CN201562034U

CN201562034U - 一种对igbt静态下短路保护和工作时频率跟踪检测的电路

Info

Publication number: CN201562034U
Application number: CN 200920237549
Authority: CN
Inventors: 郑绪成; 汪钊
Original assignee: Midea Group
Current assignee: Midea Group Co Ltd
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2009-10-20
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2019-10-20

Abstract

本实用新型涉及一种对IGBT静态下短路保护和工作时频率跟踪检测的电路，包括谐振电路、信号采样电路、两路比较电路、频率检测电路和中央处理器MCU。信号采样电路的输入端连接谐振电路的输出端，信号采样电路的输出端分别连接两路比较电路的输入端和频率检测电路的输入端，频率检测电路的输出端连接在两路比较电路中用于检测IGBT短路的任一比较器的负端，两路比较电路的输出端与中央处理器MCU连接。本实用新型可以在待机状态下对IGBT短路进行保护，在工作状态下对IGBT的工作频率进行跟踪检测，在出现短路或工作频率异常时，中央处理器MCU做出相应的保护，以防止元器件烧毁，提高整个系统的安全性和可靠性。

Description

一种对IGBT静态下短路保护和工作时频率跟踪检测的电路

技术领域

本实用新型涉及一种电磁炉中对IGBT静态下短路保护和工作时频率跟踪检测的电路，属于电磁炉电路改进的技术领域。

背景技术

目前电磁炉的工作电路基本上都是采用全桥或半桥的谐振电路，在谐振电路的工作过程中，后续电路中没有对其关键元器件IGBT进行工作频率的跟踪检测，在电磁炉待机状态下也没有对IGBT是否短路进行检测。如果在电磁炉工作过程中，没有对IGBT进行频率检测，若频率过高，会导致IGBT过热而烧坏；在电磁炉待机状态下，不对IGBT是否短路进行检测，如果其中一个IGBT短路或已损坏，那么一开机工作的时候，另一个IGBT就会出现短路而烧坏的情况。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷而提供一种安全可靠，灵敏性高的可对IGBT静态下短路保护和工作时频率跟踪检测的电路。

为了实现上述技术目的，本实用新型包括如下技术特征：一种对IGBT静态下短路保护和工作时频率跟踪检测的电路，其特征在于：包括谐振电路、信号采样电路、两路比较电路、频率检测电路和中央处理器MCU，信号采样电路的输入端连接谐振电路的输出端，信号采样电路的输出端分别连接两路比较电路的输入端和频率检测电路的输入端，频率检测电路的输出端连接在两路比较电路中用于检测IGBT短路的任一比较器的负端，两路比较电路的输出端与中央处理器MCU连接。

所述两路比较电路包括两个比较器U1、U2、电阻R4、R5、R12；电阻R4串接在输入信号Vin与比较器U1的正端之间，一个电压Vref1提供给比较器U1的负端，且电阻R12串接在电压Vref1与比较器U1的负端之间；电阻R5串接在输入信号Vin与比较器U2的负端之间，一个电压Vref2提供给比较器U2的正端。

所述的电压Vref1＜电压Vref2时，频率检测电路的输出端连接在比较器U2的负端，所述的电压Vref1＞电压Vref2时，频率检测电路的输出端连接在比较器U1的负端；所述的两路比较电路中两个比较器U1和U2的输出结果相与后输给中央处理器MCU。

所述的频率检测电路包括电阻R6、R7、R8、R9、R10、R11，电容C3，电解电容EC1，三极管Q1、Q2；其中电阻R6连接在输入信号和电容C3之间，电容C3另一端与三极管Q2的基极连接，电阻R7串接在电源Vcc与Q2的基极之间，电阻R8串接在电源Vcc与Q2的发射极之间。电阻R9串接在三极管Q2的集电极和电解电容EC1的正端，电解电容EC1的负端接地，电阻R10串接在电解电容EC1的正端与三极管Q1的基极之间，电阻R11并联接在三极管Q1的基极与发射极之间，三极管Q1的发射极接，三极管Q1的集电极接比较器U1或U2的负端。

本实用新型由于在电磁炉谐振电路之后的后续电路中增加了两路比较电路和频率检测电路，可以实现在电磁炉待机状态下对IGBT短路进行保护，在工作状态下对IGBT的工作频率进行跟踪检测，在出现短路或工作频率异常时，中央处理器MCU做出相应的保护，以防止元器件烧毁，提高整个系统的安全性和可靠性。

附图说明：

图1为本实用新型的电路原理框图；

图2为本实用新型实施例的电路原理图。

具体实施方式：

实施例：

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1、2所示，包括谐振电路、信号采样电路、两路比较电路、频率检测电路和中央处理器MCU。信号采样电路的输入端连接谐振电路的输出端，信号采样电路的输出端分别连接两路比较电路的输入端和频率检测电路的输入端，频率检测电路的输出端连接在两路比较电路中用于检测IGBT短路的任一比较器的负端，两路比较电路的输出端与中央处理器MCU连接。

本实施例中，以谐振电路采用半桥谐振的方案，电压Vref1＜Vref2，频率检测电路的输出端(即三极管Q1的集电极)连接在比较器U2的负端为例进行说明。谐振电路和信号采样电路为现有技术的常规电路，在此不做赘述。本实用新型工作原理如下：

在正常待机状态下IGBT1和IGBT2都没有短路时：

由于电容C1和C2的分压作用，中点电压Vmid(即MID端的电压)为输入信号Us电压的一半，Vmid＝Us/2；

在正常工作状态下，IGBT1和IGBT2交替开通，

①当IGBT1开通、IGBT2关断时，Vmid＝Us；

②当IGBT2开通、IGBT1关断时，Vmid＝0；

利用信号采样电路中的电阻R1，R2，R3对MID端的信号进行分压得到采样信号Vin，且Vin＝R1*Vmid/(R1+R2+R3)。

设置电压Vref1，Vref2，使R1*Us/(R1+R2+R3)＞Vref2＞R1*Vmid/(R1+R2+R3)＞Vref1＞0

现分待机状态和工作状态对工作原理进行说明：

一：待机状态

正常待机：IGBT1和IGBT2都没有出现短路，电容C1，C2对输入信号分压，即Vmid＝Us/2，根据上面对Vref1和Vref2的设置，可知Vref2＞Vin＞Vref1。采样信号为直流信号，电容C3有阻断直流信号的作用，所以无外界信号输入到三极管Q2的基极，Q2截止，无信号输入到Q1的基极，Q1也截止，Q1集电极的电压为采样信号电压Vin，因为Vin＜Vref2，所以比较器U2输出高电平。比较器U1的正端电压为Vin，负端电压为Vref1，因为Vref1＜Vin，比较器U1输出高电平，与比较器U2输出的高电平相与后依然为高电平输出给MCU，MCU在待机状态下检测到输入电压为高电平，则判断为IGBT1和IGBT2都没有短路。

待机状态下IGBT1短路、IGBT2良好：此时Vmid＝Us，则采样信号电压Vin＝R1*Vmid/(R1+R2+R3)根据Vref1，Vref2的设置和跟Us的关系可知，Vin＞Vref2＞Vref1，采样信号为直流信号，由1中的分析可知比较器U2的负端电压为Vin，因为Vin＞Vref2，所以比较器U2输出低电平。比较器U1的正端电压为Vin，因为Vin＞Vref1，所以比较器U1输出高电平，与比较器U2输出的低电平相与后输出低电平给MCU，当MCU在待机状态下检测到低电平，则判断IGBT1，IGBT2中有短路。

待机状态下IGBT2短路、IGBT1良好，或IGBT1和IGBT2都短路，此时Vmid＝0，比较器U1的正端电压为0，U1正端电压低于负端电压Vref1，比较器U1输出低电平。比较器U2的负端电压为0，负端电压低于正端电压Vref2，比较器U2输出高电平，比较器U2输出的高电平与比较器U1输出的低电平相与后输出低电平给MCU，在待机状态下，当MUC检测到低电平时，判断为IGBT1，IGBT2中有短路。

待机状态下，IGBT1和IGBT2都没有出现短路时，输入到MCU的信号为高电平，一旦输入到MCU的信号为低电平，则MCU判断有IGBT出现短路，MCU通过相应的控制信号禁止IGBT1和IGBT2开通，从而保护电路不受损坏。

二：工作状态

在工作状态下：IGBT1和IGBT2交替导通，当IGBT1导通时Vmid＝Us，当IGBT2导通时Vmid＝0，所以Vmid是高电平为Us、低电平为0且高低电平快速变化的交变信号，由于采样信号Vin与Vmid成线性比例关系，所以Vin也为高低电平快速变化的交变信号。根据上面说明Vin＝R1*Vmid/(R1+R2+R3)可知：当Vin为高电平时，Vref2＜Vin。

1.当IGBT1关断，IGBT2开通时，Vmid＝0，即Vin由高电平变化为低电平，即C3和R6连接的那端电压由高电平变为低电平，由于电容C3两端的电压不突变，所以C3和Q2基极连接的那端耦合出低电平，三极管Q2为导通状态，电流流过电阻R9一路为电解电容EC1充电，另一路流过电阻R10，R11，在电阻R11上产生一个电压为三极管Q1基极提供一个正向电压，Q1饱和导通，三极管Q1的发射极接地，即三极管Q1的发射极、集电极电压为0，又由于Q1的发射极和比较器U2的负端直接相连，所以U2的负端电压为0，比较器U2输出高电平。由于Vin由高电平变为低电平，所以比较器U1的正端电压为0，比较器U1输出低电平，与比较器U2相与后输出低电平给MCU.

2.当IGBT1开通，IGBT2关断时，Vmid＝Us，即Vin由低电平变化为高电平，C3和R6连接的那端电压由低电平变为高电平，为保持电容两端电压不突变，C3和Q2基极相连接的那端耦合出高电平，三极管Q2截止，无电流通过R9流出，但是由于在上一个动作1中，三极管Q2导通时对电解电容EC1充电，EC1上存储的能量足够维持三极管Q1在三极管Q2截止的整个周期中饱和导通，三极管Q1集电极-发射极电压为0，因为发射极接地，所以三极管Q1的集电极电压为0，即比较器U2的负端电压为0，所以在整个工作过程中Q1都处于导通状态，U2的负端始终为0，比较器U2始终输出高电平。由于采样电压由低电平变为高电平，所以U1正端电压为高电平，Vin＞Vref1，比较器U1输出的高电平与比较器U2输出的高电平相与后输出高电平给MCU。当IGBT1关断，IGBT2开通时重复动作1。

在工作状态下，不断重复上述动作，MCU读取单位时间内高或低电平的个数，即为IGBT1、IGBT2的工作频率。将这一工作频率与设定好的参考值范围进行比较。如果在参考值范围内，则认为工作正常，如果超出参考值范围，则认为电路存在异常，MCU就会切断电路，执行保护IGBT的动作。

Claims

1.一种对IGBT静态下短路保护和工作时频率跟踪检测的电路，其特征在于：包括谐振电路(1)、信号采样电路(2)、两路比较电路(3)、频率检测电路(4)和中央处理器MCU(5)，信号采样电路(2)的输入端连接谐振电路(1)的输出端，信号采样电路(2)的输出端分别连接两路比较电路(3)的输入端和频率检测电路(4)的输入端，频率检测电路(4)的输出端连接在两路比较电路(3)中用于检测IGBT短路的任一比较器的负端，两路比较电路(3)的输出端与中央处理器MCU(5)连接。

2.根据权利要求1所述的对IGBT静态下短路保护和工作时频率跟踪检测的电路，其特征在于：所述两路比较电路(3)包括两个比较器U1、U2、电阻R4、R5、R12；电阻R4串接在输入信号Vin与比较器U1的正端之间，一个电压Vref1提供给比较器U1的负端，且电阻R12串接在电压Vref1与比较器U1的负端之间；电阻R5串接在输入信号Vin与比较器U2的负端之间，一个电压Vref2提供给比较器U2的正端。

3.根据权利要求2所述的对IGBT静态下短路保护和工作时频率跟踪检测的电路，其特征在于：所述的电压Vref1＜电压Vref2时，频率检测电路(4)的输出端连接在比较器U2的负端，所述的电压Vref1＞电压Vref2时，频率检测电路(4)的输出端连接在比较器U1的负端；所述的两路比较电路中两个比较器U1和U2的输出结果相与后输给中央处理器MCU。

4.根据权利要求1所述的对IGBT静态下短路保护和工作时频率跟踪检测的电路，其特征在于：所述的频率检测电路(4)包括电阻R6、R7、R8、R9、R10、R11，电容C3，电解电容EC1，三极管Q1、Q2；其中电阻R6连接在输入信号和电容C3之间，电容C3另一端与三极管Q2的基极连接，电阻R7串接在电源Vcc与Q2的基极之间，电阻R8串接在电源Vcc与Q2的发射极之间。电阻R9串接在三极管Q2的集电极和电解电容EC1的正端，电解电容EC1的负端接地，电阻R10串接在电解电容EC1的正端与三极管Q1的基极之间，电阻R11并联接在三极管Q1的基极与发射极之间，三极管Q1的发射极接，三极管Q1的集电极接比较器U1或U2的负端。