光電耦合器的原邊耦合連接第一電源端和所述運算放大器的輸出端，光電耦合器副邊的供電端連接第二電源端，副邊的地端連接第二地端，副邊的輸出端輸出所述過流信號。
5.如權利要求4所述的IGBT直通過流保護電路，其特征在于，所述第一電阻和第三電阻的連接點與第一地端之間連接一個吸收干擾模塊，其由并聯(lián)的第二電容和第三二極管組成，其中第三二極管的陽極接第一地端。
專利摘要本實用新型公開了一種IGBT直通過流保護電路，其包括電壓檢測模塊、電壓比較模塊、過流信號輸出模塊；其中電壓檢測模塊連接IGBT的漏極和源極，用以采用IGBT漏極和源極間的電壓信號；電壓比較模塊連接電壓檢測模塊，將電壓信號與預設電壓值對比，并在電壓信號值大于預設電壓值時輸出驅動信號；過流信號輸出模塊連接電壓比較模塊，放大驅動信號輸出過流信號。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型結構簡單、性能優(yōu)良、可靠性高、省電節(jié)能，所用元器件非常少、體積小、成本非常低，具有廣闊的市場前景。
文檔編號H02H7/20GK202978239SQ201220665940
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權日2012年12月6日
發(fā)明者冉朝容, 陳恒留 申請人:深圳市晶福源電子技術有限公司