CN208284997U - 一种用于开关电源的igbt故障保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于开关电源的IGBT故障保护电路，控制信号端分别与第一开关管控制端、第二开关管控制端连接，第一开关管输出端与第二开关管输入端连接，第三开关管控制端、第四开关管控制端均与第一开关管输出端连接，第三开关管输出端与IGBT管门极连接，第四开关管输入端与IGBT管门极连接，第五开关管控制端与控制信号端连接，第五开关管输入端与IGBT管门极连接。本实用新型的有益效果是在IGBT管关断时通过第四电阻释放门极电荷，当IGBT管集电极与发射极两端的电压值上升到第一稳压管的击穿电压时，电流通过电容注入第五开关管控制端，关闭第五开关管，门极电荷通过第二电阻释放，减慢IGBT管关断速度，减小IGBT管关断时的过电压尖峰，同时降低开关损耗。
Description
技术领域
本实用新型属于开关电源领域，具体涉及一种用于开关电源的IGBT故障保护电路。
背景技术
IGBT具有非常短的上升时间及下降时间，对应很小的开关损耗，通常用于开关电源中。IGBT在关断时总会产生过电压，过电压的产生是因为寄生电感，线路寄生电感减小的方法有很多，可以通过缩小整个电路有效回路的面积来实现，而最有效的方法是采用分层布线结构，这样，线路的储能大大减小；一种方法是通过增加IGBT门极串联电阻可以显著减小过电压尖峰，但同时增加了开关损耗。因此，设计一种用于开关电源的IGBT故障保护电路是必要的。
实用新型内容
为克服现有技术存在的技术缺陷，本实用新型公开了一种用于开关电源的IGBT故障保护电路，结构简单。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种用于开关电源的IGBT故障保护电路，包括控制信号端，控制信号端与第三电阻一端连接，第三电阻的另一端分别与第一开关管控制端、第二开关管控制端连接，第一开关管输入端与供电电源连接，第一开关管输出端与第二开关管输入端连接，第三开关管控制端、第四开关管控制端均与第一开关管输出端连接，第三开关管输出端通过第一电阻与IGBT管门极连接，第四开关管输入端通过第二电阻与IGBT管门极连接，第三开关管输入端与供电电源连接，第四开关管输出端接地，第五开关管控制端与控制信号端连接，第五开关管输入端与IGBT管门极连接，第五开关管输出端通过第四电阻接地，IGBT管集电极连接第一稳压管负极，第一稳压管正极通过电容连接第二稳压管负极，第二稳压管负极还与IGBT管门极连接，第二稳压管正极接地。
优选地，还包括二极管，所述二极管并联在第三电阻两端,其中，二极管正极与控制信号端连接，二极管负极与第一开关管输出端连接。
优选地，所述第一开关管、第三开关管及第五开关管均为PMOS管，所述第二开关管和第四开关管均为NMOS管。
优选地，所述第二稳压管的稳压值为12V-15V。
本实用新型的有益效果是该电路原理简单，制作成本低；在IGBT管关断时通过第四电阻释放门极电荷，当IGBT管集电极与发射极两端的电压值上升到第一稳压管的击穿电压时，电流通过电容注入第五开关管控制端，关闭第五开关管，门极电荷通过第二电阻释放，减慢IGBT管关断速度，减小IGBT管关断时的过电压尖峰，同时降低开关损耗。
附图说明
图1是本实用新型的一种原理图。
附图标记：Q-IGBT管，C-集电极，G-门极，E-发射极，Q1-第一开关管，IN1-第一开关管输入端，K1-第一开关管控制端，OUT1-第一开关管输出端，Q2-第二开关管，IN2-第二开关管输入端，K2-第二开关管控制端，OUT2-第二开关管输出端，Q3-第三开关管，IN3-第三开关管输入端，K3-第三开关管控制端，OUT3-第三开关管输出端，Q4-第四开关管，IN4-第四开关管输入端，K4-第四开关管控制端，OUT4-第四开关管输出端，Q5-第五开关管，IN5-第五开关管输入端，K5-第五开关管控制端，OUT5-第五开关管输出端，R1-第一电阻，R2-第二电阻，R3-第三电阻，R4-第四电阻，D1-第一稳压管，D2-第二稳压管，D3-二极管，C1-电容，VCC-供电电源。
具体实施方式
以下结合附图及附图标记对本实用新型的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人在研读本说明书后能据以实施。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例：参见附图1所示的一种用于开关电源的IGBT故障保护电路，包括控制信号端，控制信号端与第三电阻R3一端连接，第三电阻R3的另一端分别与第一开关管控制端K1、第二开关管控制端K2连接，第一开关管输入端IN1与供电电源VCC连接，第一开关管输出端OUT1与第二开关管输入端IN2连接，第三开关管控制端K3、第四开关管控制端K4均与第一开关管输出端OUT1连接，第三开关管输出端OUT3通过第一电阻R1与IGBT管Q门极G连接，第四开关管输入端IN4通过第二电阻R4与IGBT管Q门极G连接，第三开关管输入端IN3与供电电源VCC连接，第四开关管输出端OUT4接地，第五开关管控制端K5与控制信号端连接，第五开关管输入端IN5与IGBT管Q门极G连接，第五开关管输出端OUT5通过第四电阻R4接地，IGBT管Q集电极C连接第一稳压管D1负极，第一稳压管D1正极通过电容C1连接第二稳压管D2负极，第二稳压管D2负极还与IGBT管Q门极G连接，第二稳压管D2正极接地。
本实施例中，所述第一开关管Q1、第三开关管Q3及第五开关管Q5均为PMOS管，所述第二开关管Q2和第四开关管Q4均为NMOS管，如图1所示，控制信号端输入正信号时，第一开关管控制端K1和第二开关管控制端K2输入正信号，第一开关管Q1截止，第二开关管Q2导通，第二开关管输入端IN2电压被拉低至地，第三开关管控制端K3和第四开关管控制端K4电位变低，第三开关管Q3导通，第四开关管Q4截止，第三开关管输出端OUT3电流通过第一电阻R1注入到IGBT管Q门极G，IGBT管Q处于导通状态，由于第五开关管控制端K5与控制信号端连接，此时控制信号端为正信号输入，第五开关管Q5保持截止状态；
当控制信号端变为负信号输入时，第一开关管控制端K1和第二开关管控制端K2输入负信号，第一开关管Q1导通，第二开关管Q2截止，第一开关管输出端OUT1电位被抬高，即第三开关管控制端K3和第四开关管控制端K4电位变高，第三开关管Q3截止，第四开关管Q4导通，由于第五开关管控制端K5与控制信号端连接，此时控制信号端为负信号输入，第五开关管控制端K5电位被拉低，第五开关管Q5导通，IGBT管Q门极G电荷通过第四电阻R4释放，IGBT管Q集电极C和发射极E两端的电压值升高，当IGBT管Q集电极C和发射极E两端的电压值上升至第一稳压管D1的击穿电压值时，第一稳压管D1导通，IGBT管Q集电极C的电流通过电容C1注入到第五开关管控制端K5，关断第五开关管Q5，当第四电阻R4不在泄放IGBT管Q门极电荷时，门极电荷通过第二电阻R2释放，减慢IGBT管Q的关断速度，减小过电压尖峰。
其中，还包括二极管D3，所述二极管D3并联在第三电阻R3两端,其中，二极管D3正极与控制信号端连接，二极管D3负极与第一开关管输出端OUT1连接，控制信号端输入的信号直接通过二极管D3旁路掉第三电阻R3，获得较快的上升时间。
其中，所述第二稳压管D2的稳压值为12V-15V，防止IGBT管Q门极G被击穿。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (4)
1.一种用于开关电源的IGBT故障保护电路，其特征在于：包括控制信号端，控制信号端与第三电阻（R3）一端连接，第三电阻（R3）的另一端分别与第一开关管控制端（K1）、第二开关管控制端（K2）连接，第一开关管输入端（IN1）与供电电源（VCC）连接，第一开关管输出端（OUT1）与第二开关管输入端（IN2）连接，第三开关管控制端（K3）、第四开关管控制端（K4）均与第一开关管输出端（OUT1）连接，第三开关管输出端（OUT3）通过第一电阻（R1）与IGBT管（Q）门极（G）连接，第四开关管输入端（IN4）通过第二电阻（R2）与IGBT管（Q）门极（G）连接，第三开关管输入端（IN3）与供电电源（VCC）连接，第四开关管输出端（OUT4）接地，第五开关管控制端（K5）与控制信号端连接，第五开关管输入端（IN5）与IGBT管（Q）门极（G）连接，第五开关管输出端（IN5）通过第四电阻（R4）接地，IGBT管（Q）集电极（C）连接第一稳压管（D1）负极，第一稳压管（D1）正极通过电容（C1）连接第二稳压管（D2）负极，第二稳压管（D2）负极还与IGBT管（Q）门极（G）连接，第二稳压管（D2）正极接地。
2.如权利要求1所述的用于开关电源的IGBT故障保护电路，其特征在于：还包括二极管（D3），所述二极管（D3）并联在第三电阻（R3）两端,其中，二极管（D3）正极与控制信号端连接，二极管（D3）负极与第一开关管输出端（OUT1）连接。
3.如权利要求1所述的用于开关电源的IGBT故障保护电路，其特征在于：所述第一开关管（Q1）、第三开关管（Q3）及第五开关管（Q5）均为PMOS管，所述第二开关管（Q2）和第四开关管（Q4）均为NMOS管。
4.如权利要求1所述的用于开关电源的IGBT故障保护电路，其特征在于：所述第二稳压管（D2）的稳压值为12V-15V。
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|---|---|---|---|---|
| CN110112893A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-08-09 | 华中科技大学 | 一种碳化硅半导体场效应管的驱动电路 |
| CN112440782A (zh) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 比亚迪股份有限公司 | 电动汽车及其充电系统的控制方法、装置 |
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