專利名稱：一種igbt的過流分級保護(hù)電路及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高頻開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種功率器件IGBT的過流分級保護(hù)電路及控制方法。
背景技術(shù)：
在大功率電能變換系統(tǒng)中，常采用IGBT器件來實(shí)現(xiàn)電能變換，IGBT器件的過流保護(hù)技術(shù)成為電能變換系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，也是電能變換系統(tǒng)的可靠性衡量指標(biāo)之一，現(xiàn)在通用的做法就是將IGBT電流信號與其安全工作電流比較，超過則保護(hù)，或者周期保護(hù)。由于IGBT的工作特性允許瞬間過流，所以超過則保護(hù)的方法，會一定程度上的影響系統(tǒng)的工作連續(xù)性，因?yàn)樵诤附蛹澳承╇娀瘜W(xué)行業(yè)，電能變換系統(tǒng)是會產(chǎn)生瞬間過流現(xiàn)象，其次也難以發(fā)揮IGBT器件的瞬間過流的優(yōu)勢，周期保護(hù)則在系統(tǒng)真正故障時造成系統(tǒng)總在間歇工作，不停止IGBT工作，也會對IGBT器件產(chǎn)生不利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種IGBT的過流分級保護(hù)電路及控制方法，以解決現(xiàn)有某些電能變換應(yīng)用中IGBT過流保護(hù)問題。本發(fā)明能對IGBT過流信號進(jìn)行分析，判別系統(tǒng)工作的正常與否，以達(dá)到精確保護(hù)IGBT安全工作的目的。本發(fā)明的目的可采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種IGBT的過流分級保護(hù)電路，其包括DSP處理器電路、電流比較電路、PWM驅(qū)動電路；其中所述DSP處理器電路分別與PWM驅(qū)動電路、電流比較電路連接；所述DSP處理器電路根據(jù)電流比較電路輸出信號決定是否鎖定PWM驅(qū)動信號；電流比較電路由若干個IGBT電流比較電路組成，每個IGBT電流比較電路均由一個比較器、四個電阻及三個電容組成，用于比較IGBT電流信號與設(shè)定電流的大小，并將輸出結(jié)果提供給DSP處理器電路；PWM驅(qū)動電路用于將DSP處理器電路產(chǎn)生的PWM信號放大，以驅(qū)動IGBT的開關(guān)。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述IGBT電流比較電路中比較器的反相輸入端通過一個電阻接IGBT的電流信號，同時反相輸入端還連接一個電容，電容的另一端接地。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述電阻、電容構(gòu)成一個RC濾波電路。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述IGBT電流比較電路中比較器的同相輸入端與由兩個電阻及一個電容組成的分壓電路連接。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述若干個IGBT電流比較電路設(shè)定的IGBT電流大小不一致，即各個比較器同相輸入端連接的由兩個電阻及一個電容組成的分壓電路的分壓大小不同，用來區(qū)別不同的過流信號。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述若干個IGBT電流比較電路包括兩路及以上IGBT電流比較電路。用于所述IGBT的過流分級保護(hù)電路的控制方法，具體是所述IGBT的過流分級保護(hù)電路在正常工作情況下，IGBT電流信號小于設(shè)定電流的大小，比較器反相輸入端電壓低于同相輸入端電壓，此時比較器輸出為高電平，不產(chǎn)生過流保護(hù)信號；
當(dāng)IGBT電流信號大于設(shè)定電流大小時，比較器反相輸入端電壓高于同相輸入端電壓，此時比較器輸出低電平，產(chǎn)生過流信號。進(jìn)一步的，所述若干個IGBT電流比較電路的輸出信號分別輸入到DSP處理器的不同跳閘保護(hù)引腳上。進(jìn)一步的，將設(shè)定電流值較大的比較器輸出的跳閘保護(hù)信號設(shè)置為單出錯保護(hù)，即當(dāng)IGBT電流信號大于該設(shè)定電流值時，比較器反相輸入端電壓高于同相輸入端電壓，此時比較器輸出低電平，產(chǎn)生過流信號，DSP處理器電路檢測到此過流信號就鎖定PWM驅(qū)動信號，PWM驅(qū)動信號不再工作，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)；
將設(shè)定電流值較小的比較器輸出的跳閘保護(hù)信號設(shè)置為周期出錯保護(hù)，即當(dāng)IGBT電流信號大于該設(shè)定電流值時，比較器反相輸入端電壓高于同相輸入端電壓，此時比較器輸出低電平，產(chǎn)生過流信號，DSP處理器電路檢測到此過流信號就鎖定PWM驅(qū)動信號，當(dāng)IGBT電流信號恢復(fù)正常后，PWM驅(qū)動信號不鎖定而繼續(xù)工作，同時DSP處理器電路對周期出錯保護(hù)進(jìn)行計數(shù)分析，若設(shè)定時間段周期出錯保護(hù)次數(shù)大于DSP處理器電路設(shè)定次數(shù)，則對PWM驅(qū)動信號一直鎖定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果
1、電路簡單實(shí)用，保護(hù)方法靈活有效，大大消除了誤保護(hù)對系統(tǒng)連續(xù)工作的影響；
2、利用現(xiàn)行通用DSP芯片的資源，不需要增加成本，具有很好的經(jīng)濟(jì)性；
3、對IGBT器件保護(hù)及瞬間過流能力都有兼顧，使IGBT的應(yīng)用得到更佳的保護(hù)；
4、將IGBT過流信號進(jìn)行了分級處理，對于不同程度的過流信號通過硬件電路或者DSP軟件配合采取不同的處理方法。


圖1是實(shí)施方式的一種IGBT的過流分級保護(hù)電路簡圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。如圖1所示，一種IGBT的過流分級保護(hù)電路，其包括DSP處理器電路、電流比較電路、PWM驅(qū)動電路；其中所述DSP處理器電路分別與PWM驅(qū)動電路、電流比較電路連接；所述DSP處理器電路根據(jù)電流比較電路輸出信號TZl、TZ2決定是否鎖定PWM驅(qū)動信號；電流比較電路由兩路IGBT電流比較電路組成，每路IGBT電流比較電路均由一個比較器、四個電阻及三個電容組成，用于比較IGBT電流信號與設(shè)定電流的大小，并將輸出結(jié)果提供給DSP處理器電路；PWM驅(qū)動電路用于將DSP處理器電路產(chǎn)生的PWM信號放大，以驅(qū)動IGBT的開關(guān)。所述第一路IGBT電流比較電路中第一比較器U2A的反相輸入端2通過第三電阻R3接IGBT的電流信號101，同時反相輸入端2還連接第二電容C2，第二電容C2的另一端接地，第一比較器U2A的輸出端I通過第四電阻R4接輔助電源VCC，通過第三電容C3接地；所述第三電阻R3、第二電容C2構(gòu)成一個RC濾波電路。所述第一路IGBT電流比較電路中第一比較器U2A的同相輸入端3與由第一電阻R1、第二電阻R2及第一電容Cl組成的分壓電路連接；其中第一電阻R1、第二電阻R2及第一電容Cl均有一端接到第一比較器U2A的同相輸入端3,第一電阻Rl的另一端接輔助電源VCC，第二電阻R2的另一端和第一電容Cl的另一端均接地。所述第二路IGBT電流比較電路中第二比較器U2B的反相輸入端6通過第七電阻R7接IGBT的電流信號101，同時反相輸入端6還連接第五電容C5，第五電容C5的另一端接地，第二比較器U2B的輸出端7通過第八電阻R8接輔助電源VCC，通過第六電容C6接地；所述第七電阻R7、第六電容C6構(gòu)成一個RC濾波電路。所述第二路IGBT電流比較電路中第二比較器U2B的同相輸入端5與由第五電阻R5、第六電阻R6及第四電容C4組成的分壓電路連接；其中第五電阻R5、第六電阻R6及第四電容C4均有一端接到第二比較器U2B的同相輸入端5，第五電阻R5的另一端接輔助電源VCC，第六電阻R6的另一端和第四電容C4的另一端均接地。所述第一、第二路IGBT電流比較電路設(shè)定的IGBT電流大小不一致，即第一比較器U2A、第二比較器U2B同相輸入端連接的由兩個電阻及一個電容組成的分壓電路的分壓大小不同，用來區(qū)別不同的過流信號。所述IGBT的過流分級保護(hù)電路在正常工作情況下，IGBT電流信號小于設(shè)定電流的大小，比較器反相輸入端電壓低于同相輸入端電壓，此時比較器輸出為高電平，不產(chǎn)生過流保護(hù)信號；
當(dāng)IGBT電流信號大于設(shè)定電流大小時，比較器反相輸入端電壓高于同相輸入端電壓，此時比較器輸出低電平，產(chǎn)生過流信號。所述若干個IGBT電流比較電路的輸出信號分別輸入到DSP處理器的不同跳閘保護(hù)引腳上；
將設(shè)定電流值較大的比較器輸出的跳閘保護(hù)信號設(shè)置為單出錯保護(hù)，即當(dāng)IGBT電流信號大于該設(shè)定電流值時，比較器反相輸入端電壓高于同相輸入端電壓，此時比較器輸出低電平，產(chǎn)生過流信號，DSP處理器電路檢測到此過流信號就鎖定PWM驅(qū)動信號，PWM驅(qū)動信號不再工作，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)；
將設(shè)定電流值較小的比較器輸出的跳閘保護(hù)信號設(shè)置為周期出錯保護(hù)，即當(dāng)IGBT電流信號大于該設(shè)定電流值時，比較器反相輸入端電壓高于同相輸入端電壓，此時比較器輸出低電平，產(chǎn)生過流信號，DSP處理器電路檢測到此過流信號就鎖定PWM驅(qū)動信號，當(dāng)IGBT電流信號恢復(fù)正常后，PWM驅(qū)動信號不鎖定而繼續(xù)工作，同時DSP處理器電路對周期出錯保護(hù)進(jìn)行計數(shù)分析，若固定時間段周期出錯保護(hù)次數(shù)大于DSP處理器電路設(shè)定次數(shù)，則對PWM驅(qū)動信號一直鎖定。本發(fā)明可以設(shè)定一個較大的IGBT過流比較信號，對會直接損傷IGBT器件的過流進(jìn)行保護(hù)；設(shè)定一個較小的IGBT過流比較信號，對IGBT器件的過流進(jìn)行周期保護(hù)，即IGBT出現(xiàn)瞬間較小過流，則鎖定PWM驅(qū)動信號，當(dāng)IGBT電流轉(zhuǎn)入正常電流工作時，PWM驅(qū)動信號又開始工作。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下對本具體實(shí)施例做出各種修改或補(bǔ)充或者采用類似的方式替代，但是這些改動均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此本發(fā)明技術(shù)范圍不局限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種IGBT的過流分級保護(hù)電路，其特征在于包括DSP處理器電路、電流比較電路、PWM驅(qū)動電路；其中所述DSP處理器電路分別與PWM驅(qū)動電路、電流比較電路連接；所述DSP處理器電路根據(jù)電流比較電路輸出信號決定是否鎖定PWM驅(qū)動信號；電流比較電路由若干個IGBT電流比較電路組成，每個IGBT電流比較電路均由一個比較器、四個電阻及三個電容組成，用于比較IGBT電流信號與設(shè)定電流的大小，并將輸出結(jié)果提供給DSP處理器電路；PWM驅(qū)動電路用于將DSP處理器電路產(chǎn)生的PWM信號放大，以驅(qū)動IGBT的開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IGBT的過流分級保護(hù)電路，其特征在于所述IGBT電流比較電路中比較器的反相輸入端通過一個電阻接IGBT的電流信號，同時反相輸入端還連接一個電容，電容的另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種IGBT的過流分級保護(hù)電路，其特征在于所述電阻、電容構(gòu)成一個RC濾波電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IGBT的過流分級保護(hù)電路，其特征在于所述IGBT電流比較電路中比較器的同相輸入端與由兩個電阻及一個電容組成的分壓電路連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述IGBT的過流分級保護(hù)電路，其特征在于所述若干個IGBT電流比較電路設(shè)定的IGBT電流大小不一致，即各個比較器同相輸入端連接的由兩個電阻及一個電容組成的分壓電路的分壓大小不同，用來區(qū)別不同的過流信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述IGBT的過流分級保護(hù)電路，其特征在于所述若干個IGBT電流比較電路包括兩路及以上IGBT電流比較電路。
7.用于權(quán)利要求1-6任一項所述IGBT的過流分級保護(hù)電路的控制方法，其特征在于，所述IGBT的過流分級保護(hù)電路在正常工作情況下，IGBT電流信號小于設(shè)定電流的大小，比較器反相輸入端電壓低于同相輸入端電壓，此時比較器輸出為高電平，不產(chǎn)生過流保護(hù)信號; 當(dāng)IGBT電流信號大于設(shè)定電流大小時，比較器反相輸入端電壓高于同相輸入端電壓，此時比較器輸出低電 平，產(chǎn)生過流信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的IGBT的過流分級保護(hù)電路的控制方法，其特征在于，所述若干個IGBT電流比較電路的輸出信號分別輸入到DSP處理器的不同跳閘保護(hù)引腳上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的IGBT的過流分級保護(hù)電路的控制方法，其特征在于，將設(shè)定電流值較大的比較器輸出的跳閘保護(hù)信號設(shè)置為單出錯保護(hù)，即當(dāng)IGBT電流信號大于該設(shè)定電流值時，比較器反相輸入端電壓高于同相輸入端電壓，此時比較器輸出低電平，產(chǎn)生過流信號，DSP處理器電路檢測到此過流信號就鎖定PWM驅(qū)動信號，PWM驅(qū)動信號不再工作，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)； 將設(shè)定電流值較小的比較器輸出的跳閘保護(hù)信號設(shè)置為周期出錯保護(hù)，即當(dāng)IGBT電流信號大于該設(shè)定電流值時，比較器反相輸入端電壓高于同相輸入端電壓，此時比較器輸出低電平，產(chǎn)生過流信號，DSP處理器電路檢測到此過流信號就鎖定PWM驅(qū)動信號，當(dāng)IGBT電流信號恢復(fù)正常后，PWM驅(qū)動信號不鎖定而繼續(xù)工作，同時DSP處理器電路對周期出錯保護(hù)進(jìn)行計數(shù)分析，若設(shè)定時間段周期出錯保護(hù)次數(shù)大于DSP處理器電路設(shè)定次數(shù)，則對PWM驅(qū)動信號一直鎖定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種IGBT的過流分級保護(hù)電路及控制方法，保護(hù)電路包括DSP處理器電路、電流比較電路、PWM驅(qū)動電路；其中DSP處理器電路分別與PWM驅(qū)動電路、電流比較電路連接；所述控制方法中，所述IGBT的過流分級保護(hù)電路在正常工作情況下，IGBT電流信號小于設(shè)定電流的大小，比較器反相輸入端電壓低于同相輸入端電壓，此時比較器輸出為高電平，不產(chǎn)生過流保護(hù)信號；當(dāng)IGBT電流信號大于設(shè)定電流大小時，比較器反相輸入端電壓高于同相輸入端電壓，此時比較器輸出低電平，產(chǎn)生過流信號。本發(fā)明充分利用DSP過流保護(hù)的跳閘保護(hù)資源，對電源系統(tǒng)中功率器件IGBT進(jìn)行了完善的保護(hù)。
文檔編號H02H7/12GK103078298SQ20131001060
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月12日
發(fā)明者杜貴平 申請人:華南理工大學(xué)