CN202978239U

CN202978239U - Igbt直通过流保护电路

Info

Publication number: CN202978239U
Application number: CN 201220665940
Authority: CN
Inventors: 冉朝容; 陈恒留
Original assignee: SHENZHEN JINGFUYUAN TECH Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN JINGFUYUAN TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-12-06

Abstract

本实用新型公开了一种IGBT直通过流保护电路，其包括：电压检测模块、电压比较模块、过流信号输出模块；其中电压检测模块连接IGBT的漏极和源极，用以采用IGBT漏极和源极间的电压信号；电压比较模块连接电压检测模块，将电压信号与预设电压值对比，并在电压信号值大于预设电压值时输出驱动信号；过流信号输出模块连接电压比较模块，放大驱动信号输出过流信号。与现有技术相比，本实用新型结构简单、性能优良、可靠性高、省电节能，所用元器件非常少、体积小、成本非常低，具有广阔的市场前景。

Description

IGBT直通过流保护电路

技术领域

本实用新型涉及大功率电源的保护电路，尤其涉及一种IGBT直通过流保护电路。

背景技术

在当代社会，随着科学技术的不断进步，对大功率UPS、逆变电源、交流电机、变频器、开关电源、光伏/风能逆变器的稳定性能要求越来越高。IGBT是上述设备的核心部件，它直接决定了电源产品的可靠性和使用寿命。但其本身容易被过流所烧毁，所以对IGBT进行过流保护是十分重要的任务。目前IGBT的驱动芯片（如HCPL316,332）虽自带有IGBT过流保护电路，但成本较高。业内亟需开发一种结构简单、性能优良、成本低廉的IGBT过流保护电路。

实用新型内容

本实用新型是要解决现有技术中IGBT过流保护电路结构复杂，价格高昂的缺陷，提出一种结构简单、性能优良、成本低廉的IGBT直通过流保护电路。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是设计一种IGBT直通过流保护电路，其包括：电压检测模块、电压比较模块、过流信号输出模块；其中电压检测模块连接IGBT的漏极和源极，用以采用IGBT漏极和源极间的电压信号；电压比较模块连接电压检测模块，将电压信号与预设电压值对比，并在电压信号值大于预设电压值时输出驱动信号；过流信号输出模块连接电压比较模块，放大驱动信号输出过流信号。

所述电压检测模块包括：连接IGBT控制极的同步信号端、连接IGBT漏极的信号输入端、连接IGBT源极的第一地端、串接在同步信号端与地端之间的第二电阻和第一电容、阳极连接第二电阻和第一电容的连接点阴极连接信号输入端的快恢复二极管、一端连接快恢复二极管阳极的第一电阻、一端连接第一电阻另一端的第三电阻，第三电阻另一端输出所述电压信号。

所述电压比较模块包括：第一电源端、第一地端、运算放大器，其中运算放大器同相输入端与第一电源端之间串联第四电阻和第五电阻，同相输入端与输出端之间接第六电阻，反相输入端接所述电压信号，输出端输出所述驱动信号；第四电阻和第五电阻的连接点与第一地端之间接有并联的稳压二极管和第三电容。

所述过流信号输出模块包括：第一电源端、第二电源端、第二地端、光电耦合器，其中光电耦合器的原边耦合连接第一电源端和所述运算放大器的输出端，光电耦合器副边的供电端连接第二电源端，副边的地端连接第二地端，副边的输出端输出所述过流信号。

所述第一电阻和第三电阻的连接点与第一地端之间连接一个吸收干扰模块，其由并联的第二电容和第三二极管组成，其中第三二极管的阳极接第一地端。

与现有技术相比，本实用新型结构简单、性能优良、可靠性高、省电节能，所用元器件非常少、体积小、成本非常低，具有广阔的市场前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作出详细的说明，其中：

图1为原理框图；

图2为较佳实施例的电路图。

具体实施方式

本实用新型揭示了一种IGBT直通过流保护电路，参看图1其包括：电压检测模块、电压比较模块、过流信号输出模块；其中电压检测模块连接IGBT的漏极和源极，用以采用IGBT漏极和源极间的电压信号；电压比较模块连接电压检测模块，将电压信号与预设电压值对比，并在电压信号值大于预设电压值时输出驱动信号；过流信号输出模块连接电压比较模块，放大驱动信号输出过流信号。图1和图2示出了单个IGBT的直通过流保护电路，逆变电路中一般有4个IGBT，每个IGBT都要配一套直通过流保护电路，最后每个直通过流保护电路输出的过流信号汇聚在一起，任一个IGBT直通过流，过流信号皆有效，有效的过流信号送到控制电路（图中未绘出），控制电路关闭PWM输出，从而达到保护IGBT的目的。

在较佳实施例中，电压检测模块包括：连接IGBT控制极的同步信号端、连接IGBT漏极的信号输入端、连接IGBT源极的第一地端、串接在同步信号端与地端之间的第二电阻R2和第一电容C1、阳极连接第二电阻和第一电容的连接点阴极连接信号输入端的快恢复二极管、串联的第一电阻R1和第三电阻R3，其中第一电阻R1接恢复二极管阳极，第三电阻输出所述电压信号。参看图2，同步信号端和IGBT控制极G接同一信号IGBT_PWM，IGBT_PWM由控制电路发出，幅值范围0伏到15伏。同步信号端和第一地端AGND分别接IGBT的漏极D和源极S，采样IGBT的VDS电压。快恢复二极管有两个串联的二极管D1、D2组成（在其它实施例中快恢复二极管用超快恢复二极管替代），当IGBT出现直通过流时，D1阳极的电压将会上升，继而向电压比较模块发出电压信号。正常IGBT_PWM驱动到来时，IGBT会经过一个过程才会完全的饱和，为防止VDS电压高而电路误触发，在D1阳极装设一延时电路，其由串接在同步信号端与地端之间的第二电阻R2和第一电容C1构成，延时正好防止在IGBT没有完全饱和，VDS电压高而引发的误触发，电路延时时间3us。电压信号经过串联的第一电阻R1和第三电阻R3送出。在本例中R1和R3的连接点与第一地端AGND之间连接一个吸收干扰模块，其由并联的第二电容C2和第三二极管D3组成，其中第三二极管D3的阳极接第一地端AGND。

在较佳实施例中，电压比较模块包括：第一电源端PWM_POWER、第一地端AGND、运算放大器，其中运算放大器同相输入端与第一电源端之间串联第四电阻和第五电阻，同相输入端与输出端之间接第六电阻，反相输入端接所述电压信号，输出端输出所述驱动信号；第四电阻和第五电阻的连接点与第一地端AGND之间接有并联的稳压二极管和第三电容。参看图2，第一电源端PWM_POWER连接15伏直流电，串联的第五电阻R5、第四电阻R4、第六电阻R6在运算放大器同相输入端形成分压，调节电阻比值既能调节所述预设电压值。当电压信号值高于预设电压值时，运算放大器U1-A翻转，输出驱动信号。第五电阻R5同时作为稳压二极管D4的输入限流电阻，R6为过流动作后回差电阻，其中D4的取值根据IGBT 导通后VDS电压值所决定。

在较佳实施例中，过流信号输出模块包括：第一电源端PWM_POWER、第二电源端+5V、第二地端GND、光电耦合器OT1，其中光电耦合器的原边发光二极管的阳极通过第七电阻R7连接第一电源端PWM_POWER，发光二极管的阴极连接运算放大器U1-A的输出端，光电耦合器副边的供电端连接第二电源端（该处接+5V直流电），副边的地端连接第二地端GND，副边的输出端输出所述过流信号。IGBT过流U1-A翻转后输出端电位由高变低，发光二极管导通发亮，副边的三极管导通，INV_OVER端电位拉低送出所述过流信号。需要指出OT1为高速光耦，其第二地端GND不能与原边的第一地端AGND共地。

具体实现时，在IGBT正常运行过程中，R1右端的电压被钳位在IGBT的导通压降上，当IGBT发生直通过流时，R1右端的电压被升高，导致U1-A的反相输入端的电压升高，当电压超过同相输入端的预设电压值后，U1-A翻转，光耦OT1动作，光耦输出一低电平（过流信号）至后级控制电路上，后级控制电路在收到此信号后马上关闭PWM输出，从而达到保护IGBT的目的。特别是在三电平拓扑结构的逆变电路中，后级控制电路（如DSP,CPLD）在收到此信号后可对关闭PWM的时序做处理（如内管延时关断），可以防止内管会因瞬间PWM关断而电流无法释放而损坏IGBT的危险。

本实用新型与驱动芯片过流检测相比，成本低廉，电路动作时间快，并且可以解决（如HCPL 316J）在检测到过流后瞬间全部关闭PWM输出（特别是在三电平拓扑结构），导致内管会因瞬间断电流无法释放而损坏IGBT的危险。

以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。

Claims

1.一种IGBT直通过流保护电路，其特征在于，包括：电压检测模块、电压比较模块、过流信号输出模块；其中

电压检测模块连接IGBT的漏极和源极，用以采用IGBT漏极和源极间的电压信号；

电压比较模块连接电压检测模块，将电压信号与预设电压值对比，并在电压信号值大于预设电压值时输出驱动信号；

过流信号输出模块连接电压比较模块，放大驱动信号输出过流信号。

2.如权利要求1所述的IGBT直通过流保护电路，其特征在于，所述电压检测模块包括：连接IGBT控制极的同步信号端、连接IGBT漏极的信号输入端、连接IGBT源极的第一地端、串接在同步信号端与地端之间的第二电阻和第一电容、阳极连接第二电阻和第一电容的连接点阴极连接信号输入端的快恢复二极管、一端连接快恢复二极管阳极的第一电阻、一端连接第一电阻另一端的第三电阻，第三电阻另一端输出所述电压信号。

3.如权利要求2所述的IGBT直通过流保护电路，其特征在于，所述电压比较模块包括：第一电源端、第一地端、运算放大器，其中

运算放大器同相输入端与第一电源端之间串联用以调节预设电压值的第四电阻和第五电阻，同相输入端与输出端之间接第六电阻，反相输入端接所述电压信号，输出端输出所述驱动信号；第四电阻和第五电阻的连接点与第一地端之间接有并联的稳压二极管和第三电容。

4.如权利要求3所述的IGBT直通过流保护电路，其特征在于，所述过流信号输出模块包括：第一电源端、第二电源端、第二地端、光电耦合器，其中光电耦合器的原边耦合连接第一电源端和所述运算放大器的输出端，光电耦合器副边的供电端连接第二电源端，副边的地端连接第二地端，副边的输出端输出所述过流信号。

5.如权利要求4所述的IGBT直通过流保护电路，其特征在于，所述第一电阻和第三电阻的连接点与第一地端之间连接一个吸收干扰模块，其由并联的第二电容和第三二极管组成，其中第三二极管的阳极接第一地端。