CN107370478A - Igbt驱动保护电路和家用电器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种IGBT驱动保护电路和家用电器。其中，IGBT驱动保护电路包括：MCU、驱动保护电路、浪涌保护电路和IGBT驱动电路；驱动保护电路的输出端和浪涌保护电路的输出端连接至MCU的同一个输入端口，IGBT驱动电路与MCU的输出端口连接；MCU用于判断输入输入端口的电压是否大于第一预设值；若是，则向IGBT驱动电路输出第一信号，以使IGBT驱动电路控制关断IGBT；驱动保护电路用于，在输入驱动保护电路的电压小于第二预设值时向输入端口输出第一电压；第一电压大于第一预设值。通过驱动保护电路和浪涌保护电路共用MCU的同一个输入端口，可以节省MCU的端口资源，提升端口利用率。

Description

IGBT驱动保护电路和家用电器
技术领域
本发明涉及家用电器技术领域，尤其涉及一种绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)驱动保护电路和家用电器。
背景技术
IGBT是电磁炉的重要组成部分，通常通过IGBT的驱动电路控制IGBT的开通与关断。当拔掉电磁炉插头或者电磁炉插头有松动时，会导致电磁炉内部工作电压不稳定。如果IGBT的驱动电路在驱动电压过低时开通IGBT，可能因为无法饱和导致IGBT损坏。
目前，为了实现电磁炉的掉电保护，通常会增加一个比较器电路。通过比较器电路判断IGBT驱动电路的驱动电压是否过低，在驱动电压过低时关断IGBT从而保护IGBT。而且，为了便于电磁炉内部微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)的控制，比较器电路需要与MCU的引脚连接。
但是，由于比较器电路需要与MCU的引脚连接，导致MCU的引脚资源更加紧缺。
发明内容
为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本发明提供一种IGBT驱动保护电路和家用电器，通过驱动保护电路和浪涌保护电路共用MCU的同一个输入端口，可以节省MCU的端口资源，提升端口利用率。
为了实现上述目的，本发明提供一种IGBT驱动保护电路，包括：MCU、驱动保护电路、浪涌保护电路和IGBT驱动电路；所述驱动保护电路的输出端和所述浪涌保护电路的输出端连接至所述MCU的同一个输入端口，所述IGBT驱动电路与所述MCU的输出端口连接，所述IGBT驱动电路用于连接IGBT；所述浪涌保护电路用于，对输入所述浪涌保护电路的电压进行采样，并向所述输入端口输出采样后的电压；所述MCU用于，判断输入所述输入端口的电压是否大于第一预设值；若是，则向所述IGBT驱动电路输出第一信号，以使所述IGBT驱动电路控制关断IGBT；若否，则向所述IGBT驱动电路输出第二信号，以使所述IGBT驱动电路控制开通IGBT；所述驱动保护电路用于，在输入所述驱动保护电路的电压小于第二预设值时向所述输入端口输出第一电压；所述第一电压大于所述第一预设值，所述输入所述驱动保护电路的电压等于所述IGBT驱动电路的供电电压。
如上所述的IGBT驱动保护电路，驱动保护电路和浪涌保护电路共用MCU上的同一个输入端口。当IGBT驱动电路的供电电压跌落到一定值时，驱动保护电路向MCU输出第一电压。通过MCU的判断可以使得IGBT驱动电路控制关断IGBT，保护了家用电器，且不需要占用MCU的紧缺端口资源，提升了MCU的端口利用率。
在本发明的一实施例中，所述驱动保护电路还用于：在输入所述驱动保护电路的电压大于所述第二预设值时不向所述输入端口输出电信号。
在本发明的一实施例中，所述驱动保护电路包括：稳压二极管、三极管、二极管、第一电阻、第二电阻和第一电容；所述第一电阻的一端和所述第一电容的一端均与所述稳压二极管的正极连接，所述第一电阻的另一端与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极分别与所述第二电阻的一端和所述二极管的正极连接，所述三极管的发射极和所述第一电容的另一端均接地；所述稳压二极管的负极与所述第二电阻的另一端连接后作为所述驱动保护电路的输入端；所述二极管的负极作为所述驱动保护电路的输出端。
在本发明的一实施例中，所述第一电阻为限流电阻。
在本发明的一实施例中，所述二极管为隔离二极管。
在本发明的一实施例中，所述浪涌保护电路包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二电容、第三电容和钳位二极管；所述第三电阻、所述第四电阻和所述第五电阻依次串联，所述第五电阻的一端接地，所述第二电容与所述第四电阻并联，所述第三电容与所述第五电阻并联，所述钳位二极管的正极连接在所述第四电阻与所述第五电阻之间，所述钳位二极管的负极与所述MCU的供电端口连接；所述第三电阻的一端作为所述浪涌保护电路的输入端，所述钳位二极管的正极作为所述浪涌保护电路的输出端。
在本发明的一实施例中，还包括开关电源模块，所述开关电源模块的第一输出接口与所述MCU的供电接口连接，所述开关电源模块的第二输出端口分别与所述驱动保护电路的输入端和所述IGBT驱动电路的供电接口连接；所述开关电源模块通过所述第一输出接口为所述MCU供电，通过所述第二输出接口为所述IGBT驱动电路供电。
本发明还提供一种家用电器，包括本发明任一实施例提供的IGBT驱动保护电路。
本发明的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的IGBT驱动保护电路的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的IGBT驱动保护电路的结构示意图。
附图标记说明：
11：MCU； 12：驱动保护电路；
13：浪涌保护电路； 14：IGBT驱动电路。
具体实施方式
图1为本发明实施例一提供的IGBT驱动保护电路的结构示意图。本实施例提供的IGBT驱动保护电路，可以应用于利用电磁感应原理加热的家用电器中，例如电磁加热电饭煲、电磁加热电压力锅、电磁炉等。如图1所示，本实施例提供的IGBT驱动保护电路，可以包括：MCU11、驱动保护电路12、浪涌保护电路13和IGBT驱动电路14。
驱动保护电路12的输出端和浪涌保护电路13的输出端连接至MCU11的同一个输入端口，IGBT驱动电路14与MCU11的输出端口连接，IGBT驱动电路14用于连接IGBT。
浪涌保护电路13用于，对输入浪涌保护电路13的电压进行采样，并向输入端口输出采样后的电压。
MCU11用于，判断输入输入端口的电压是否大于第一预设值。若是，则向IGBT驱动电路14输出第一信号，以使IGBT驱动电路14控制关断IGBT。若否，则向IGBT驱动电路14输出第二信号，以使IGBT驱动电路14控制开通IGBT。
驱动保护电路12用于，在输入驱动保护电路12的电压小于第二预设值时向输入端口输出第一电压。第一电压大于第一预设值，输入驱动保护电路12的电压等于IGBT驱动电路14的供电电压。
本实施例提供的IGBT驱动保护电路，在结构上，驱动保护电路12和浪涌保护电路13共用MCU11的一个输入端口，从而节省了MCU11的端口资源。
本实施例提供的IGBT驱动保护电路，工作原理如下：
对于浪涌保护，输入浪涌保护电路13的电压通常为市电电源经过整流后的脉动直流电压。浪涌保护电路13对该脉动直流电压进行采样获得采样后的电压，并将采样后的电压输出至MCU11的输入端口。MCU11将输入端口的输入电压与内部预设的第一预设值进行比对，向IGBT驱动电路14输出第一信号或者第二信号。具体的，当市电电源没有发生浪涌时，浪涌保护电路13输出的采样后的电压将低于第一预设值，MCU11向IGBT驱动电路14输出第二信号，使得IGBT驱动电路14可以控制开通IGBT，确保家用电器正常工作。当市电电源发生浪涌时，浪涌保护电路13输出的采样后的电压将高于第一预设值，MCU11向IGBT驱动电路14输出第一信号，使得IGBT驱动电路14可以控制关断IGBT，从而在发生浪涌时关断IGBT，保护家用电器。
输入驱动保护电路12的电压等于IGBT驱动电路14的供电电压。当IGBT驱动电路14的供电电压不足时，输入驱动保护电路12的电压将小于第二预设值，驱动保护电路12向输入端口输出第一电压，第一电压大于第一预设值。MCU11将输入端口的输入电压与内部预设的第一预设值进行比对。由于第一电压大于第一预设值，所以MCU11向IGBT驱动电路14输出第一信号，使得IGBT驱动电路14可以控制关断IGBT，从而在IGBT驱动电路14供电电压不足时关断IGBT，保护家用电器。
可见，本实施例提供的IGBT驱动保护电路，驱动保护电路和浪涌保护电路共用MCU上的同一个输入端口，MCU采用相同的判断机制。当IGBT驱动电路的供电电压跌落到一定值时，驱动保护电路向MCU输出第一电压。通过MCU的判断可以使得IGBT驱动电路控制关断IGBT，保护了家用电器，且不需要占用MCU的紧缺端口资源，提升了MCU的端口利用率。
需要说明的是，本实施例对于MCU11的型号和类型不做特别限定。可选的，MCU11可以通过芯片实现，MCU11的输入端口和输出端口为芯片上用于输入的引脚和用于输出的引脚。
需要说明的是，本实施例对于驱动保护电路12、浪涌保护电路13和IGBT驱动电路14的实现方式不做限定，可以为现有的任意一种实现相应功能的电路。
需要说明的是，本实施例对于第一预设值和第二预设值的取值不做限定，根据需要进行设置。例如，以电磁炉为例，IGBT驱动电路14的供电电压通常为15～20V，则第二预设值可以根据该电压范围设置。
其中，为了在IGBT驱动电路供电电压正常时不影响浪涌保护，驱动保护电路12还可以用于：
在输入驱动保护电路12的电压大于第二预设值时不向输入端口输出电信号。
可选的，本实施例提供的IGBT驱动保护电路，还可以包括开关电源模块。开关电源模块的第一输出接口与MCU11的供电接口连接，开关电源模块的第二输出端口分别与驱动保护电路12的输入端和IGBT驱动电路14的供电接口连接。
开关电源模块通过第一输出接口为MCU11供电，通过第二输出接口为IGBT驱动电路14供电。
需要说明，本实施例对于开关电源模块提供给MCU11的供电电压和提供给IGBT驱动电路14的供电电压的数值不做限定，根据需要进行设置。例如，以电磁炉为例，提供给MCU11的供电电压通常为5V。
本实施例提供了一种IGBT驱动保护电路，包括MCU、驱动保护电路、浪涌保护电路和IGBT驱动电路。本实施例提供的IGBT驱动保护电路，驱动保护电路和浪涌保护电路共用MCU上的同一个输入端口，MCU采用相同的判断机制。当IGBT驱动电路的供电电压跌落到一定值时，驱动保护电路向MCU输出第一电压。通过MCU的判断可以使得IGBT驱动电路控制关断IGBT，保护了家用电器，且不需要占用MCU的紧缺端口资源，提升了MCU的端口利用率。
图2为本发明实施例二提供的IGBT驱动保护电路的结构示意图。本实施例在图1所示实施例的基础上，提供了驱动保护电路和浪涌保护电路的一种具体实现方式。需要说明，本实施例对于电路中各个元件的取值不做限定。如图2所示，本实施例提供的IGBT驱动保护电路，可以包括：MCU11、驱动保护电路12、浪涌保护电路13和IGBT驱动电路14。
其中，驱动保护电路12可以包括：稳压二极管DW1、三极管Q1、二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1。
第一电阻R1的一端和第一电容C1的一端均与稳压二极管DW1的正极连接，第一电阻R1的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极分别与第二电阻R2的一端和二极管D1的正极连接，三极管Q1的发射极和第一电容C1的另一端均接地。
稳压二极管DW1的负极与第二电阻R2的另一端连接后作为驱动保护电路12的输入端。
二极管D1的负极作为驱动保护电路12的输出端。
其中，浪涌保护电路13可以包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第二电容C2、第三电容C3和钳位二极管D2。
第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5依次串联，第五电阻R5的一端接地，第二电容C2与第四电阻R4并联，第三电容C3与第五电阻R5并联，钳位二极管D2的正极连接在第四电阻R4与第五电阻R5之间，钳位二极管D2的负极与MCU11的供电端口连接。
第三电阻R3的一端作为浪涌保护电路13的输入端，钳位二极管D2的正极作为浪涌保护电路13的输出端。
本实施例提供的IGBT驱动保护电路，工作原理如下：
Vin为浪涌保护电路13的输入电压，一般为市电电源进行整流后的脉动直流电压。该脉动直流电压经第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5分压后，得到采样后的电压Va(即a点电压)。其中，第二电容C2与第四电阻R4并联，第二电容C2为加速电容。当输入电压Vin比较稳定时，第二电容C2不影响第四电阻R4的分压。当发生浪涌时，高脉冲浪涌信号频率很高，根据电容通高频、阻低频的高频特性，第二电容C2等效为一个电阻甚至短路，加速浪涌信号的通过。其中，第三电容C3与第五电阻R5并联，第三电容C3为滤波电容，用于滤除杂波干扰信号。其中，钳位二极管D2用于防止电压Va高出MCU11的最大工作电压，为MCU11提供保护。其中，VDD为MCU11的供电电压。
当市电电源没有发生浪涌时，脉动直流电压经第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5的分压后，电压Va将低于MCU11内部设置的第一预设值。MCU11向IGBT驱动电路14输出第二信号，使得IGBT驱动电路14可以控制开通IGBT，确保家用电器正常工作。
当市电电源发生浪涌时，高脉冲信号经第二电容C2迅速输入MCU11的输入端口，电压Va将高于MCU11内部设置的第一预设值。MCU11向IGBT驱动电路14输出第一信号，使得IGBT驱动电路14可以控制关断IGBT，从而在发生浪涌时关断IGBT，保护家用电器。
驱动保护电路12的输入电压标识为VCC，VCC等于IGBT驱动电路14的供电电压。
当VCC电压正常时，即VCC大于或者等于第二预设值时，VCC经稳压二极管DW1分压后，输入三极管Q1的基极。三极管Q1饱和导通，电压Vc(即c点电压)为三极管Q1的饱和导通电压，将低于电压Va，二极管D1截止。此时，驱动保护电路12不向MCU11输出任何电信号，家用电器正常工作，且不影响浪涌保护电路13的正常工作。其中，第一电阻R1用于限制通过三极管Q1的基极电流。第一电容C1为滤波电容，用于滤除杂波干扰信号。
当VCC降低至第二预设值以下时，稳压二极管DW1截止，三极管Q1截止。VCC经第二电阻R2、二极管D1，与第五电阻R5形成分压电路。电压Va迅速升高，将大于MCU11内部设置的第一预设值。此时，MCU11向IGBT驱动电路14输出第一信号，以使IGBT驱动电路14控制关断IGBT。从而在IGBT驱动电路14供电电压不足时关断IGBT，保护家用电器。
其中，第一电阻R1可以为限流电阻。
其中，二极管D1可以为隔离二极管。
本实施例提供的IGBT驱动保护电路，驱动保护电路和浪涌保护电路共用MCU的同一个输入端口。当IGBT驱动电路的供电电压跌落到一定值时，驱动保护电路动作，通过MCU的判断可以使得IGBT驱动电路控制关断IGBT，保护了家用电器。当IGBT驱动电路的供电电压在正常范围时，驱动保护电路不动作，不影响浪涌保护电路的正常工作。本实施例提供的IGBT驱动保护电路，节省了MCU的端口资源，提升了MCU的端口利用率，同时避免了对浪涌保护电路的影响。
本发明还提供一种家用电器，可以包括上述图1～图2任一实施例提供的IGBT驱动保护电路。
其中，IGBT驱动保护电路的实现原理与上述实施例相似，可以参见图1～图2所示实施例，此处不再赘述。
需要说明，本实施例对于家用电器的类型和型号不做限定，可以为利用电磁感应原理加热的任意类型和型号的家用电器，例如电磁加热电饭煲、电磁加热电压力锅、电磁炉等。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动保护电路，其特征在于，包括：微控制单元MCU(11)、驱动保护电路(12)、浪涌保护电路(13)和IGBT驱动电路(14)；所述驱动保护电路(12)的输出端和所述浪涌保护电路(13)的输出端连接至所述MCU(11)的同一个输入端口，所述IGBT驱动电路(14)与所述MCU(11)的输出端口连接，所述IGBT驱动电路(14)用于连接IGBT；
所述浪涌保护电路(13)用于，对输入所述浪涌保护电路(13)的电压进行采样，并向所述输入端口输出采样后的电压；
所述MCU(11)用于，判断输入所述输入端口的电压是否大于第一预设值；若是，则向所述IGBT驱动电路(14)输出第一信号，以使所述IGBT驱动电路(14)控制关断IGBT；若否，则向所述IGBT驱动电路(14)输出第二信号，以使所述IGBT驱动电路(14)控制开通IGBT；
所述驱动保护电路(12)用于，在输入所述驱动保护电路(12)的电压小于第二预设值时向所述输入端口输出第一电压；所述第一电压大于所述第一预设值，所述输入所述驱动保护电路(12)的电压等于所述IGBT驱动电路(14)的供电电压。
2.根据权利要求1所述的IGBT驱动保护电路，其特征在于，所述驱动保护电路(12)还用于：
在输入所述驱动保护电路(12)的电压大于所述第二预设值时不向所述输入端口输出电信号。
3.根据权利要求1所述的IGBT驱动保护电路，其特征在于，所述驱动保护电路(12)包括：稳压二极管、三极管、二极管、第一电阻、第二电阻和第一电容；
所述第一电阻的一端和所述第一电容的一端均与所述稳压二极管的正极连接，所述第一电阻的另一端与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极分别与所述第二电阻的一端和所述二极管的正极连接，所述三极管的发射极和所述第一电容的另一端均接地；
所述稳压二极管的负极与所述第二电阻的另一端连接后作为所述驱动保护电路(12)的输入端；
所述二极管的负极作为所述驱动保护电路(12)的输出端。
4.根据权利要求3所述的IGBT驱动保护电路，其特征在于，所述第一电阻为限流电阻。
5.根据权利要求3所述的IGBT驱动保护电路，其特征在于，所述二极管为隔离二极管。
6.根据权利要求3所述的IGBT驱动保护电路，其特征在于，所述浪涌保护电路(13)包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二电容、第三电容和钳位二极管；
所述第三电阻、所述第四电阻和所述第五电阻依次串联，所述第五电阻的一端接地，所述第二电容与所述第四电阻并联，所述第三电容与所述第五电阻并联，所述钳位二极管的正极连接在所述第四电阻与所述第五电阻之间，所述钳位二极管的负极与所述MCU(11)的供电端口连接；
所述第三电阻的一端作为所述浪涌保护电路(13)的输入端，所述钳位二极管的正极作为所述浪涌保护电路(13)的输出端。
7.根据权利要求1至6任一项所述的IGBT驱动保护电路，其特征在于，还包括开关电源模块，所述开关电源模块的第一输出接口与所述MCU(11)的供电接口连接，所述开关电源模块的第二输出端口分别与所述驱动保护电路(12)的输入端和所述IGBT驱动电路(14)的供电接口连接；
所述开关电源模块通过所述第一输出接口为所述MCU(11)供电，通过所述第二输出接口为所述IGBT驱动电路(14)供电。
8.一种家用电器，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动保护电路。
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