CN109613416A - 一种igbt模块及其驱动回路的检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置及方法，通过设置IGBT电源模块为IGBT模块提供安全的集电极电压，并为驱动回路的工作设置了驱动板电源模块、信号给定电路、信号反馈电路，能够实现IGBT模块及其驱动回路的简单、安全、可靠的检测，保证了检测人员的安全，提高了检测效率，同时节约了成本。

Description

一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置及方法

技术领域

本公开电力电子相关技术领域，具体的说，是涉及一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。但是由于电压或者电流不稳定等因素，导致IGBT容易发生爆炸，烧坏元器件，甚至造成人身伤害事故，因此需要对IGBT的驱动回路进行检测，现在还没有对IGBT的驱动回路的故障检测装置，大电流情况下硬关断IGBT可能会造成很高的dv/dt以及关断尖峰击穿，造成IGBT损坏，所以如果不进行驱动回路的检测，一旦回路或者硬件有故障，便会直接击穿IGBT造成爆炸事故。大大提高了IGBT模块的损坏率，因此，设计一种安全、可靠、简便的IGBT驱动回路检测装置势在必行。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置及方法，通过设置IGBT电源模块为IGBT模块提供安全的集电极电压，并为驱动回路的工作设置了驱动板电源模块、信号给定电路和信号反馈电路，能够实现IGBT模块及其驱动回路的简单、安全、可靠的检测，保证了检测人员的安全，提高了检测效率，同时节约了成本。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种或多个实施例提供了一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置，驱动回路为IGBT模块提供驱动信号，包括示波器、检测板和设置在检测板上的驱动板电源模块、信号给定电路、信号反馈电路、IGBT电源模块和IGBT输出电路；

所述驱动板电源模块用于与驱动回路连接为驱动回路提供交流电源；信号给定电路用于与驱动回路连接为驱动回路提供直流输入电压；信号反馈电路与驱动回路连接用于为驱动回路提供脉冲信号；所述IGBT电源模块用于与IGBT模块连接为IGBT模块提供安全工作电压，所述为IGBT模块提供工作电压范围为+15V-+30V；所述示波器用于测试IGBT模块或者驱动回路的输出端的信号，IGBT输出电路用于为IGBT模块的输出提供回路。

进一步的，所述信号给定电路包括依次连接的变压器、第一整流电路、第一滤波电容和第一可变电阻。

进一步的，所述可变电阻为数字变位器或者为滑线变阻器。

进一步的，所述信号给定电路可提供的直流电压范围为0-5V。

进一步的，所述IGBT电源模块包括依次连接的变压器、第二整流电路、第二滤波电容和第二断路器。

进一步的，信号反馈电路为驱动回路提供PWM脉冲信号。

进一步的，所述信号反馈电路包括干电池和第二可变电阻，所述干电池连接第二可变电阻的两个定端，第二可变电阻的动端连接到驱动回路的脉冲信号输入端，干电池的负极与驱动回路共地。

进一步的，所述信号反馈电路包括单片机芯片，通过单片机芯片的输入输出口输出PWM脉冲信号。

基于上述的一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤1：连接检测装置、IGBT模块及其驱动回路：连接待检测的驱动回路与IGBT模块，将驱动板电源模块、信号给定电路、信号反馈电路分别与驱动回路连接，IGBT电源模块、IGBT输出电路分别与IGBT模块连接；

步骤2：根据驱动回路的驱动能力调节信号给定电路的直流电压；

步骤3：接入电源，进行测试，将示波器连接IGBT模块的集电极或发射极，如果示波器显示为方波信号，则IGBT模块和驱动回路无故障，否则IGBT模块和驱动回路有故障。

进一步的，在步骤3判定IGBT模块和驱动回路有故障后还可以包括以下步骤：

将示波器连接驱动回路的驱动信号的输出端或者是IGBT模块的门极，如果示波器显示为方波信号，则驱动回路无故障，IGBT模块有故障；否则驱动回路有故障。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开的检测装置通过设置IGBT电源模块为IGBT模块提供安全的集电极电压，为IGBT模块提供了15V-30V的安全电压，避免了IGBT模块的击穿而造成爆炸事故，大大提高了设备检测的安全性。并为驱动回路的工作设置了驱动板电源模块、信号给定电路、信号反馈电路，能够实现IGBT模块及其驱动回路的简单、安全、可靠的检测，保证了检测人员的安全，提高了检测效率，同时节约了成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1是本公开的检测装置的电路图；

图2是本公开的检测装置的结构示意图；

图3是半桥模块的内部等效电路图；

其中：①、电位器W2，②、电位器W1，③、干电池，④、交流断路器，⑤、变压器，⑥、单相整流桥，⑦、直流为断路器，⑧、检测板。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

IGBT管包括门极G，集电极C和发射极E。

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图所示，一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置，驱动回路为IGBT模块提供驱动信号，包括示波器、检测板和设置在检测板上的驱动板电源模块、信号给定电路、信号反馈电路、IGBT电源模块和IGBT输出电路，所述驱动板电源模块用于与驱动回路连接为驱动回路提供交流电源，信号给定电路用于与驱动回路连接为驱动回路提供直流输入电压，信号反馈电路与驱动回路连接用于为驱动回路提供脉冲信号，所述IGBT电源模块用于与IGBT模块连接为IGBT模块提供工作电压，所述为IGBT模块提供工作电压范围为+15V-+30V，所述示波器用于测试IGBT模块或者驱动回路的输出端的信号。IGBT输出电路用于为IGBT模块的输出提供回路。本实施例IGBT输出电路为变压器T2，还可以是其他的接负载的电路。

图1中的PCB驱动板上设置了驱动回路的PCB板，本实施例可以进行检测的驱动回路可以是现有技术中的所有驱动回路，驱动回路的工作需要供电电源，需要放大的信号输入端，驱动信号可以为PWM信号，驱动回路接通供电电源在驱动回路中将信号输入端的信号放大，用于对IGBT模块的驱动。现有的许多驱动回路也包括各种芯片，可以为3846芯片，不同的驱动芯片的工作电压有可能不同，本公开还设置了驱动板电源模块P1，所述驱动板电源模块P1为驱动板上整流稳压模块提供0-19V交流电，通过PCB驱动板上的整流稳压模块为各种芯片的工作提供稳压输入。

本实施例的变压器可以选择为一个原边输入多个副边输出的变压器，如图1所示，所述信号给定电路包括依次连接的变压器T1、第一整流电路V1、第一滤波电容C2和第一可变电阻W1。

本实施例可变电阻W1可以为任意可提供可变电阻的器件，可以为数字变位器或者为滑线变阻器，数字变为器型号可以为：WDH22，变压器T1将交流市电变换后在副边输出低压的交流电，经过整流模块V1整流后输出直流电，经过滤波电容C2滤波，通过可变电阻W1调节直流电压的大小给驱动回路提供直流供电电压。可以调节使得所述信号给定电路可提供的直流电压范围为0-5V。

IGBT电源模块用于为IGBT模块提供工作电压，包括依次连接的变压器T1、第二整流电路V2、第二滤波电容C3和第二断路器F2。单相220V、50Hz交流电源经微断路器F1串接变压器交流侧的原边，变压器的副边输出交流电，副边输出交流电可以为12V-40V，交流电压输入到单相整流桥模块V2，整流桥模块的并联连接滤波电容C3，整流模块直流侧连接直流微型断路器F2，直流微型断路器F2控制电压输出。

信号反馈电路用于为驱动回路体用原始的需要放大的信号，可以为任意的脉冲信号，本实施例选用PWM脉冲信号，信号反馈电路为驱动回路提供PWM脉冲信号。

信号反馈电路可以通过电路实现，可以通过处理器进行输出。信号反馈电路可以包括单片机芯片，通过单片机芯芯片的输入输出口输出PWM脉冲信号。

作为进一步的改进信号反馈电路可以为如图1的电路结构：包括干电池和第二可变电阻W2，所述干电池连接第二可变电阻W2的两个定端，第二可变电阻的动端连接到驱动回路的脉冲信号输入端，干电池的负极与驱动回路共地。两节干电池串联来就可以输出高频电波。

基于上述的一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置的检测方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤1：连接检测装置、IGBT模块及其驱动回路：连接待检测的驱动回路与IGBT模块，将驱动板电源模块、信号给定电路、信号反馈电路分别与驱动回路连接，IGBT电源模块、IGBT输出电路分别与IGBT模块连接。

步骤2：根据驱动回路的驱动能力调节信号给定电路的直流电压。

步骤3：接入电源，进行测试，将示波器连接IGBT模块的集电极或发射极，如果示波器显示为方波信号，则IGBT模块和驱动回路无故障，否则IGBT模块和驱动回路有故障。

通过本步骤就可以判定，驱动回路或者IGBT模块有故障，如果是驱动回路或者IGBT模块集成的模块或者是设备中已连接的，可以判定为有故障直接剔除。采用本公开的检测装置由于在检测时尤其在电气设备的电路检测时断开电气设备的强电部分，为IGBT模块提供了15V-30V的安全电压，避免了IGBT模块的击穿而造成爆炸事故，大大提高了设备检测的安全性。电气设备可以为交流电机、变频器、开关电源。

为进一步确认故障的位置，在步骤3判定IGBT模块和驱动回路有故障后执行还可以包括以下步骤：

步骤(4)将示波器连接驱动回路的驱动信号的输出端或者是IGBT模块的门极，如果示波器显示为方波信号，则驱动回路无故障，IGBT模块有故障；否则驱动回路有故障。本步骤(4)实际检测的是驱动回路的输出信号，如果输出信号正确，说明驱动回路没有故障。

本公开的装置还适合于驱动电路和IGBT模块在连接之前的检测，例如驱动电路的生产或使用厂家或者是IGBT模块的生产或使用。

如果检测驱动回路，可以连接标准IGBT模块，标准IGBT模块是无故障可以正常工作的标准IGBT模块。如果进行IGBT模块的检测，可以连接标准驱动回路，标准驱动回路是无故障可以正常工作的标准驱动回路。

图1中的IGBT模块为半桥模块，内部包含了两个IGBT管，如图3所示为半桥模块的内部等效图，市场上不同的制造商的接线端子名称也有所不同，如C2E1可能会标识为E1C2，有的模块只在等效电路图上标识引脚编号等。

IGBT模块包括根据模块中集成的IGBT管的数量分为多种模块：单管模块也称1in1模块，内部只有一个IGBT管；半桥(Half bridge)模块也称为2in 1模块，内部只有2个IGBT管，可直接构成半桥电路，也可以用2个半桥模块构成全桥；全桥(Full bridge)模块也称为4in 1模块，内部只有4个IGBT管，可用于直接构成全桥电路；也可以用模块中的2个半桥电路并联构成电流规格大2倍的半桥模块。

当为图1中所示的驱动板和IGBT模块时，步骤3中示波器的测量点为C2E1点，步骤(4)中示波器的测量点为PCB驱动板上的G1、G2、G3、G4，同时也是IGBT模块内部的各IGBT管的门极。当测试单管IGBT模块时，步骤3中的示波器的连接点可以为IGBT管的集电极或者发射极。本公开的装置可以适用于所有的IGBT模块的测量，将示波器连接IGBT模块的对应输出端，或者连接IGBT模块的各个门极触发端逐一测试。

图2是本公开的装置实物结构示意图，图2中电位器W2①作为变阻器W2和干电池③按照图1的电路图连接后组成信号反馈电路，电位器W1②作为变阻器W1和单相整流桥⑥按照图1的电路图连接后组成信号给定电路；交流断路器④外接220V的交流市电为变压器5为本装置提供电能；单相整流桥⑥连接直流为断路器⑦按照图1的连接组成IGBT电源模块；将上述各部件安装固定在检测板⑧上。本实施例的装置使用一个单相整流桥⑥并联输出分别组成信号给定电路和IGBT电源模块，滤波电容直接根据需要选取连接。本公开的装置结构简单，成本低，携带方便，可在任意地点实现IGBT驱动回路和IGBT的检测，适用范围广。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置，驱动回路为IGBT模块提供驱动信号，其特征是：包括示波器、检测板和设置在检测板上的驱动板电源模块、信号给定电路、信号反馈电路、IGBT电源模块和IGBT输出电路；

所述驱动板电源模块用于与驱动回路连接为驱动回路提供交流电源；信号给定电路用于与驱动回路连接为驱动回路提供直流输入电压；信号反馈电路与驱动回路连接用于为驱动回路提供脉冲信号；所述IGBT电源模块用于与IGBT模块连接为IGBT模块提供安全工作电压；所述示波器用于测试IGBT模块或者驱动回路的输出端的信号，IGBT输出电路用于为IGBT模块的输出提供回路。

2.如权利要求1所述的一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置，其特征是：所述信号给定电路包括依次连接的变压器、第一整流电路、第一滤波电容和第一可变电阻。

3.如权利要求2所述的一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置，其特征是：所述可变电阻为数字变位器或者为滑线变阻器。

4.如权利要求1所述的一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置，其特征是：所述信号给定电路可提供的直流电压范围为0-5V。

5.如权利要求1所述的一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置，其特征是：所述IGBT电源模块包括依次连接的变压器、第二整流电路、第二滤波电容和第二断路器，为IGBT模块提供的工作电压范围为+15V-+30V。

6.如权利要求1所述的一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置，其特征是：信号反馈电路为驱动回路提供PWM脉冲信号。

7.如权利要求6所述的一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置，其特征是：所述信号反馈电路包括干电池和第二可变电阻，所述干电池连接第二可变电阻的两个定端，第二可变电阻的动端连接到驱动回路的脉冲信号输入端，干电池的负极与驱动回路共地。

8.如权利要求6所述的一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置，其特征是：所述信号反馈电路包括单片机芯片，通过单片机芯片的输入输出口输出PWM脉冲信号。

9.基于如权利要求1-8任一项所述的一种IGBT模块及其驱动回路的检测装置的检测方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤1：连接检测装置、IGBT模块及其驱动回路：连接待检测的驱动回路与IGBT模块，将驱动板电源模块、信号给定电路、信号反馈电路分别与驱动回路连接，IGBT电源模块、IGBT输出电路分别与IGBT模块连接；

步骤2：根据驱动回路的驱动能力调节信号给定电路的直流电压；

步骤3：接通断路器通电进行测试，将示波器连接IGBT模块的集电极或发射极，如果示波器显示为方波信号，则IGBT模块和驱动回路无故障，否则IGBT模块和驱动回路有故障。

10.如权利要求9所述的检测方法，其特征是：在步骤3判定IGBT模块和驱动回路有故障后还可以包括以下步骤：

将示波器连接驱动回路的驱动信号的输出端或者是IGBT模块的门极，如果示波器显示为方波信号，则驱动回路无故障，IGBT模块有故障；否则驱动回路有故障。