CN103336235A - 一种igbt状态检测电路 - Google Patents

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付靖
徐裕勇
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Abstract

本发明公开了一种IGBT状态检测电路，包括：输入高压保护电路，其正、负输入端分别与IGBT集电极、IGBT发射极连接，其正输入端与正输出端之间设置有第一二极管；IGBT的C、E电压检测电路，其输入端与用于输入高压保护电路输出端连接，用于输入高压保护电路的电压转换及输出；故障驱动报警电路，其输入端通过三极管与IGBT的C、E电压检测电路的输出端连接，用于响应IGBT的状态信号及故障报警与输出。本发明利用IGBT上C、E间电压驱动三极管的方式，不仅能在IGBT导通时检测，还可以在IGBT关断时检测其状态，并能准确判断IGBT的短路状态，而且本发明电路简单、成本低、可靠性高。

Description

一种IGBT状态检测电路
技术领域
本发明涉及一种状态检测电路，尤其是一种IGBT状态检测电路。
背景技术
风机变流器功率模块IGBT主要工作在以下几个状态：开通、关断、短路状态。而检测IGBT的原理是依据：IGBT不同状态与其C（集电极）、E（发射极）之间的电压、主控系统的开关信号呈一一对应关系，因此检测出C、E间的电压就可知道IGBT的状态。如下表：
Figure 28515DEST_PATH_IMAGE002
目前提供IGBT状态检测的主要方式有：1、使用集成化驱动模块，这种检测模块只能在IGBT开通时检测，且价格高；2、使用稳压管加串联光耦模式，这种检测模式只能检测IGBT短路时其C、E间电压高于驱动电源电压的情况，若C、E间电压低于驱动电源电压，则不能准确判断，而且存在较大的延时，不能做到实时检测。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种IGBT状态检测电路。
本发明采用的技术方案是：一种IGBT状态检测电路，包括输入高压保护电路，其正、负输入端分别与IGBT集电极、IGBT发射极连接，所述输入高压保护电路的正输入端与正输出端之间设置有第一二极管，所述第一二极管的负极与IGBT集电极连接；
IGBT的C、E电压检测电路，其输入端与用于输入高压保护电路输出端连接，用于输入高压保护电路的电压转换及输出；
故障驱动报警电路，其输入端通过一三极管与IGBT的C、E电压检测电路的输出端连接，用于响应IGBT的状态信号及故障报警与输出。
所述IGBT的C、E电压检测电路包括：一端与第一二极管的正极连接的第一电阻；与第一电阻另一端连接的第二电阻和第三电阻；负极与第三电阻上远离第一电阻的一端连接的稳压管；均连接在稳压管正极与IGBT发射极之间的第三二极管、第一电容、第四电阻；其中，第二电阻接输入电压，第三二极管的正极与IGBT发射极连接。
所述故障驱动报警电路包括：第一三极管，其基极和发射极分别连接稳压管正极、IGBT发射极；光耦芯片，包括LED和光控三极管，所述LED负极与第一三极管集电极连接，所述LED正极通过第五电阻接输入电压，所述光控三极管发射极接地且其集电极与发射极之间连接有第二电容，其集电极还通过第六电阻接电源输入端，其集电极还作为IGBT状态信号输出端。
所述光耦芯片的型号为TLP521-1。
本发明的有益效果：
本发明IGBT状态检测电路利用IGBT上C、E间电压驱动三极管的方式，不仅能在IGBT导通时检测，还可以在IGBT关断时检测其状态，并能准确判断IGBT的短路状态，而且本发明电路简单、成本低、可靠性高。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本发明IGBT状态检测电路的电路图。
具体实施方式
如图1所示，一种IGBT状态检测电路，包括：
输入高压保护电路1，其正、负输入端分别与IGBT集电极IGBT-C、IGBT发射极IGBT-E连接，所述输入高压保护电路1的正输入端与正输出端之间设置有第一二极管D1，第一二极管D1的型号为BY203-20S，所述第一二极管D1的负极与IGBT集电极IGBT-C连接；
IGBT的C、E电压检测电路2，其输入端与用于输入高压保护电路1输出端连接，用于输入高压保护电路1的电压转换及输出；
故障驱动报警电路3，其输入端通过一三极管与IGBT的C、E电压检测电路2的输出端连接，用于响应IGBT的状态信号及故障报警与输出。
如图所示，IGBT的C、E电压检测电路2包括：一端与第一二极管D1的正极连接的第一电阻R1；与第一电阻R1另一端连接的第二电阻R2和第三电阻R3；负极与第三电阻R3上远离第一电阻R1的一端连接的稳压管ZD2；均连接在稳压管ZD2正极与IGBT发射极IGBT-E之间的第三二极管D3、第一电容C1、第四电阻R4；其中，第二电阻R2接入+15v电压，第三二极管D3的正极与IGBT发射极IGBT-E连接。
如图所示，故障驱动报警电路3包括：第一三极管Q1，其基极和发射极分别连接稳压管ZD2正极、IGBT发射极IGBT-E；光耦芯片U15，包括LED和光控三极管，LED负极与第一三极管Q1集电极连接，LED正极通过第五电阻R5接入+15v电压，光控三极管发射极接地且其集电极与发射极之间连接有第二电容C2，其集电极还通过第六电阻R6接电源输入端VCC，其集电极还作为IGBT状态信号输出端IGBT－ERR。
其中，光耦芯片U15的型号为TLP521-1。
本发明的工作原理是：
当IGBT处于导通状态时，IGBT的C、E电压差为几伏，通过IGBT的C、E电压检测电路2中第二电阻R2接入+15v电压可使得第一二极管D1导通，因此，A点（R1、R2、R3的连接点）电压被钳位至IGBT的C点电压，第一三极管Q1不能通过稳压管ZD2得到偏置电压，故Q1截止，并通过光耦U15发出低电平信号并结合主控系统对IGBT的开通控制命令，以响应出IGBT处于导通状态的输出信号；
当IGBT处于关断状态时，IGBT的C、E电压差为几百伏至上千伏，第二电阻R2接入的+15v电压不足以使得第一二极管D1导通，但可通过R2、R3击穿稳压管ZD2，因此，第一三极管Q1得到偏置电压，处于导通并通过光耦U15响应出高电平信号并结合主控系统对IGBT的关断控制命令，IGBT处于关断状态的输出信号。
当主控系统对IGBT的控制命令位开通且IGBT处于短路状态时，IGBT的C、E电压差为十几伏至上千伏，第二电阻R2接入的+15v电压不足以使得第一二极管D1导通，但可通过R2、R3击穿稳压管ZD2，因此，第一三极管Q1得到偏置电压，处于导通并通过光耦U15响应出IGBT的C、E间电压，并结合主控系统对IGBT的控制命令即可表征IGBT处于短路状态。同理，当主控系统对IGBT的控制命令位关断且IGBT处于短路状态时，IGBT的C、E电压差为几伏。
本发明IGBT状态检测电路利用IGBT上C、E间电压驱动三极管的方式，不仅能在IGBT导通时检测，还可以在IGBT关断时检测其状态，并能准确判断IGBT的短路状态，而且本发明电路简单、成本低、可靠性高。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种IGBT状态检测电路，其特征在于包括：
输入高压保护电路（1），其正、负输入端分别与IGBT的集电极（IGBT-C）、发射极（IGBT-E）连接，所述输入高压保护电路（1）的正输入端与正输出端之间设置有第一二极管（D1），所述第一二极管（D1）的负极与IGBT的集电极（IGBT-C）连接；
IGBT的C、E电压检测电路（2），其输入端与输入高压保护电路（1）输出端连接，用于输入高压保护电路（1）的电压转换及输出；
故障驱动报警电路（3），其输入端通过一三极管与IGBT的C、E电压检测电路（2）的输出端连接，用于响应IGBT的状态信号及故障报警与输出。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT状态检测电路，其特征在于：所述IGBT的C、E电压检测电路（2）包括：一端与第一二极管（D1）的正极连接的第一电阻（R1）；与第一电阻（R1）另一端连接的第二电阻（R2）和第三电阻（R3）；负极与第三电阻（R3）上远离第一电阻（R1）的一端连接的稳压管（ZD2）；均连接在稳压管（ZD2）正极与IGBT发射极（IGBT-E）之间的第三二极管（D3）、第一电容（C1）、第四电阻（R4）；其中，第二电阻（R2）接输入电压，第三二极管（D3）的正极与IGBT发射极（IGBT-E）连接。
3.根据权利要求2所述的一种IGBT状态检测电路，其特征在于：所述故障驱动报警电路（3）包括：第一三极管（Q1），其基极和发射极分别连接稳压管（ZD2）正极、IGBT发射极（IGBT-E）；光耦芯片（U15），包括LED和光控三极管，所述LED负极与第一三极管（Q1）集电极连接，所述LED正极通过第五电阻（R5）接输入电压，所述光控三极管发射极接地且其集电极与发射极之间连接有第二电容（C2），其集电极还通过第六电阻（R6）接电源输入端（VCC），其集电极还作为IGBT状态信号输出端（IGBT－ERR）。
4.根据权利要求３所述的一种IGBT状态检测电路，其特征在于：所述光耦芯片（U15）的型号为TLP521-1。
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