CN205565702U - 一种变频器igbt短路保护回路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种变频器IGBT短路保护回路，其在原有的变频器IGBT短路保护回路的基础上增设有用于提前降低IGBT的栅极电压或关闭IGBT的降栅极电压电路，此降栅极电压电路的输入端连接于短路饱和检测电路的输出端，此降栅极电压电路的输出端与驱动放大电路的输出端共同连接至IGBT的栅极。本实用新型的短路保护回路检测IGBT的Vds电压值，判断是否发生过电流短路，在程序执行关闭动作前，提前降低IGBT的栅极电压，在电流很小，很短时间内保护IGBT，很好地避免了由于外部输出短路造成IGBT模块损坏、影响正常工作、存在安全隐患等问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及变频器IGBT短路保护回路，具体是指一种提前降低栅极电压的短路保护回路。
背景技术
现有的变频器IGBT短路保护回路如图1所示，包括短路饱和检测电路、第一光耦隔离电路、CPU、缓冲器、第二光耦隔离电路、驱动放大电路和IGBT模块，短路饱和检测电路的输出端连接第一光耦隔离电路的输入端，短路饱和检测电路的采样端连接IGBT的漏极端(d)和源极端(s)，第一光耦隔离电路的输出端连接CPU的输入端，CPU的输出端依次连接缓冲器、第二光耦隔离电路、驱动放大电路和IGBT。这种变频器IGBT短路保护回路，通过检测IGBT的漏极-源极电压Vds的高低，构成短路保护回路，其作用是抑制IGBT的Id电流持续升高，避免因过电流发热或关闭时承受过高的Vds电压而损坏IGBT。在变频器实际使用中，特别是大功率IGBT模块，由于短路导致流过IGBT的漏极-源极电流急剧升高，然而由于短路保护的电路检测延时、响应延时，导致在这段时间内，IGBT模块承受的电流继续增大，由于IGBT承受的短路时间和电流大小的成反比关系，增加了损坏风险系数；且IGBT模块的米勒电容存在，在很高的Id电流情况下执行硬关闭，会导致很高的di/dt,漏极与源极承受很高的电压峰值，如果超过最大允许电压值就会损坏IGBT模块，导致整台变频器报废.有鉴于此，本发明人针对现有变频器短路保护回路存在的问题进行了深入研究，本案由此产生。
实用新型内容
本实用新型的目是在于提供一种变频器IGBT短路保护回路，其能够在变频器的IGBT发生短路时提高承受短路电流的能力，一方面可以保护器件，另一方面不用在短路电流值较低时执行关闭，减小di/dt引起过电压的问题。
为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
一种变频器IGBT短路保护回路，包括短路饱和检测电路、第一光耦隔离电路、CPU、缓冲器、第二光耦隔离电路、驱动放大电路和IGBT，短路饱和检测电路的输出端连接第一光耦隔离电路的输入端，短路饱和检测电路的采样端连接IGBT的漏极端和源极端，第一光耦隔离电路的输出端连接CPU的输入端，CPU的输出端依次连接缓冲器、第二光耦隔离电路、驱动放大电路和IGBT；还包括用于提前降低IGBT的栅极电压或关闭IGBT的降栅极电压电路，此降栅极电压电路的输入端连接于短路饱和检测电路的输出端，此降栅极电压电路的输出端与驱动放大电路的输出端共同连接至IGBT的栅极。
所述降栅极电压电路具有PNP第一晶体开关和NPN第二晶体开关，PNP第一晶体开关的基极连接于所述短路饱和检测回路的输出端，PNP第一晶体开关的集电极连接于NPN第二晶体开关的基极，NPN第二晶体开关的集电极连接所述IGBT的栅极。
采用上述方案后，本实用新型一种变频器IGBT短路保护回路，其在现有的短路保护电路的基础上，增加了降栅极电压电路，用于提前降低IGBT的栅极电压或关闭IGBT，增强耐短路电流的能力和提前保护器件。当变频器发生短路时，短路饱和检测电路动作，送Fault故障信号给CPU响应处理，然后输出执行关闭驱动放大电路，在此过程中，IGBT承受的短路电流急剧升高，在电流很高时执行关闭动作，关闭时间较长，且容易由于过高的di/dt产生过高的Vds电压尖峰，过高的电流在较长的时间内产生的热量和过高的di/dt产生过高的Vds电压尖峰,都是造成器件损坏的因素。此时利用降栅极电压电路与短路饱和检测电路结合，当短路饱和检测电路检测为短路时，一方面送Fault故障信号给CPU进行处理执行关闭动作，另一方面通过降栅极电压电路在较短时间和较小的Ids电流时执行关闭IGBT，由此避免了由于过高的电流在较长的时间内产生的热量和过高的di/dt产生过高的Vds电压尖峰损坏IGBT,确保了变频器的安全工作。
附图说明
图1是现有的变频器IGBT短路保护回路的电路原理框图；
图2是本实用新型的电路原理框图；
图3是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。
本实用新型的变频器IGBT短路保护回路与现有的变频器IGBT短路保护回路的区别在于：增设有用于提前降低IGBT的栅极电压或关闭IGBT的降栅极电压电路。
本实用新型一种变频器IGBT短路保护回路，如图2所示，包括短路饱和检测电路1、第一光耦隔离电路2、CPU 3、缓冲器4、第二光耦隔离电路5、驱动放大电路6和IGBT 7，短路饱和检测电路1的输出端连接第一光耦隔离电路2的输入端，短路饱和检测电路1的采样端连接IGBT 7的漏极端(d)和源极端(s)，第一光耦隔离电路2的输出端连接CPU 3的输入端，CPU 3的输出端依次连接缓冲器4、第二光耦隔离电路5、驱动放大电路6和IGBT 7。还包括用于提前降低IGBT 7的栅极电压或关闭IGBT 7的降栅极电压电路8，此降栅极电压电路8的输入端连接于短路饱和检测电路1的输出端，此降栅极电压电路8的输出端与驱动放大电路6的输出端共同连接至IGBT 7的栅极。
结合图3所示，降栅极电压电路8具有PNP第一晶体开关T1、NPN第二晶体开关T2、电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R8，PNP第一晶体开关T1的基极通过电阻R5连接于短路饱和检测回路1的比较器IC1的输出端，PNP第一晶体开关T1的集电极通过电阻R1连接于NPN第二晶体开关T2的基极，NPN第二晶体开关T2的集电极通过电阻R8连接IGBT 7(Q2)的栅极。当然，降低栅极电压电路8还可以为其他任意形式，只要能够检测短路并提前降低IGBT栅极电压即可。
本实用新型的变频器IGBT短路保护回路工作在两种状态：一种是无短路状态；二短路状态。
无短路状态时，IGBT饱和导通，Id电流小于额定电流，漏极-源级电压Vds电压低，比较器IC1的反向端电压Vin小于参考基准电压Vref,比较器输出端Vout为高电平，Fault故障信号和降栅极电压电路8不动作。
短路状态时，Id电流是IGBT额定电流的数倍，导致Vds电压的升高，大于Vref比较器的参考电压，短路饱和检测回路1的比较器IC1输出out为低电平，一路通过光耦PC1将Fault信号送给CPU(IC2)执行动作，关闭驱动的六相信号；另一路使降栅极电压电路8的PNP第一晶体开关T1和NPN第二晶体开关T2动作，将IGBT(Q2)的栅极电压降低，在IGBT(Q2)电流比较小的时刻执行关闭动作，直致CPU(IC2)的六相关闭信号到来结束动作。
上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
Claims (2)
1.一种变频器IGBT短路保护回路，包括短路饱和检测电路、第一光耦隔离电路、CPU、缓冲器、第二光耦隔离电路、驱动放大电路和IGBT，短路饱和检测电路的输出端连接第一光耦隔离电路的输入端，短路饱和检测电路的采样端连接IGBT的漏极端和源极端，第一光耦隔离电路的输出端连接CPU的输入端，CPU的输出端依次连接缓冲器、第二光耦隔离电路、驱动放大电路和IGBT；其特征在于：还包括用于提前降低IGBT的栅极电压或关闭IGBT的降栅极电压电路，此降栅极电压电路的输入端连接于短路饱和检测电路的输出端，此降栅极电压电路的输出端与驱动放大电路的输出端共同连接至IGBT的栅极。
2.根据权利要求1所述的一种变频器IGBT短路保护回路，其特征在于：所述降栅极电压电路具有PNP第一晶体开关和NPN第二晶体开关，PNP第一晶体开关的基极连接于所述短路饱和检测回路的输出端，PNP第一晶体开关的集电极连接于NPN第二晶体开关的基极，NPN第二晶体开关的集电极连接所述IGBT的栅极。
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