CN111059684A - 一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法、计算机可读存储介质及空调 - Google Patents

一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法、计算机可读存储介质及空调 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法、计算机可读存储介质及空调，所述防止功率半导体开关非饱和导通的方法，其特征在于，包括：获取功率导通开关的输入端和输出端之间的电压VCE和驱动频率F，根据所述电压VCE和所述驱动频率F调整功率导通开关的导通时间Ton。本发明通过在功率半导体开关导通时刻检测功率半导体开关输入端和输出端之间的电压VCE来判断饱和导通和非饱和导通状态，并根据电压VCE调整开关导通时间，避免功率开关器件因非饱和导通而损坏。

Description

一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法、计算机可读存 储介质及空调
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法、计算机可读存储介质及空调。
背景技术
功率开关器件（如MOSFET、IGBT）由于具有高输入阻抗和低饱和导通压降的特点，在电力电子电路中被广泛使用。由于功率开关器件是非理想器件，其工作过程伴随着能量的损耗，其中损耗主要包括导通损耗和开关损耗，一般情况下，开关器件导通时通常会流过很大的电流，由于导通电阻很小，通常是毫欧级别，所以导通损耗只占小部分能量。但是在实际应用中，由于厂家批量生产时，每个器件参数不可能完全一致，当来料参数（如Cge结电容、开启电压、开关延时等）偏差大的时候，在驱动频率较高或导通时间较短时，开关器件可能还未来得及完全导通就已经被关断，这时候器件可能会存在非饱和导通而导致损耗过大，产生瞬时的热积聚使器件烧坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法、计算机可读存储介质及空调，用于防止功率开关器件因非饱和导通而损坏。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法，包括：获取功率导通开关的输入端和输出端之间的电压VCE和驱动频率F，根据所述电压VCE和所述驱动频率F调整功率导通开关的导通时间Ton。
进一步地，所述功率导通开关具体为IGBT。
进一步地，当所述驱动频率F＞所述IGBT的驱动频率阈值x或所述导通时间Ton＜所述IGBT的最小导通时间Tonmin时，判断所述电压VCE是否大于所述IGBT的导通压降阈值y。
进一步地，当所述驱动频率F≤所述IGBT的驱动频率阈值x或所述导通时间Ton≥所述IGBT的最小导通时间Tonmin时，所述IGBT正常工作。
进一步地，当VCE＞y时，增加所述IGBT的导通时间Ton为Ton1。
进一步地，当导通时间Ton1＞所述IGBT的最大导通时间Tonmax时，关闭所述IGBT，并输出IGBT故障信号。
进一步地，所述电压VCE通过电压检测电路获取，所述电压检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C2、二极管D1，所述电容C2的一端连接所述IGBT的集电极且公共端连接所述电阻R2的一端，所述电容C2的另一端连接所述电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端连接所述IGBT的发射极且公共端连接所述电阻R1的另一端和地，所述电阻R2的另一端连接所述电阻R1的另一端且公共端连接所述电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端连接所述二极管D的正极且公共端连接控制芯片的一个端口，所述二极管D的负极连接所述控制芯片的供电端子IC_VCC。
进一步地，所述电压VCE=VR1*（R1+R2）/R1。
第二方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现第一方面所述的防止功率半导体开关非饱和导通的方法。
第三方面，本发明还提供一种空调，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现第一方面所述的防止功率半导体开关非饱和导通的方法。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法、计算机可读存储介质及空调，通过在功率半导体开关导通时刻检测功率半导体开关输入端和输出端之间的电压VCE来判断饱和导通和非饱和导通状态，并根据电压VCE调整开关导通时间，避免功率开关器件因非饱和导通而损坏。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的实施例1的防止功率半导体开关非饱和导通的方法的流程示意图。
图2是本发明的实施例1的防止功率半导体开关非饱和导通的方法的系统结构框图。
图3是本发明的实施例1的防止功率半导体开关非饱和导通的方法的检测电路结构示意图。
图4是本发明的实施例3的空调的系统PFC电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1，一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法。
如图1至3所示，本实施例的一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法，可以应用于IGBT或MOSFET等功率半导体开关，本实施例以IGBT为例进行说明，包括以下步骤：
步骤1：设定IGBT的驱动频率阈值x、导通压降阈值y、最大导通时间Tonmax、最小导通时间Tonmin，然后启动IGBT。
步骤2：读取IGBT的驱动频率F和导通时间Ton，当F>x或Ton<Tonmin时，则获取IGBT的集电极和发射极之间的电压VCE；当F≤x或Ton≤Tonmin时，IGBT正常工作。
电压VCE通过电压检测电路获取，电压检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C2、二极管D1，电容C2的一端连接IGBT的集电极且公共端连接电阻R2的一端，电容C2的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接IGBT的发射极且公共端连接电阻R1的另一端和地，电阻R2的另一端连接电阻R1的另一端且公共端连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接二极管D的正极且公共端连接控制芯片的一个端口，二极管D的负极连接控制芯片的供电端子IC_VCC。
控制芯片获取的电压为电阻R1两端的电压，经过内部计算后可以得到电压VCE，电压VCE通过以下公式获取：VCE=VR1*（R1+R2）/R1。
步骤3：当VCE＞y时，增加IGBT的导通时间Ton为Ton1，当VCE≤y时，IGBT正常工作。
步骤4：当增加了导通时间的Ton1＞Tonmax时，关闭IGBT，并输出IGBT故障信息，：当增加了导通时间的Ton1≤Tonmax时，执行步骤2。
本实施例的防止功率半导体开关非饱和导通的方法，通过在功率半导体开关导通时刻检测功率半导体开关输入端和输出端之间的电压VCE来判断饱和导通和非饱和导通状态，并根据电压VCE调整开关导通时间，避免功率开关器件因非饱和导通而损坏。
实施例2，一种计算机可读存储介质。
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现实施例1所述的防止功率半导体开关非饱和导通的方法。
实施例3，一种空调。
如附图4所示，本实施例还提供了一种空调，包括处理器、存储器和系统PFC电路，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现第一方面所述的防止功率半导体开关非饱和导通的方法。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法，其特征在于，包括：获取功率导通开关的输入端和输出端之间的电压VCE和驱动频率F，根据所述电压VCE和所述驱动频率F调整功率导通开关的导通时间Ton。
2.如权利要求1所述的一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法，其特征在于，所述功率导通开关具体为IGBT。
3.如权利要求2所述的一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法，其特征在于，当所述驱动频率F＞所述IGBT的驱动频率阈值x或所述导通时间Ton＜所述IGBT的最小导通时间Tonmin时，判断所述电压VCE是否大于所述IGBT的导通压降阈值y。
4.如权利要求2所述的一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法，其特征在于，当所述驱动频率F≤所述IGBT的驱动频率阈值x或所述导通时间Ton≥所述IGBT的最小导通时间Tonmin时，所述IGBT正常工作。
5.如权利要求3所述的一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法，其特征在于，当VCE＞y时，增加所述IGBT的导通时间Ton为Ton1。
6.如权利要求4所述的一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法，其特征在于，当导通时间Ton1＞所述IGBT的最大导通时间Tonmax时，关闭所述IGBT，并输出IGBT故障信号。
7.如权利要求2所述的一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法，其特征在于，所述电压VCE通过电压检测电路获取，所述电压检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C2、二极管D1，所述电容C2的一端连接所述IGBT的集电极且公共端连接所述电阻R2的一端，所述电容C2的另一端连接所述电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端连接所述IGBT的发射极且公共端连接所述电阻R1的另一端和地，所述电阻R2的另一端连接所述电阻R1的另一端且公共端连接所述电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端连接所述二极管D的正极且公共端连接控制芯片的一个端口，所述二极管D的负极连接所述控制芯片的供电端子IC_VCC。
8.如权利要求7所述的一种防止功率半导体开关非饱和导通的方法，其特征在于，所述电压VCE=VR1*（R1+R2）/R1。
9.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器调用时实现权利要求1至8任一项所述的防止功率半导体开关非饱和导通的方法。
10.一种空调，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器调用时实现权利要求1至8任一项所述的防止功率半导体开关非饱和导通的方法。
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