CN101552464B - 一种igbt过压保护方法及采用此方法的过压保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IGBT过压保护方法，所述方法包括如下步骤：电压监测电路监测IGBT集电极与发射极间电压；当IGBT VCE电压达到限值时，电压抑制电路将IGBT集电极与发射极之间的电压钳位在限定范围内。本发明的另一目的在于提供一种采用上述方法的IGBT过压保护电路。相较于现有技术，本发明的IGBT过压保护电路直接通过比较器对IGBT集电极和发射极两端电压进行精确监测，触发可控硅，对超过限制范围的电压利用压敏电阻进行吸收，对IGBTVCE电压进行钳位，从而有效防止IGBT过压而被击穿的情况发生，从根本上解决了因浪涌而导致的炸机问题，同时也解决了由于误触发而导致的间歇加热问题。
Description
技术领域
本发明涉及厨房家电领域功率器件的保护方法，特别是一种IGBT过压保护方法及采用此方法的过压保护电路。
背景技术
电磁灶是依靠交变磁场在锅底感生涡流对锅具进行加热的，在工作过程中，交变磁场是靠内部大功率器件IGBT的开通关断和线盘电感与谐振电容的振荡产生的。当市电出现电压浪涌时，电磁灶的工作电压瞬间抬升，由于电磁灶的软件控制部分不能及时检测反应，硬件电路对浪涌的监测及处理不够完善，IGBT集电极与发射极间VCE电压的峰值就有可能超出其耐压值，造成IGBT的电压击穿损坏。IGBT损坏约占现市场返修故障原因的50％，而浪涌是IGBT损坏的主要原因之一。
现有的浪涌保护电路以硬件为主，主要是：电压浪涌保护电路和电流浪涌保护电路。电压浪涌保护电路是通过监测电网电压的突变，可较为灵敏地捕获电压浪涌信号，但在大型工业区等特殊电网下易误触发，造成电磁灶频繁保护，间歇加热无法正常工作。电流浪涌保护电路是通过监测浪涌时线路上的电流突变，可较准确的捕获电流浪涌信号，此时保护电路及时关断IGBT方能起到保护的作用，但当产生电流浪涌时IGBT可能已经导通，因此这种略滞后的保护具有相当的风险，而且在特殊电网下仍可能出现误触发。另外，当IGBT已关断之后，此时上述两种保护电路都已不起作用，而浪涌电压继续上升叠加在IGBT的集电极C、发射极E上，也有可能导致IGBT被击穿。
因此现有技术存在技术缺陷，需要改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种IGBT过压保护方法，其可精确监测IGBT集电极与发射极间VCE电压，并对IGBT集电极与发射极间VCE电压进行钳位，避免电网浪涌导致IGBT击穿，以克服现有技术中的不足。
为了实现上述目的，本发明IGBT过压保护方法通过以下技术方案达成：
一种IGBT过压保护方法，所述方法包括如下步骤：
电压监测电路监测IGBT集电极与发射极间VCE电压；
当IGBT集电极与发射极间VCE电压达到限值时，电压抑制电路将IGBT集电极与发射极之间的电压钳位在限定范围内，比较器反相输入端的电压高于同相输入端电压，比较器输出端电压拉低，保护驱动电路触发电压抑制电路，保护驱动电路输出IGBT保护驱动触发可控硅，使可控硅导通，压敏电阻将IGBT集电极与发射极间VCE电压钳位在限定范围内。
本发明的另一目的在于提供一种采用上述方法的IGBT过压保护电路。
为了实现上述目的，本发明IGBT过压保护电路通过以下技术方案实现：
一种IGBT过压保护电路，包括IGBT，所述IGBT过压保护电路还包括监测IGBT集电极与发射极间VCE电压的电压监测电路和可将IGBT集电极与发射极间VCE电压钳位在限定范围内的电压抑制电路；所述电压监测电路包括比较器和电压采样电阻，所述比较器的反相输入端经第一电压采样电阻与IGBT的集电极相连，该反相输入端还经第二电压采样电阻接地，所述电压抑制电路包括压敏电阻和可控硅，所述压敏电阻和可控硅串联于IGBT集电极与发射极之间。
进一步的，所述压敏电阻一端与可控硅的阳极相连，另一端与IGBT的集电极相连，所述可控硅的阴极与IGBT的发射极相连且接地，所述可控硅的控制极与所述电压监测电路相连。
进一步的，所述压敏电阻连接于IGBT发射极和可控硅阴极之间，所述IGBT发射极接地连接，所述可控硅的控制极与所述电压监测电路相连。
相较于现有技术，本发明的IGBT保护电路直接通过比较器对IGBT集电极和发射极两端电压进行精确监测，触发可控硅，对超过限制范围的电压利用压敏电阻进行吸收，对IGBT集电极与发射极间VCE电压进行钳位，避免电网浪涌导致IGBT击穿，从而有效防止IGBT过压而被击穿的情况发生，从根本上解决了因浪涌而导致的电磁灶、电饭煲、电热水壶等厨房家电的炸机问题，同时也解决了由于误触发而导致的间歇加热问题。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明第一实施例的电路图。
图2为本发明第二实施例的局部电路图。
图中：1、电压监测电路；2、电压抑制电路；3、第一滤波电路；4、第二滤波电路；5、保护驱动电路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图1所示为本发明第一实施例的电路图。本发明实施例的IGBT保护电路包括IGBT Q1、电压监测电路1、电压抑制电路2、第一滤波电路3和第二滤波电路4、保护驱动电路5。所述电压监测电路1包括比较器U1和电压采样电阻，所述电压采样电阻包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述电压监测电路1还包括第三电阻R3，第一电阻R1一端与IGBT Q1的集电极相连，另一端与比较器U1的反相输入端相连。比较器U1的反相输入端经第二电阻R2接地，同相输入端经第三电阻R3与参考电压端相连。所述电压抑制电路2包括压敏电阻CNR和单向可控硅D1，压敏电阻CNR连接于IGBT管集电极与单向可控硅D1阳极之间，单向可控硅D1的阴极与IGBT管的发射极相连且接地。所述电压抑制电路2还包括第六电阻R6和第三电容C3，所述第六电阻R6与第三电容C3并联且与单向可控硅D1并联。所述第一滤波电路3包括电感L1和电容C1，第二滤波电路4包括电感L2和电容C2，所述第一、第二滤波电路可采用现有技术的滤波电路连接方式。所述保护驱动电路5包括第四电阻R4、第五电阻R5和三极管Q2，三极管Q2的基极经第四电阻R4与比较器U1的输出端相连，三极管Q2的集电极经经第五电阻R5与所述单向可控硅D1的控制极相连。
电压监测电路1通过电压采样电阻R1和比较器对IGBT集电极与发射极间VCE电压进行电压监测，当电网浪涌产生时，若IGBT集电极与发射极间VCE电压达到限值时，比较器U1反相输入端的电压高于同相输入端电压，比较器输出端电压拉低，由三极管Q2集电极输出IGBT保护驱动。当IGBT Q1的集电极与发射极间VCE电压达到设定的限值时，三极管Q2的集电极输出IGBT保护驱动触发单向可控硅D1，使单向可控硅D1导通，此时压敏电阻CNR与单向可控硅D1相连的这端相当于接地。由于压敏电阻CNR的特性将使IGBTQ1集电极与发射极之间的电压钳位在一定范围内，从而防止IGBT Q1过压而击穿，从而达到保护IGBT的目的。
如图2所示为本发明的第二实施例，其与第一实施例的区别在于，所述电压抑制电路2中压敏电阻CNR和单向可控硅D1的位置互换，即所述压敏电阻CNR连接于IGBT发射极和单向可控硅D1阴极之间，所述IGBT发射极接地连接。所述电压抑制电路2还包括第六电阻R6和第三电容C3，所述第六电阻R6与第三电容C3并联且与单向可控硅D1并联，单向可控硅D1的控制极与保护驱动电路5的输出端连接。所述保护驱动电路5为现有公知技术的电路。
作为本发明的再一实施例，上述第一、第二实施例中的可控硅也可以为双向可控硅，所述双向可控硅在此实施例中的连接方式与单向可控硅完全一致，A1端等同于单向可控硅的阴极，A2端等同于单向可控硅的阳极，双向可控硅的控制极等同于单向可控硅的控制极。
本发明的IGBT过压保护电路直接对IGBT集电极和发射极两端电压进行监测，对超过限制范围的电压进行吸收，从而防止IGBT过压而被击穿的情况发生，从根本上解决了因浪涌而导致炸机的问题，同时也解决了由于误触发而导致的间歇加热问题。
本发明的IGBT过压保护方法及采用此方法的过压保护电路可应用于电磁灶、电饭煲、电热水壶等厨房家电领域。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (11)
1.一种IGBT过压保护方法，所述方法包括如下步骤：
电压监测电路监测IGBT集电极与发射极间VCE电压；
当IGBT集电极与发射极间VCE电压达到限值时，电压抑制电路将IGBT集电极与发射极间VCE电压钳位在限定范围内；
比较器反相输入端的电压高于同相输入端电压，比较器输出端电压拉低，保护驱动电路触发电压抑制电路；
其特征在于，所述方法还包括步骤：保护驱动电路输出IGBT保护驱动触发可控硅，使可控硅导通，压敏电阻将IGBT集电极与发射极之间的电压钳位在限定范围内。
2.一种IGBT过压保护电路，包括IGBT，其特征在于，所述IGBT过压保护电路还包括监测IGBT集电极与发射极间VCE电压的电压监测电路和可将IGBT集电极与发射极间VCE电压钳位在限定范围内的电压抑制电路；所述电压监测电路包括比较器和电压采样电阻，所述比较器的反相输入端经第一电压采样电阻与IGBT的集电极相连，该反相输入端还经第二电压采样电阻接地，所述电压抑制电路包括压敏电阻和可控硅，所述压敏电阻和可控硅串联于IGBT集电极与发射极之间。
3.根据权利要求2所述的IGBT过压保护电路，其特征在于，所述压敏电阻一端与可控硅的阳极相连，另一端与IGBT的集电极相连，所述可控硅的阴极与IGBT的发射极相连且接地，所述可控硅的控制极与所述电压监测电路相连。
4.根据权利要求2所述的IGBT过压保护电路，其特征在于，所述压敏电阻连接于IGBT发射极和可控硅阴极之间，所述IGBT发射极接地连接，所述可控硅的控制极与所述电压监测电路相连。
5.根据权利要求2所述的IGBT过压保护电路，其特征在于，其还包括保护驱动电路，所述保护驱动电路连接在比较器输出端和可控硅控制极之间。
6.根据权利要求5所述的IGBT过压保护电路，其特征在于，所述保护驱动电路为三极管，所述三极管的基极与比较器的输出端相连。
7.根据权利要求6所述的IGBT过压保护电路，其特征在于，所述保护驱动电路还包括第四电阻，所述第四电阻连接在比较器的输出端与所述三极管基极之间。
8.根据权利要求6所述的IGBT过压保护电路，其特征在于，所述保护驱动电路还包括第五电阻，所述第五电阻连接在三极管的集电极与可控硅控制极之间。
9.根据权利要求2所述的IGBT过压保护电路，其特征在于，所述电压监测电路还包括第三电阻，所述比较器的同相输入端经第三电阻与参考电压端相连。
10.根据权利要求2所述的IGBT过压保护电路，其特征在于，所述电压抑制电路还包括第六电阻和第三电容，所述第六电阻和第三电容并联连接，且与可控硅并联。
11.根据权利要求2至10中任一所述的IGBT过压保护电路，其特征在于，所述可控硅为单向可控硅或者为双向可控硅。
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