CN202586313U - 绝缘栅双极型晶体管过流保护电路及感性负载控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种绝缘栅双极型晶体管过流保护电路及感性负载控制电路，其中绝缘栅双极型晶体管过流保护电路包括主控芯片、驱动控制电路、绝缘栅双极型晶体管、感性负载、电压检测电路及过流保护电路，电压检测电路的检测输入端与绝缘栅双极型晶体管的漏极连接，电压检测电路的检测输出端与主控芯片连接，过流保护电路连接于驱动控制电路和主控芯片之间。本实用新型能够减小绝缘栅双极型晶体管关断瞬间其集电极电流的下降速度，避免了在绝缘栅双极型晶体管的关断瞬间因绝缘栅双极型晶体管集电极电流的下降速度过快而产生过高的浪涌尖峰电压以导致绝缘栅双极型晶体管的烧毁。
Description
技术领域
本实用新型涉及过流保护技术领域，尤其涉及一种绝缘栅双极型晶体管过流保护电路及感性负载控制电路。
背景技术
由于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)绝缘栅双极型晶体管具有饱和压降低、载流密度大、驱动功率小及开关速度快等特点，其常常被应用于变频器、电机及压缩机等感性负载的控制领域。
图1是现有技术中的感性负载控制电路。如图1所示，该控制电路包括主控芯片101、驱动控制电路102、绝缘栅双极型晶体管103、感性负载104及用于为感性负载104提供工作电压的供电电源105。其中驱动控制电路102包括15V的工作电压输入端、第一三极管Q11、第二三极管Q12及第一电阻R11，第一三极管Q11的集电极与15V的工作电压输入端连接，其基极分别与第二三极管Q12的基极及主控芯片101连接，第一三极管Q11的发射极与第二三极管Q12的发射极连接，第二三极管Q12的集电极接地，第一电阻R11的一端与第一三极管Q11的发射极连接，其另一端与绝缘栅双极型晶体管103的栅极连接，绝缘栅双极型晶体管103的发射极接地，其集电极与感性负载104连接。
在绝缘栅双极型晶体管103的关断瞬间，绝缘栅双极型晶体管103的集电极电流迅速下降，也即在绝缘栅双极型晶体管103的关断瞬间，感性负载104上的电流迅速下降，然而当感性负载104的电流开始下降时，感性负载104将产生感生电动势来阻止其电流的下降，由感生电动势公式ε＝Ldi/dt可知，感性负载104在绝缘栅双极型晶体管103的关断瞬间所产生感生电动势ε的大小与其电流的下降速度成正比，即绝缘栅双极型晶体管103的集电极电流的下降速度越快，则感性负载104所产生的感生电动势ε就越大。由于绝缘栅双极型晶体管103本身的开关速率很快，使得在关断绝缘栅双极型晶体管103的瞬间，其集电极电流的下降速度很快，从而使得在绝缘栅双极型晶体管103的关断瞬间，其集电极将产生很高的浪涌尖峰电压，当该尖峰电压超过绝缘栅双极型晶体管103所能承受的电压阈值时，绝缘栅双极型晶体管103将会被损坏。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种在绝缘栅双极型晶体管的关断瞬间能减小其集电极电流的下降速度以避免绝缘栅双极型晶体管损坏的绝缘栅双极型晶体管过流保护电路及感性负载控制电路。
为了达到上述目的，本实用新型提出一种绝缘栅双极型晶体管过流保护电路，该绝缘栅双极型晶体管过流保护电路包括主控芯片、驱动控制电路、绝缘栅双极型晶体管及感性负载，还包括用于对所述绝缘栅双极型晶体管的漏极电压进行检测的电压检测电路及用于根据所述主控芯片发出的控制信号控制所述绝缘栅双极型晶体管的漏极电流的下降速度的过流保护电路，所述电压检测电路的检测输入端与所述绝缘栅双极型晶体管的漏极连接，所述电压检测电路的检测输出端与所述主控芯片连接，所述过流保护电路连接于所述驱动控制电路和所述主控芯片之间。
优选地，所述过流保护电路包括第三三极管及第二电阻，所述第三三极管的集电极与所述驱动控制电路连接，其基极与所述主控芯片连接，其发射极接地，所述第二电阻的一端与所述第三三极管的集电极连接，第二电阻的另一端接地。
优选地，所述驱动控制电路包括工作电压输入端、第一三极管、第二三极管及第一电阻，所述第一三极管的集电极与所述工作电压输入端连接，其基极分别与所述第二三极管的基极及所述主控芯片连接，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的发射极连接，所述第二三极管的集电极与所述过流保护电路连接，所述第一电阻的一端连接于所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的发射极之间，第一电阻的另一端与所述绝缘栅双极型晶体管的栅极连接。
优选地，所述过流保护电路中第三三极管的集电极与所述驱动控制电路中第二三极管的集电极连接。
优选地，所述绝缘栅双极型晶体管的源极接地，其集电极与所述感性负载连接。
优选地，所述电压检测电路的输入端与所述绝缘栅双极型晶体管的漏极连接，所述电压检测电路的输出端与所述主控芯片连接。
优选地，所述第三三极管为NPN三极管。
优选地，所述第一三极管为NPN三极管，所述第二三极管为PNP三极管。
优选地，所述驱动控制电路中工作电压输入端的电压为15V。
本实用新型还提出一种感性负载控制电路，所述感性负载控制电路包括绝缘栅双极型晶体管过流保护电路，所述绝缘栅双极型晶体管过流保护电路包括主控芯片、驱动控制电路、绝缘栅双极型晶体管及感性负载，还包括用于对所述绝缘栅双极型晶体管的漏极电压进行检测的电压检测电路及用于根据所述主控芯片发出的控制信号控制所述绝缘栅双极型晶体管的漏极电流的下降速度的过流保护电路，所述电压检测电路的检测输入端与所述绝缘栅双极型晶体管的漏极连接，所述电压检测电路的检测输出端与所述主控芯片连接，所述过流保护电路连接于所述驱动控制电路和所述主控芯片之间。
本实用新型提出的绝缘栅双极型晶体管过流保护电路，通过电压检测电路对电路中绝缘栅双极型晶体管的漏极电压进行检测，并将所检测到的电压信号输送给主控芯片，主控芯片根据该电压信号输出一控制信号给过流保护电路，过流保护电路根据该控制信号控制绝缘栅双极型晶体管集电极电流的下降速度，从而使得本实用新型能够减小绝缘栅双极型晶体管关断瞬间其集电极电流的下降速度，从而避免了在绝缘栅双极型晶体管的关断瞬间因绝缘栅双极型晶体管集电极电流的下降速度过快而产生过高的浪涌尖峰电压以导致绝缘栅双极型晶体管的烧毁。
附图说明
图1是现有技术中的感性负载控制电路；
图2是本实用新型绝缘栅双极型晶体管过流保护电路较佳实施例的电路结构示意图。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图2是本实用新型绝缘栅双极型晶体管过流保护电路较佳实施例的电路结构示意图。
参照图2，本实用新型绝缘栅双极型晶体管过流保护电路包括主控芯片201、驱动控制电路202、绝缘栅双极型晶体管203、感性负载204、供电电源205、电压检测电路206及过流保护电路207。
其中，供电电源205为感性负载204提供工作电压。驱动控制电路202包括15V的工作电压输入端、第一三极管Q1、第二三极管Q2及第一电阻R1。第一三极管Q1与第二三极管Q2组成绝缘栅双极型晶体管203的推挽驱动电路，该推挽驱动电路能够减少绝缘栅双极型晶体管203的输入阻抗。第一电阻R1为绝缘栅双极型晶体管203的限流电阻，第一电阻R1的存在使得在第一三极管Q1导通时，不会因导通瞬间的电流太大而损坏绝缘栅双极型晶体管203。本实用新型实施例中，第一三极管Q1为NPN三极管，第二三极管Q2为PNP三极管。
过流保护电路207包括第三三极管Q3及第二电阻R2。本实用新型实施例中，第三三极管Q3为NPN三极管。
具体的，驱动控制电路202中第一三极管Q1的集电极与15V的工作电压输入端连接，第一三极管Q1的基极分别与第二三极管Q2的基极及主控芯片201连接，第一三极管Q1的发射极与第二三极管Q2的发射极连接，第二三极管Q2的集电极与过流保护电路207中第三三极管Q3的集电极连接，第一电阻R1的一端连接于第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的发射极之间，第一电阻R1的另一端与绝缘栅双极型晶体管203的栅极连接。
过流保护电路207中第三三极管Q3的集电极与驱动控制电路202中第二三极管Q2的集电极连接，第三三极管Q3的基极与主控芯片201连接，第三三极管Q3的发射极接地，第二电阻R2的一端与第三三极管Q3的集电极连接，第二电阻R2的另一端接地。
本实用新型绝缘栅双极型晶体管过流保护电路的工作原理如下：电压检测电路206对绝缘栅双极型晶体管203的集电极电压进行检测，并将所检测到的电压信号输送给主控芯片201，主控芯片201根据电压检测电路206所检测到的电压信号输出相应的控制信号给过流保护电路207，过流保护电路207根据主控芯片201所输出的控制信号控制绝缘栅双极型晶体管203的集电极电流的下降速度。
具体的，正常情况下，第三三极管Q3与第二三极管Q2同时导通与截止。当绝缘栅双极型晶体管203关断时，则电压检测电路206所检测到的绝缘栅双极型晶体管3的集电极电压将超过预设电压值，此时，主控芯片201输出相应的控制信号(低电平)控制过流保护电路207中的第三三极管Q3为截止状态(此时，第二三极管Q2为导通状态)，使得绝缘栅双极型晶体管203内部的栅极电压依次通过第一电阻R1、第二三极管Q2的发射极、第二三极管Q2的集电极、第二电阻R2放电，从而使得绝缘栅双极型晶体管203的栅极电压缓慢下降，即相应地减小了绝缘栅双极型晶体管203的关断速率，从而减少了绝缘栅双极型晶体管203关断瞬间其集电极电流的下降速度，从而避免了在绝缘栅双极型晶体管203的关断瞬间因绝缘栅双极型晶体管203集电极电流的下降速度过快而产生过高的浪涌尖峰电压以导致绝缘栅双极型晶体管203的烧毁。
若在绝缘栅双极型晶体管203慢慢关断的过程中，电压检测电路206检测到绝缘栅双极型晶体管203的集电极电压未超过预设电压值，则主控芯片201重新输出相应的控制信号(高电平)给过流保护电路207中第三三极管Q3的基极，使第三三极管Q3导通，从而使电路恢复到正常工作状态。
本实用新型的有益效果是：由于本实用新型通过电压检测电路对电路中绝缘栅双极型晶体管的漏极电压进行检测，并将所检测到的电压信号输送给主控芯片，主控芯片根据该电压信号输出一控制信号给过流保护电路，过流保护电路根据该控制信号控制绝缘栅双极型晶体管集电极电流的下降速度，从而使得本实用新型能够减小绝缘栅双极型晶体管关断瞬间其集电极电流的下降速度，从而避免了在绝缘栅双极型晶体管的关断瞬间因绝缘栅双极型晶体管集电极电流的下降速度过快而产生过高的浪涌尖峰电压以导致绝缘栅双极型晶体管的烧毁。
本实用新型还提出一种感性负载控制电路，该感性负载控制电路包括绝缘栅双极型晶体管过流保护电路，其绝缘栅双极型晶体管过流保护电路的电路结构与上面所述绝缘栅双极型晶体管过流保护电路的电路结构相同，此处不再赘述。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种绝缘栅双极型晶体管过流保护电路，包括主控芯片、驱动控制电路、绝缘栅双极型晶体管及感性负载，其特征在于，还包括用于对所述绝缘栅双极型晶体管的漏极电压进行检测的电压检测电路及用于根据所述主控芯片发出的控制信号控制所述绝缘栅双极型晶体管的漏极电流的下降速度的过流保护电路，所述电压检测电路的检测输入端与所述绝缘栅双极型晶体管的漏极连接，所述电压检测电路的检测输出端与所述主控芯片连接，所述过流保护电路连接于所述驱动控制电路和所述主控芯片之间。
2.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管过流保护电路，其特征在于，所述过流保护电路包括第三三极管及第二电阻，所述第三三极管的集电极与所述驱动控制电路连接，其基极与所述主控芯片连接，其发射极接地，所述第二电阻的一端与所述第三三极管的集电极连接，第二电阻的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管过流保护电路，其特征在于，所述驱动控制电路包括工作电压输入端、第一三极管、第二三极管及第一电阻，所述第一三极管的集电极与所述工作电压输入端连接，其基极分别与所述第二三极管的基极及所述主控芯片连接，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的发射极连接，所述第二三极管的集电极与所述过流保护电路连接，所述第一电阻的一端连接于所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的发射极之间，第一电阻的另一端与所述绝缘栅双极型晶体管的栅极连接。
4.根据权利要求2或3所述的绝缘栅双极型晶体管过流保护电路，其特征在于，所述过流保护电路中第三三极管的集电极与所述驱动控制电路中第二三极管的集电极连接。
5.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管过流保护电路，其特征在于，所述绝缘栅双极型晶体管的源极接地，其集电极与所述感性负载连接。
6.根据权利要求5所述的绝缘栅双极型晶体管过流保护电路，其特征在于，所述电压检测电路的输入端与所述绝缘栅双极型晶体管的漏极连接，所述电压检测电路的输出端与所述主控芯片连接。
7.根据权利要求2所述的绝缘栅双极型晶体管过流保护电路，其特征在于，所述第三三极管为NPN三极管。
8.根据权利要求3所述的绝缘栅双极型晶体管过流保护电路，其特征在于，所述第一三极管为NPN三极管，所述第二三极管为PNP三极管。
9.根据权利要求3所述的绝缘栅双极型晶体管过流保护电路，其特征在于，所述驱动控制电路中工作电压输入端的电压为15V。
10.一种感性负载控制电路，其特征在于，所述感性负载控制电路包括权利要求1-9中任一项所述的绝缘栅双极型晶体管过流保护电路。
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