CN104539275A - 一种igbt驱动短路保护阈值设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种IGBT驱动短路保护阈值设置方法，由比较器、外接电源、电阻R1、电阻R2、二极管及IGBT组成电网络，实时监测Vce电压；比较器反向端连接电位器；确定IGBT集极电流Ic的保护设定值；换算对应的集射极电压Vce设定值；通过调节电位器设定IGBT短路保护阈值电压。在不需要更换元器件的情况下，直接通过调节电位器设定保护阈值电压，从而调整IGBT的短路保护值。电压值的设定也不需要事先知道驱动芯片内部集成的恒流源的大小，不受内部恒流源的影响。

Description

一种IGBT驱动短路保护阈值设置方法

技术领域

本发明涉及一种IGBT驱动短路保护方法，具体说是一种IGBT驱动短路保护阈值设置方法。属于电子技术领域。

背景技术

现有的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的驱动芯片常采用通过检测IGBT集电极和发射极(C-E)间的电压来实现过流保护，根据集电极和发射极间的电压Vce与流过集电极电流Ic之间的关系，当Ic迅速上升，Vce也跟着上升，当Vce值上升到达保护点电压，那么驱动芯片就会自身实现软关断，同时将保护信号发送出来。通过监测Vce电压来实现短路保护的驱动芯片一般在内部集成有一个恒流源，通过该恒流源在外置电阻或电容产生的电压来设置保护点电压，通过调整外接电阻或电容的参数即可改变保护点的电压值。

典型的IGBT驱动电路原理如附图1所示，采用监测Vce电压的方法来实现对驱动功率器件IGBT的短路保护。图中通过Vce监测(Vce Monitoring)电路内部集成的恒流源以及外接的串联电阻网络来测量IGBT的Vce电压，在IGBT开通脉冲到来后经过一个响应时间开始检测Vce电压，当Vce大于预先设定的保护阈值Vth时，驱动芯片则视为监测到短路状态，同时立即送出一个相应的故障信号，在一定的延时时间后，驱动芯片将输入的驱动脉冲关掉，IGBT处于关断状态，从而实现对IGBT的短路保护。

IGBT驱动电路一般采用Vce监测电路内部集成的恒流源以及外接的串联电阻网络来测量IGBT的Vce电压，由于内部集成的恒流源是不能改变的，因此只能改变外接的串联电阻网络的阻值，恒流源流过不同的电阻阻值产生不同的电压来改变短路保护设定值的大小。现在很多驱动芯片的规格书中并没有将内部集成的恒流源的参数列举出来，因此无法直接通过相应的电阻计算出对应的Vce电压值的大小，也就不能准确的计算出对应的过流保护电流值的大小。

IGBT驱动电路中一般通过驱动芯片内部集成的恒流源流过外接串联电阻上产生的电压值作为过流保护值，在驱动芯片未列出内部恒流源的参数时，势必将无法准确知道特定电阻值所对应的电压值，也就无法准确知道对应的IGBT过电流保护值；且通过更换电阻值的大小来调整过电流保护值的方式非常不方便。

发明内容

本发明公开一种IGBT驱动短路保护阈值设置方法，针对现有技术中存在的问题，旨在采用直接设定电压值的方式来设定Vce电压保护阈值，在不需要更换元器件的情况下，即可调整Vce电压保护阈值，从而调整IGBT的短路保护值。

为此，本发明采用如下技术方案。

(1)由比较器、外接电源、电阻R1、电阻R2、二极管及IGBT组成电网络，实时监测Vce电压；比较器反向端连接电位器；

(2)确定IGBT集极电流Ic的保护设定值；

(3)换算对应的集射极电压Vce设定值；

(4)根据确定的Vce设定值，通过调节电位器设定比较器反相端电压，此电压即为IGBT短路保护阈值电压。

上述基本方案的基础上，具体地：

1)根据所用IGBT的规格书，查找换算集极电流Ic保护设定值对应的集射极电压Vce；

2)调节电位器，将保护阈值电压大小设定为Vce设定值和二极管导通压降的和。

当IGBT关断时，比较器同相端电压近似等于由电阻R1、电阻R2对外接电源的分压值，此电压应小于比较器反相端的设定电压，在此情况下比较器输出端输出低电平；当IGBT开通时，比较器同相端电压等于二极管管压降和Vce导通压降之和，当IGBT发生过流时，相应的Vce电压上升，比较器同相端电压也升高，当超过预先设定的反相端电压时，比较器翻转输出高电平，此时驱动芯片检测到比较器输出的高电平状态时，将外部输入的驱动脉冲进行封锁，同时给出相应的故障信号。

本发明方案通过调节电位器即可很方便的对IGBT相应短路电流大小对应的Vce电压阈值的调整，保护阈值的设定，直接通过调节电位器设定保护阈值电压即可，同时电压值的设定也不需要事先知道驱动芯片内部集成的恒流源的大小，不受内部恒流源的影响。

附图说明

本发明有如下附图：

图1典型的IGBT驱动电路原理简图。

图2本发明的原理图

图中标记分别表示：U1、U2—驱动芯片，U3、U4—比较器，VR1、VR2—电位器，Vcc1、Vcc2—外接电源，R1～R6—电阻，Q1、Q2—绝缘栅双极型晶体管IGBT。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图2所示，本发明采用比较器来实现Vce电压的监测。

通过比较器U3、外接电源Vcc1、电阻R1、电阻R2、二极管D1及IGBT Q1组成的电网络，来实时监测Vce电压，比较器反向端连接电位器；

通过调节电位器VR1设定比较器U3反相端的电压，此电压为IGBT短路保护电流值Ic对应的Vce电压值，通过查阅IGBT规格书中Ic-Vce关系曲线图即可得到。

当IGBT关断时，比较器U3同相端电压近似等于由电阻R1、电阻R2对Vcc1分压值，此电压应小于比较器U3反相端的设定电压，在此情况下比较器输出端输出低电平；

当IGBT开通时，比较器U3同相端电压等于二极管D1管压降和Vce导通压降之和，当IGBT发生过流时，相应的Vce电压上升，U3同相端电压也升高，当超过预先设定的反相端电压时，比较器U3翻转，输出高电平，此时驱动芯片U1检测到比较器U3输出的高电平状态时将外部输入的驱动脉冲进行封锁，同时给出相应的故障信号。

本发明方案通过调节电位器即可很方便的对IGBT相应短路电流大小对应的Vce电压阈值的调整，同时电压值的设定也不需要事先知道驱动芯片内部集成的恒流源的大小，不受内部恒流源的影响。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种IGBT驱动短路保护阈值设置方法，包括：

(1)由比较器、外接电源、电阻R1、电阻R2、二极管及IGBT组成电网络实时监测Vce电压；比较器反向端连接电位器；

(2)确定IGBT集极电流Ic的保护设定值；

(3)换算对应的集射极电压Vce设定值；

(4)根据确定的Vce设定值，通过调节电位器设定比较器反相端电压，此电压即为IGBT驱动短路保护阈值电压。

2.如权利要求1所述IGBT驱动短路保护阈值设置方法，其特征在于，根据所用IGBT的规格书，查找换算集极电流Ic保护设定值对应的集射极电压Vce。

3.如权利要求1所述IGBT驱动短路保护阈值设置方法，其特征在于，调节电位器，将保护阈值电压大小设定为Vce设定值和二极管导通压降的和。