CN102437555A - 一种igbt过温保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种IGBT过温保护电路，该电路性能可靠实用，成本低廉，当超过设定温度时能够就地保护直到过温现象消失。本发明的IGBT过温保护电路，其包括有1个正相的滞环比较电路、1个基于光耦的隔离电路、1个三态八位转换器和1个电阻R12，其中正相的滞环比较电路的输出端连接基于光耦的隔离电路输入端，基于光耦的隔离电路输出端连接三态八位转换器的使能端OE，三态八位转换器的方向控制端T/R端接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接数字电源5V正端，三态八位转换器为5V电源供电，A组接PWM信号的输入，B组接PWM信号的输出。

Description

一种IGBT过温保护电路
技术领域
本发明涉及一种电路，更具体地说涉及一种IGBT过温保护电路，属于电力电子领域。
背景技术
IGBT模块广泛应用于电力电子领域中，且是一种比较昂贵的元器件。而过温是导致其损坏的主要原因之一。目前外购的IGBT驱动板上面大部分没有设计过温保护；常用的做法是在靠近IGBT模块的散热器上安装一个温度传感器，把温度信号采集到处理器中，通过采样值算出散热器表面温度来估算IGBT内部的温度；用这种方法所测出来的温度不是很可靠，温度传感器在散热器上的安装位置、热阻等因素对采样值影响很大。目前很多IGBT厂商都在其模块内部封装了一个温度传感器NTC，用它来测量模块的壳体温度不但精度很高，而其很准确，不受安装位置等因素的影响。但现有常用的做法是将温度转化为电信号通过线性光耦等器件隔离后传送到处理器，来对其进行判断保护。此种方法不但价格比较昂贵，而且容易受电磁干扰，有时可能出现误判断。因此需要研制开发一种新的IGBT过温保护电路来解决现有技术存在的问题和不足。
发明内容
本发明很好的解决了上述现有技术中存在的不足和问题，提供一种IGBT过温保护电路，该电路性能可靠实用，成本低廉，当超过设定温度时能够就地保护直到过温现象消失。
本发明的技术方案如下：
本发明的IGBT过温保护电路，其包括有1个正相的滞环比较电路、1个基于光耦的隔离电路、1个三态八位转换器和1个电阻R12，其中正相的滞环比较电路的输出端连接基于光耦的隔离电路输入端，基于光耦的隔离电路输出端连接三态八位转换器的使能端OE，三态八位转换器的方向控制端T/R端接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接数字电源5V正端，三态八位转换器为5V电源供电，A组接PWM信号的输入，B组接PWM信号的输出。
本发明的IGBT过温保护电路，其进一步的技术方案是所述的正相的滞环比较电路包括有电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R13与电阻R14共9个电阻和1个比较器U2A，电阻R1为IGBT内部的NTC，R1一端接隔离的5V电源正极，电阻R1另一端接电阻R5的一端和电阻R9的一端，电阻R5的另一端接隔离电源的参考地，电阻R9的另一端接电阻R8的一端和比较器U2A的反相输入端，电阻R8的另一端接比较器U2A的输出端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接隔离5V电源正端；电阻R14一端接隔离5V电源正端，电阻R14另一端接电阻R13的一端和电阻R6的一端，电阻R13的另一端接隔离电源的参考地，电阻R6的另一端接电阻R7的一端和比较器U2A的正相输入端，电阻R7的另一端接隔离电源5V的正端，比较器U2A为隔离5V电源供电；更进一步的技术方案是所述的电阻R2为10K欧姆，电阻R5为1K欧姆，电阻R6为2K欧姆，电阻R7为3.4K欧姆，电阻R8为5.76K欧姆，电阻R9为2K欧姆，电阻R132.2K欧姆，电阻R14为8.8K欧姆，比较器U2A的型号为LM393。
本发明的IGBT过温保护电路，其进一步的技术方案还可以是所述的基于光耦的隔离电路包括有电阻R10、电阻R11和光耦U3，正相的滞环比较电路的比较器U2A的输出端连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端接光耦U3的发光二极管的输出端，光耦U3的发光二极管的输入端接隔离5V电源的正端，光耦U3的受光三极管集电极接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接数字5V正端，光耦U3的受光三极管发射极接数字地；更进一步的技术方案是所述的电阻R10为330欧姆，电阻R11为10K欧姆，光耦U3的型号为TLP521-1。
本发明的IGBT过温保护电路，其进一步的技术方案还可以是所述的电阻R12为10K欧姆，三态八位转换器的型号为SN74HC245。
本发明整个电路的工作过程如下：当IGBT壳温达到设定的过温保护值(100度时)，NTC(R1)阻值为0.4933K欧姆，滞环比较器的输入此时约为3.35V。当壳温达到50度时(解除过温保护值)，NTC(R1)阻值为2.083K欧姆，滞环比较器的输入此时约为1.62V。滞环比较器的参考输入电压Verf为1V。
当滞环比较器的输入小于1.62V时(即IGBT壳温小于50度)，滞环比较器输出为低电平，此时光耦U3的输入为低电平，发光二极管导通，光耦U3的输出为低电平，三态八位转换器被使能，PWM信号从A组输入到B组输出。当滞环比较器的从1.62V增大时3.35V时(即IGBT壳温从50度增大到100度)，滞环比较器的输出还是低电平，三态八位转换器被使能，PWM信号从A组输入到B组输出。当滞环比较器的输入大于3.35V时(即IGBT壳温大于100度)，滞环比较器输出为高电平，此时光耦U3的输入为高电平，发光二极管不导通，光耦U3的输出为高电平，三态八位转换器被禁止，B组输出为高阻，即PWM信号被封所，IGBT模块过温保护。当滞环比较器的输入从3.35V减小到1.62V时(即IGBT壳温从100度减小到50度)，滞环比较器输出为高电平，三态八位转换器被禁止，B组输出为高阻，IGBT模块任然被过温保护。当滞环比较器的输入从1.62V向下减小时(即IGBT壳温从50度向下减小)，滞环比较器输出为低电平，此时光耦U3的输入为低电平，三态八位转换器重新被使能，PWM信号从A组输入到B组输出，IGBT过温保护解除。
附图说明
图1为本发明的电路结构示意图
图中：I-正相的滞环比较电路，II-基于光耦的隔离电路
图2为参考的IGBT模块内部的NTC电阻值的与模块壳温之间的关系图
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术内容作说明：
如图1所示，本发明的IGBT过温保护电路包括有1个正相的滞环比较电路、1个基于光耦的隔离电路、1个三态八位转换器和1个电阻R12，其中正相的滞环比较电路的输出端连接基于光耦的隔离电路输入端，基于光耦的隔离电路输出端连接三态八位转换器的使能端OE，三态八位转换器的方向控制端T/R端接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接数字电源5V正端，三态八位转换器为5V电源供电，A组接PWM信号的输入，B组接PWM信号的输出。本发明的IGBT过温保护电路包括有12个电阻，1个比较器，1个光耦，1个三态八位转换器；电阻R1为IGBT内部的NTC；电阻R5为1K欧姆，电阻R14为8.8K欧姆，电阻R13为2.2K欧姆，电阻R6和R9为2K欧姆，电阻R7为3.4K欧姆，电阻R8为5.76K欧姆，电阻R10为330欧姆，电阻R2、R11和R12为10K欧姆，比较器U2A为LM393，光耦为TLP521-1，三态八位转换器U1为SN74HC245。
R1(NTC)一端接隔离的5V电源正极，R1另一端接电阻R5的一端和电阻R9的一端，电阻R5的另一端接隔离电源的参考地。电阻R9的另一端接电阻R8的一端和比较器U2A的反相输入端，电阻R8的另一端接比较器U2A的输出端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接隔离5V电源正端；电阻R14一端接隔离5V电源正端，电阻R14另一端接电阻R13的一端和电阻R6的一端，电阻R13的另一端接隔离电源的参考地，电阻R6的另一端接电阻R7的一端和比较器U2A的正相输入端，电阻R7的另一端接隔离电源5V的正端，比较器U2A为隔离5V电源供电，比较器U2A的输出端接到电阻R10的一端，电阻R10的另一端接光耦U3的发光二极管的输出端，光耦U3的发光二极管的输入端接隔离5V电源的正端，光耦U3的受光三极管集电极接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接数字5V正端，光耦U3的受光三极管发射极接数字地，光耦的输出接三态八位转换器的使能端OE，三态八位转换器的方向控制端T/R端接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接数字电源5V正端，三态八位转换器为5V电源供电，A组输入接PWM信号，B组为PWM信号的输出。

Claims (6)

1.一种IGBT过温保护电路，其特征在于：包括有1个正相的滞环比较电路、1个基于光耦的隔离电路、1个三态八位转换器和1个电阻R12，其中正相的滞环比较电路的输出端连接基于光耦的隔离电路输入端，基于光耦的隔离电路输出端连接三态八位转换器的使能端OE，三态八位转换器的方向控制端T/R端接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接数字电源5V正端，三态八位转换器为5V电源供电，A组接PWM信号的输入，B组接PWM信号的输出。
2.根据权利要求1所述的IGBT过温保护电路，其特征在于所述的正相的滞环比较电路包括有电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R13与电阻R14共9个电阻和1个比较器U2A，电阻R1为IGBT内部的NTC，R1一端接隔离的5V电源正极，电阻R1另一端接电阻R5的一端和电阻R9的一端，电阻R5的另一端接隔离电源的参考地，电阻R9的另一端接电阻R8的一端和比较器U2A的反相输入端，电阻R8的另一端接比较器U2A的输出端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接隔离5V电源正端；电阻R14一端接隔离5V电源正端，电阻R14另一端接电阻R13的一端和电阻R6的一端，电阻R13的另一端接隔离电源的参考地，电阻R6的另一端接电阻R7的一端和比较器U2A的正相输入端，电阻R7的另一端接隔离电源5V的正端，比较器U2A为隔离5V电源供电。
3.根据权利要求2所述的IGBT过温保护电路，其特征在于所述的电阻R2为10K欧姆，电阻R5为1K欧姆，电阻R6为2K欧姆，电阻R7为3.4K欧姆，电阻R8为5.76K欧姆，电阻R9为2K欧姆，电阻R132.2K欧姆，电阻R14为8.8K欧姆，比较器U2A的型号为LM393。
4.根据权利要求1所述的IGBT过温保护电路，其特征在于所述的基于光耦的隔离电路包括有电阻R10、电阻R11和光耦U3，正相的滞环比较电路的比较器U2A的输出端连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端接光耦U3的发光二极管的输出端，光耦U3的发光二极管的输入端接隔离5V电源的正端，光耦U3的受光三极管集电极接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接数字5V正端，光耦U3的受光三极管发射极接数字地。
5.根据权利要求4所述的IGBT过温保护电路，其特征在于所述的电阻R10为330欧姆，电阻R11为10K欧姆，光耦U3的型号为TLP521-1。
6.根据权利要求1所述的IGBT过温保护电路，其特征在于所述的电阻R12为10K欧姆，三态八位转换器的型号为SN74HC245。
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