CN205584158U - Igbt过流信号锁存电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种IGBT过流信号锁存电路，包括箝位电路、过流信号输入二极管、迟滞比较器和控制器；箝位电路连接在电源正极与迟滞比较器的输入端之间并将输入端电平箝位在迟滞区域内；过流信号通过过流信号输入二极管连接迟滞比较器的输入端；迟滞比较器的输出端输出信号，并输入到控制器。本实用新型采用迟滞比较器对IGBT模块产生并马上被封锁的过流信号进行锁存，并将锁存结果输入控制器，因此能够对IGBT模块的过流信号进行实时识别；通过箝位电路将迟滞比较器的输入端电平箝位在迟滞区域内，因此能够方便的对箝位电平进行调整，适用于各类型的供电电源或IGBT模块；本实用新型成本低廉，电路简单可靠，适用面极广。
Description
技术领域
本实用新型具体涉及一种IGBT过流信号锁存电路。
背景技术
随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，电力电子技术已经得到了长足的和飞速的发展。
IGBT又叫绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统，如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
随着IGBT模块的广泛应用，对于IGBT的保护也已经成为了IGBT应用时的不可或缺的部分：IGBT过流保护信号是IGBT驱动电流必不可少的部分。IGBT过流信号发生时，需要控制系统快速封锁IGBT驱动信号，实现IGBT的保护，考虑到保护的可靠性和实时性，一般过流信号不会经过CPU处理后进行保护，而是直接通过硬件电路或CPLD实现，以此大多情况下IGBT过流信号不会进入CPU。
同时，由于大部分IGBT驱动电路采用15V电源供电，因此IGBT提供的过流信号也是15V的电平信号。而一般锁存器采用的是通用的数字锁存器，其供电电源均低于此电压，因此IGBT的过流信号无法与常用的数字锁存器进行直接兼容。
此外，由于IGBT模块其他保护电路的存在，因此在IGBT发生过流状态时，IGBT的驱动信号会被立刻关断或封锁，此时保护信号会随着IGBT驱动信号的封锁立即消失，这也非常不利于开发调试人员和工程技术人员进行问题分析排查。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种成本低廉、电路简单可靠、而且能够实时识别IGBT过流信号的IGBT过流信号锁存电路。
本实用新型提供的这种IGBT过流信号锁存电路，包括箝位电路、过流信号输入二极管、迟滞比较器和控制器；箝位电路连接在电源正极与迟滞比较器的输入端之间，将迟滞比较器的输入端电平箝位在迟滞区域内；IGBT模块的过流信号通过过流信号输入二极管与迟滞比较器的输入端连接；迟滞比较器的输出端根据输入端的电平的大小输出信号，并输入到控制器。
所述的IGBT过流信号锁存电路还包括箝位二极管；控制器的I/O端口与箝位电路的输出端直接连接，并通过箝位二极管连接到迟滞比较器的输入端；控制器通过将I/O端口置低电平从而重置迟滞比较器输出端的电平信号，保证IGBT过流信号锁存电路的重复使用。
所述的IGBT过流信号锁存电路还包括上电复位电路；上电复位电路连接在箝位二极管的输入端与地之间，用于电路上电时将锁存电路复位，保证电路能够锁存过流信号。
所述的IGBT过流信号锁存电路还包括状态指示电路；状态指示电路包括指示灯和指示灯限流电阻，电源正极通过指示灯和指示灯限流电阻连接到迟滞比较器的输出端；指示灯在IGBT模块产生过流信号时点亮，用于指示IGBT模块已经产生了过流保护信号。
所述的箝位电路为电阻串联分压电路。
所述的迟滞比较器为施密特触发器。
所述的上电复位电路为RC串联电路。
所述的将迟滞比较器的输入端电平箝位在迟滞区域内，为将迟滞比较器的输入端电平箝位在5V~10V。
本实用新型提供的这种IGBT过流信号锁存电路，采用迟滞比较器对IGBT模块产生并马上被封锁的过流信号进行锁存，并将锁存结果输入控制器，因此本实用新型能够对IGBT模块的过流信号进行实时识别；此外，通过指示灯对IGBT模块产生的过流信号进行显示，更加简单便捷的为使用者提供了参考；最后，通过箝位电路将迟滞比较器的输入端电平箝位在迟滞区域内，因此本实用新型能够方便的对箝位电平进行调整，适用于各类型的供电电源或IGBT模块。本实用新型成本低廉，电路简单可靠，而且能够实时识别IGBT过流信号，适用面极广。
附图说明
图1为本实用新型的功能模块图。
图2为本实用新型的一种实施例的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示为本实用新型的功能模块图：本实用新型提供的这种IGBT过流信号锁存电路，包括箝位电路、过流信号输入二极管、迟滞比较器、控制器、箝位二极管、上电复位电路和状态指示电路；箝位电路连接在电源正极与迟滞比较器的输入端之间，将迟滞比较器的输入端电平箝位在迟滞区域内；IGBT模块的过流信号通过过流信号输入二极管与迟滞比较器的另一输入端连接；迟滞比较器的输出端根据输入端的电平的大小输出迟滞的比较信号，并输入到控制器；控制器的I/O端口与箝位电路的输出端直接连接，并通过箝位二极管连接到迟滞比较器的输入端；控制器通过将I/O端口置低电平从而重置迟滞比较器输出端的电平信号，保证IGBT过流信号锁存电路的重复使用；上电复位电路连接在箝位二极管的输入端与地之间，用于电路上电时将锁存电路复位，保证电路能够锁存过流信号，同时还可用于对输入到箝位二极管的电平信号进行滤波；状态指示电路包括指示灯和指示灯限流电阻，电源正极通过指示灯和指示灯限流电阻连接到迟滞比较器的输出端；指示灯在IGBT模块产生过流信号时点亮，用于指示IGBT模块已经产生了过流保护信号。
所述的箝位电路可以采用电阻串联分压电路或者滑动变阻器、运放等构成参考电压产生电路，只要电路能够稳定的输出一路箝位电压信号（或参考电压）即可。所述的上电复位电路用于电路上电时产生一次清零信号对电路进行复位。所述的状态指示电路可以采用指示灯、报警器等类似功能的指示电路。由于IGBT模块在正常情况下不会存在过流信号，而IGBT模块一旦出现过流故障，则IGBT模块的过流信号将立刻产生，由于IGBT模块自身或外部存在保护模块，IGBT的保护模块会在IGBT过流时立即封锁或关断IGBT的驱动信号，此时IGBT模块的过流信号将立即消失；迟滞比较器的作用就在于采用迟滞比较器的迟滞特性将IGBT模块产生且很快消失的过流信号进行锁存，从而保证控制器能够识别和指示该信号；迟滞比较器可以采用施密特触发器。
如图2所示为本实用新型的一种实施例的电路原理图：在该实施例中，电阻R1和R2构成箝位电路，采用电阻分压的形式形成箝位电平；电阻R3和电容C1构成上电复位电路（RC串联电路）；二极管D1为箝位二极管，二极管D2为过流信号输入二极管，U1采用逻辑特性为非的施密特触发器完成迟滞比较器的作用；发光二极管D3和电阻R4构成状态指示电路；由于IGBT模块采用+15V电源构成驱动信号，因此IGBT模块的过流信号也为高电平为+15V的数字信号；+15V电源通过箝位电路输出箝位电平（在本实施例中，箝位电平控制在5V~10V之间），控制器输出的清零信号直接连接到箝位二极管输入端，箝位二极管输入端同时连接一个RC串联电路进行上电复位；箝位电平信号和控制器输出的清零信号同时通过箝位二极管连接到施密特触发器的输入端；IGBT模块的过流信号也通过过流信号输入二极管连接到施密特触发器的输入端；施密特触发器的输出端直接连接到控制器，同时也通过发光二极管构成的状态指示电路与电源正极连接。
当IGBT模块的过流信号由低电平变为高电平时，过流信号输入二极管导通，箝位二极管截止，此时施密特触发器输入端电压大于10V，施密特触发器输出低电平，此时指示灯亮，施密特触发器输出的信号到控制器，控制器检测该输出信号为低电平，从而知道IGBT模块发生了过流故障。当IBGT模块的过流信号由于IGBT驱动信号被封锁，此时IBGT模块的过流信号会立即变为低电平，当该过流信号小于9.3V时，过流信号输入二极管截止，箝位二极管导通，施密特触发器输入被钳位在9.3V左右，此时施密特触发器输出仍为低电平，即施密特触发器输出的信号仍然为低电平，此时指示灯不灭，从而实现了IBGT模块的过流信号锁存。
当需要清除锁存的信号时，控制器在控制器清零信号端提供一个低电平信号，此时箝位二极管截止，施密特触发器的输入端为低电平，此时施密特触发器的输出端变为高电平，指示灯灭。此时，当下次IBGT模块的过流保护信号再次被激发时，本实用新型提供的电路可以再次实现锁存功能。
本实用新型采用施密特触发器作为迟滞比较器，原因在于：由于一个IGBT模块包括两路IGBT驱动信号和两路IGBT过流信号，因此采用目前市面上典型的施密特触发器，如CD40106等，即可完成IGBT模块的驱动信号整形、保护信号锁存功能，节约了电路成本。
Claims (8)
1. 一种IGBT过流信号锁存电路，其特征在于包括箝位电路、过流信号输入二极管、迟滞比较器和控制器；箝位电路连接在电源正极与迟滞比较器的输入端之间，将迟滞比较器的输入端电平箝位在迟滞区域内；IGBT模块的过流信号通过过流信号输入二极管与迟滞比较器的输入端连接；迟滞比较器的输出端根据输入端的电平的大小输出信号，并输入到控制器。
2. 根据权利要求1所述的IGBT过流信号锁存电路，其特征在于还包括箝位二极管；控制器的I/O端口与箝位电路的输出端直接连接，并通过箝位二极管连接到迟滞比较器的输入端；控制器通过将I/O端口置低电平从而重置迟滞比较器输出端的电平信号，保证IGBT过流信号锁存电路的重复使用。
3. 根据权利要求1所述的IGBT过流信号锁存电路，其特征在于还包括上电复位电路；上电复位电路连接在箝位二极管的输入端与地之间，用于电路上电时将锁存电路复位，保证电路能够锁存过流信号。
4. 根据权利要求1所述的IGBT过流信号锁存电路，其特征在于还包括状态指示电路；状态指示电路包括指示灯和指示灯限流电阻，电源正极通过指示灯和指示灯限流电阻连接到迟滞比较器的输出端；指示灯在IGBT模块产生过流信号时点亮，用于指示IGBT模块已经产生了过流保护信号。
5. 根据权利要求1~4之一所述的IGBT过流信号锁存电路，其特征在于所述的箝位电路为电阻串联分压电路。
6. 根据权利要求1~4之一所述的IGBT过流信号锁存电路，其特征在于所述的迟滞比较器为施密特触发器。
7. 根据权利要求3所述的IGBT过流信号锁存电路，其特征在于所述的上电复位电路为RC串联电路。
8. 根据权利要求1~4之一所述的IGBT过流信号锁存电路，其特征在于所述的将迟滞比较器的输入端电平箝位在迟滞区域内，为将迟滞比较器的输入端电平箝位在5V~10V。
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