CN204758768U - 一种igbt过流故障检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种IGBT过流故障检测电路，包括控制器、参考电压电路、以及与所述控制器相接的与运算电路和串联在输入电路与输出电路之间的IGBT，所述与运算电路的输入端接有第一信号比较电路和第二信号比较电路，所述IGBT的集电极与所述第一信号比较电路的第一输入端之间接有过流检测电路，所述IGBT的门极与所述第二信号比较电路的第一输入端之间接有门极吸收抑制电路，所述第一信号比较电路的第二输入端和第二信号比较电路的第二输入端均与所述参考电压电路的信号输出端相接，本实用新型设计新颖，结构简单，成本低，检测IGBT过流故障精度高，适用多种型号IGBT的过流故障检测，吸收抑制门极瞬态高压，实用性强。
Description
技术领域
本实用新型属于故障检测技术领域，具体涉及一种IGBT过流故障检测电路。
背景技术
在现代的电力变换装置中均采用的是半导体开关管，尤其是针对高电压电力转换装置，一旦电路发生短路故障就要求保护电路迅速动作，在极短的时间内关断开关器件，如果不及时的关断开关管，就会导致整个电力设备的损坏，甚至对其他电气设备造成损害，极短的时间内控制开关管的关断会产生很高的过电压，进而使得开关管面临被击穿的危险，对于IGBT，导致IGBT的工作异常或失效有很多种因素，但是当引起异常的外部因素消失后，器件一般可以恢复到正常工作状态，但是内部击穿或烧毁IGBT所造成的损坏是永久性的，不能恢复；故障检测电路就是要在发生内部击穿之前，及时的发现故障，并加以控制保护，根据IGBT的工作特性，当发生过流故障时，IGBT的集电极和发射极之间压降较大，现有的IGBT过流故障检测电路能及时检测出过流信号，但是当控制器没有发出控制信号，或控制信号高低电平转换时瞬间加在IGBT门极上的大电压带来的误判断和无过压抑制保护导致的误导通现象，控制精度低，因此，必须综合考虑和设计电力转换装置中的保护电路，确保电流保护的可靠性。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种IGBT过流故障检测电路，其设计新颖合理，结构简单，成本低，检测IGBT过流故障精度高，适用多种型号IGBT的过流故障检测，吸收抑制门极瞬态高压，实用性强，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种IGBT过流故障检测电路，其特征在于：包括控制器、参考电压电路、以及与所述控制器相接的与运算电路和串联在输入电路与输出电路之间的IGBT，所述与运算电路的输入端接有第一信号比较电路和第二信号比较电路，所述IGBT的集电极与所述第一信号比较电路的第一输入端之间接有过流检测电路，所述IGBT的门极与所述第二信号比较电路的第一输入端之间接有门极吸收抑制电路，所述第一信号比较电路的第二输入端和第二信号比较电路的第二输入端均与所述参考电压电路的信号输出端相接；
所述过流检测电路包括光耦芯片U3和多个依次串联连接的二极管压降单元，所述光耦芯片U3的第1管脚经电阻R1和稳压二极管ZA1与+15V电源输出端相接，光耦芯片U3的第2管脚与所述多个依次串联连接的二极管压降单元的阳极相接，多个依次串联连接的二极管压降单元的阴极与IGBT的集电极相接，光耦芯片U3的第3管脚接地；
所述门极吸收抑制电路包括电阻R2、电容C1和二极管DA，所述电阻R2的一端与二极管DA的阴极和IGBT的门极的连接端相接，电阻R2的另一端与二极管DA的阳极和电容C1的一端的连接端相接，电容C1的另一端接地。
上述的一种IGBT过流故障检测电路，其特征在于：所述多个依次串联连接的二极管压降单元包括至少四个二极管。
上述的一种IGBT过流故障检测电路，其特征在于：所述参考电压电路包括稳压二极管ZA2和电阻R3，所述稳压二极管ZA2的阴极经电阻R3与+15V电源输出端相接，稳压二极管ZA2的阳极接地，稳压二极管ZA2的阴极和电阻R3的连接端为所述参考电压电路的信号输出端。
上述的一种IGBT过流故障检测电路，其特征在于：所述第一信号比较电路包括运放U1，所述运放U1的同相输入端分两路，一路与所述光耦芯片U3的第4管脚相接，另一路经电阻R4与+15V电源输出端相接；运放U1的输出端经电阻R5与运放U1的同相输入端相接，运放U1的反相输入端与所述参考电压电路的信号输出端。
上述的一种IGBT过流故障检测电路，其特征在于：所述第二信号比较电路包括运放U2，所述运放U2的同相输入端与电阻R2的另一端、二极管DA的阳极和电容C1的一端的连接端相接，运放U2的输出端经电阻R6与运放U2的同相输入端相接，运放U2的反相输入端与所述参考电压电路的信号输出端。
上述的一种IGBT过流故障检测电路，其特征在于：所述与运算电路包括与门AND，所述与门AND的一个输入端与所述运放U1的输出端相接，与门AND的另一个输入端与所述运放U2的输出端相接，与门AND的输出端与控制器的输入端相接。
上述的一种IGBT过流故障检测电路，其特征在于：所述控制器为单片机或ARM微控制器，所述单片机或ARM微控制器的输出端与所述IGBT的门极相接。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型过流检测电路中设置多个依次串联连接的二极管压降单元，由于IGBT的型号种类多样，每种型号的IGBT过流压降各有不同，可根据实际使用的IGBT灵活选择多个依次串联连接的二极管压降单元中串联的二极管的数目，适用范围广。
2、本实用新型通过设置门极吸收抑制电路，当高电平触发IGBT门极时，IGBT导通，电容C1充电，门极吸收抑制电路输出高电平，当低电平触发IGBT门极时，电容C1经二极管DA迅速放电，IGBT快速关断，灵敏度高，可靠稳定，使用效果好。
3、本实用新型设计新颖合理，结构简单，综合设计，可靠性高，操作简单，实用性强，便于推广使用。
综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构简单，成本低，检测IGBT过流故障精度高，适用多种型号IGBT的过流故障检测，吸收抑制门极瞬态高压，实用性强，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
附图标记说明:
1—IGBT；2—过流检测电路；3—门极吸收抑制电路；
4—参考电压电路；5-1—第一信号比较电路；
5-2—第二信号比较电路；6—与运算电路；
7—控制器。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括控制器7、参考电压电路4、以及与所述控制器7相接的与运算电路6和串联在输入电路与输出电路之间的IGBT1，所述与运算电路6的输入端接有第一信号比较电路5-1和第二信号比较电路5-2，所述IGBT1的集电极与所述第一信号比较电路5-1的第一输入端之间接有过流检测电路2，所述IGBT1的门极与所述第二信号比较电路5-2的第一输入端之间接有门极吸收抑制电路3，所述第一信号比较电路5-1的第二输入端和第二信号比较电路5-2的第二输入端均与所述参考电压电路4的信号输出端相接；
所述过流检测电路2包括光耦芯片U3和多个依次串联连接的二极管压降单元，所述光耦芯片U3的第1管脚经电阻R1和稳压二极管ZA1与+15V电源输出端相接，光耦芯片U3的第2管脚与所述多个依次串联连接的二极管压降单元的阳极相接，多个依次串联连接的二极管压降单元的阴极与IGBT1的集电极相接，光耦芯片U3的第3管脚接地；
所述门极吸收抑制电路3包括电阻R2、电容C1和二极管DA，所述电阻R2的一端与二极管DA的阴极和IGBT1的门极的连接端相接，电阻R2的另一端与二极管DA的阳极和电容C1的一端的连接端相接，电容C1的另一端接地。
本实施例中，所述多个依次串联连接的二极管压降单元包括至少四个二极管。
实际接线中，根据IGBT的型号种类及压降情况，当IGBT的集电极和发射极之间承受的压降较大时，光耦芯片U3的第2管脚Port端与连接端口P4连接，当IGBT的集电极和发射极之间承受的压降较小时，光耦芯片U3的第2管脚Port端与连接端口Pn连接，根据不同情况，光耦芯片U3的第2管脚Port端可灵活选择与连接端口P5或连接端口P(n-1)连接，灵活方便，适用性强。
本实施例中，所述参考电压电路4包括稳压二极管ZA2和电阻R3，所述稳压二极管ZA2的阴极经电阻R3与+15V电源输出端相接，稳压二极管ZA2的阳极接地，稳压二极管ZA2的阴极和电阻R3的连接端为所述参考电压电路4的信号输出端。
本实施例中，所述第一信号比较电路5-1包括运放U1，所述运放U1的同相输入端分两路，一路与所述光耦芯片U3的第4管脚相接，另一路经电阻R4与+15V电源输出端相接；运放U1的输出端经电阻R5与运放U1的同相输入端相接，运放U1的反相输入端与所述参考电压电路4的信号输出端。
本实施例中，所述第二信号比较电路5-2包括运放U2，所述运放U2的同相输入端与电阻R2的另一端、二极管DA的阳极和电容C1的一端的连接端相接，运放U2的输出端经电阻R6与运放U2的同相输入端相接，运放U2的反相输入端与所述参考电压电路4的信号输出端。
本实施例中，所述与运算电路6包括与门AND，所述与门AND的一个输入端与所述运放U1的输出端相接，与门AND的另一个输入端与所述运放U2的输出端相接，与门AND的输出端与控制器7的输入端相接。
本实施例中，所述控制器7为单片机或ARM微控制器，所述单片机或ARM微控制器的输出端与所述IGBT1的门极相接。
本实用新型使用时，当控制器7输出高电平触发IGBT1的门极，过流检测电路2中的光耦芯片U3的第2管脚连接多个依次串联连接的二极管压降单元导通，光耦芯片U3的第4管脚输出低电平送入到运放U1的同相输入端，参考电压电路4输出高电平送入到运放U1的反相输入端，运放U1的同相输入端电压低于运放U1的反相输入端电压，运放U1的输出端输出低电平送入与门AND的一个输入端，同时，IGBT1的门极高电平通过电阻R2为电容C1充电，运放U2的同相输入端为高电平，参考电压电路4输出高电平送入到运放U2的反相输入端，运放U2的输出端输出高电平送入与门AND的另一个输入端，与门AND输出低电平送入到控制器7中，电路工作正常；
当IGBT1发生过流故障时，控制器7输出高电平触发IGBT1的门极，IGBT1的集电极和发射极之间压降上升，过流检测电路2中的光耦芯片U3的第2管脚连接多个依次串联连接的二极管压降单元不能导通，光耦芯片U3的第4管脚为高电平送入到运放U1的同相输入端，参考电压电路4输出高电平送入到运放U1的反相输入端，运放U1的输出端输出高电平送入与门AND的一个输入端，同时，IGBT1的门极高电平通过电阻R2为电容C1充电，运放U2的同相输入端为高电平，参考电压电路4输出高电平送入到运放U2的反相输入端，运放U2的输出端输出高电平送入与门AND的另一个输入端，与门AND输出高电平，高电平信号输入到控制器7中，控制器7快速变换为低电平，控制器7输出的高低电平转换瞬间，电容C1放电通过二极管DA将电量释放，控制IGBT1及时关断保护；
当控制器7未触发IGBT1的门极，IGBT1不工作，过流检测电路2中的光耦芯片U3不导通，光耦芯片U3的第4管脚为高电平送入到运放U1的同相输入端，参考电压电路4输出高电平送入到运放U1的反相输入端，运放U1的输出端输出高电平送入与门AND的一个输入端，同时，电容C1不充电，运放U2的同相输入端为低电平，参考电压电路4输出高电平送入到运放U2的反相输入端，运放U2的同相输入端电压低于运放U2的反相输入端电压，运放U2的输出端输出低电平送入与门AND的另一个输入端，与门AND输出低电平送入到控制器7中，IGBT1检测不会损坏，电路功能完备，使用效果好。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种IGBT过流故障检测电路，其特征在于：包括控制器(7)、参考电压电路(4)、以及与所述控制器(7)相接的与运算电路(6)和串联在输入电路与输出电路之间的IGBT(1)，所述与运算电路(6)的输入端接有第一信号比较电路(5-1)和第二信号比较电路(5-2)，所述IGBT(1)的集电极与所述第一信号比较电路(5-1)的第一输入端之间接有过流检测电路(2)，所述IGBT(1)的门极与所述第二信号比较电路(5-2)的第一输入端之间接有门极吸收抑制电路(3)，所述第一信号比较电路(5-1)的第二输入端和第二信号比较电路(5-2)的第二输入端均与所述参考电压电路(4)的信号输出端相接；
所述过流检测电路(2)包括光耦芯片U3和多个依次串联连接的二极管压降单元，所述光耦芯片U3的第1管脚经电阻R1和稳压二极管ZA1与+15V电源输出端相接，光耦芯片U3的第2管脚与所述多个依次串联连接的二极管压降单元的阳极相接，多个依次串联连接的二极管压降单元的阴极与IGBT(1)的集电极相接，光耦芯片U3的第3管脚接地；
所述门极吸收抑制电路(3)包括电阻R2、电容C1和二极管DA，所述电阻R2的一端与二极管DA的阴极和IGBT(1)的门极的连接端相接，电阻R2的另一端与二极管DA的阳极和电容C1的一端的连接端相接，电容C1的另一端接地。
2.按照权利要求1所述的一种IGBT过流故障检测电路，其特征在于：所述多个依次串联连接的二极管压降单元包括至少四个二极管。
3.按照权利要求1所述的一种IGBT过流故障检测电路，其特征在于：所述参考电压电路(4)包括稳压二极管ZA2和电阻R3，所述稳压二极管ZA2的阴极经电阻R3与+15V电源输出端相接，稳压二极管ZA2的阳极接地，稳压二极管ZA2的阴极和电阻R3的连接端为所述参考电压电路(4)的信号输出端。
4.按照权利要求1所述的一种IGBT过流故障检测电路，其特征在于：所述第一信号比较电路(5-1)包括运放U1，所述运放U1的同相输入端分两路，一路与所述光耦芯片U3的第4管脚相接，另一路经电阻R4与+15V电源输出端相接；运放U1的输出端经电阻R5与运放U1的同相输入端相接，运放U1的反相输入端与所述参考电压电路(4)的信号输出端。
5.按照权利要求4所述的一种IGBT过流故障检测电路，其特征在于：所述第二信号比较电路(5-2)包括运放U2，所述运放U2的同相输入端与电阻R2的另一端、二极管DA的阳极和电容C1的一端的连接端相接，运放U2的输出端经电阻R6与运放U2的同相输入端相接，运放U2的反相输入端与所述参考电压电路(4)的信号输出端。
6.按照权利要求5所述的一种IGBT过流故障检测电路，其特征在于：所述与运算电路(6)包括与门AND，所述与门AND的一个输入端与所述运放U1的输出端相接，与门AND的另一个输入端与所述运放U2的输出端相接，与门AND的输出端与控制器(7)的输入端相接。
7.按照权利要求6所述的一种IGBT过流故障检测电路，其特征在于：所述控制器(7)为单片机或ARM微控制器，所述单片机或ARM微控制器的输出端与所述IGBT(1)的门极相接。
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| CN108957271A (zh) * | 2017-05-26 | 2018-12-07 | 许继集团有限公司 | 一种igbt驱动过流故障监测方法及装置 |
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