CN210469256U - 一种带自锁功能的igbt驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带自锁功能的IGBT驱动电路，该电路具有过流保护功能，且电路可靠性高，其中电路具体包括驱动电路、控制器，还包括第一比较器、第二比较器、三极管Q1、电阻R1、电容C6、电阻R45；第一比较器的输入端用于分别连接AC供电线上串联电阻的两端，第一比较器的输出端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极一方面经电阻R1连接至电源，另一方面连接第二比较器的其中一个输入端，电容C6跨接在三极管Q1的发射极与集电极之间；第二比较器的另一个输入端用于输入基准电压，第二比较器的输出端连接至所述控制器；控制器经至电阻R45连接驱动电路的PWM输入端，第一比较器的输出端与所述驱动电路的PWM输入端相接。

Description

一种带自锁功能的IGBT驱动电路

技术领域

本实用新型涉及一种带自锁功能的IGBT驱动电路。

背景技术

现有技术中，IGBT驱动电路主要有四种形式，用于不同的应用环境，但其中的过流保护电路，一般为两大类型:

一种是软件检测到过流信号后，控制器中断输出IGBT的开通信号，此方案的优点为结构简单，成本低，缺点为IGBT的保护完全依赖软件的保护，如果软件存在比较隐蔽的BUG，后果将不可控，另外，相对于硬件直接保护而言，软件保护需要运行指令，计算后才能发送关断指令，存在着时间延迟，此方案一般用于功率不大，对空间和成本非常敏感的应用环境，而且IGBT的容量均会选择的比较大，以便提高可靠性；

另外一种是使用硬件保护电路给控制器输出中断信号，使控制器停止输出驱动信号，同时硬件保护电路断开IGBT驱动芯片的开通信号而保护IGBT，具体参见图1所示，当芯片 LM2903检测到过流信号时，信号点TP29将被拉低到低电平，二极管D4将强行将驱动芯片的输入脚上的信号拉低而达到保护，同时，信号点TP29的低电平将会给到控制器，使控制器停止输出驱动信号给驱动芯片的输入脚，此方案的优点为保护的动作不受软件逻辑控制，实时性强，延时短，可靠性高，保护电路靠近IGBT布局即可提高抗扰能力，从而对控制器的布局要求可以更加灵活，但不足之处在于：如果长时间过流发生，过流状态将会引起保护电路的反复触发，此时控制器需要及时跟随关断驱动信号，若不能及时跟随，就会造成保护电路输出信号与驱动信号混合叠加给驱动芯片，引起驱动芯片异常输出，导致整个IGBT驱动电路的可靠性下滑。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种带自锁功能的IGBT驱动电路的硬件结构，待软件人员对电路中的控制器编程后，IGBT驱动电路具有过流保护功能，且电路可靠性高。

为此，提供一种带自锁功能的IGBT驱动电路，包括驱动电路、控制器，

还包括第一比较器、第二比较器、三极管Q1、电阻R1、电容C6、电阻R45；

第一比较器的输入端用于分别连接AC供电线上串联电阻的两端，第一比较器的输出端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极一方面经电阻R1连接至电源，另一方面连接第二比较器的其中一个输入端，电容C6跨接在三极管Q1的发射极与集电极之间；

第二比较器的另一个输入端用于输入基准电压，第二比较器的输出端连接至所述控制器；

控制器经至电阻R45连接驱动电路的PWM输入端，第一比较器的输出端与所述驱动电路的PWM输入端相接。

进一步地，所述基准电压具体输入第二比较器的负向输入端，三极管Q1的集电极与第二比较器的正向输入端连接。

进一步地，所述第一比较器的输入端连接有RC滤波电路。

进一步地，所述RC滤波电路包含电阻R64、电阻R72、电阻R58、电阻R66、电容C25、电容C26，第一比较器的其中一个输入端分别串联电阻R58、电阻R66，第一比较器的另一个输入端分别串联电阻R64、电阻R72，电阻R58与电阻R64的引脚跨接电容C25，电阻R66 与电阻R72的引脚跨接电容C26。

进一步地，由电阻R1的阻值和电容C6的容值共同决定的锁定时间位于所采集电流振荡周期的100倍到500倍之间。

进一步地，还包括电阻R103与电阻R123，所述基准电压为电阻R103与电阻R123分压所得。

进一步地，还包括信号接点和单相二极管，信号接点经单相二极管连接至三极管Q1的基极，其中单相二极管的阴极与信号接点相接，单相二极管的阳极与三极管Q1的基极相接。

进一步地，所述单相二极管的正向导通电压小于0.3V，反应速度小于300NS。

有益效果：

待软件人员对本实用新型的控制器编程后，控制器在AC电流瞬间超过保护门限电流时停止驱动信号输出并在之后的锁定时间T1会锁定驱动信号，同时，第一比较器输出高电平将驱动电路的PWM输入端强制钳位成高电平，使控制器即便输出驱动信号也无法流入PWM 输入脚，如此实现双重过流保护，即便因长时间过流使得比较电路反复触发，驱动芯片也不会异常输出，故可保障电路的可靠性。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为现有技术IGBT驱动电路的硬件保护电路示意图；

图2为本实用新型比较电路的电路示意图；

图3为本实用新型自锁电路及与门电路的电路示意图；

图4为本实用新型驱动电路的电路示意图；

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

本实施例带自锁功能的IGBT驱动电路由比较电路、自锁电路、与门电路、驱动电路组成。

比较电路如图2所示，接点PFC_V_TST与接点VBULK-分别用于连接AC供电线上串联电阻的两端，通过采集该电阻两端压差来实现AC电流采集，接点PFC_V_TST分别串联电阻R58、电阻R66后连接至第一比较器的负向输入端，即LM2903的1IN-脚，接点VBULK-分别串联电阻R64、电阻R72后连接至第一比较器的正向输入端，即LM2903的1IN+脚，电阻R58与电阻R64的引脚跨接电容C25，电阻R66与电阻R72的引脚跨接电容C26。使用时，上述电阻与电容构成2阶RC滤波，减少干扰信号对电路造成的干扰，当AC电流超过保护门限电流时，第一比较器输出高电平，反之第一比较器输出低电平，高电平或低电平给到接点 PFC_SHUT。

自锁电路及与门电路如图3所示，接点PFC_SHUT经电阻R5连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，集电极一方面经电阻R1接3.3V电源，另一方面连接至接点 PFC_SHUTA，三极管Q1的发射极与集电极之间跨接有电容C6，见图1，接点PFC_SHUTA连接第二比较器的正向输入端，即LM2903的2IN+脚，第二比较器的负向输入端，即LM2903 的2IN-脚，连接由电阻R103与R123分压所得的基准电压，第二比较器的输出端连接常规控制器，使用时，当AC电流不超过保护门限电流时，第一比较器输出低电平，三极管Q1 截止，接点PFC_SHUTA处电压等于电容C6两端压降，该压降值大于上述基准电压，使第二比较器输出高电平，控制器收到高电平则输出IGBT的驱动信号；当AC电流瞬间超过保护门限电流时，第一比较器的输出发生电平翻转变成高电平，三极管Q1导通将电容C6两端压降近乎拉为0，使接点PFC_SHUT处电压小于基准电压，第二比较器输出翻转变为低电平，控制器收到低电平则停止输出驱动信号，此后3.3V电源经电阻R5对电容C6充电，电容C6 两端压降缓慢上升，当上升至超过基准电压时，第二比较器恢复为高电平，控制器恢复驱动信号的输出。其中，从电容C6两端压降被拉为0到电容C6两端压降上升至超过基准电压的这段时间中，控制器停止输出驱动信号，因而将这段时间称之为锁定时间T1，锁定时间T1由电阻R1和电容C6两者的参数决定，其时长根据实际进行调整。

由于锁定时间T1中，IGBT驱动信号停止输出且被自动锁定，因而即便因长时间过流使得比较电路反复触发，驱动芯片也不会有信号输出，故解决了现有技术中保护电路反复触发容易产生的驱动芯片异常输出的问题，保障了电路的可靠性。

进一步地，见图3，可以根据使用情况的不同，增设ARM1～4的信号至三极管Q1的基极，其中，ARM1～4的信号可以来自于母线过压保护、IPM异常保护、MCU的关断、IGBT中断等等，这些信号的采集和处理可参考过流保护设置，此处不再赘述，由于这些信号和PFC_SHUT的触发信号是“与”的关系，因此，只要与门里面的任何一个信号触发到自锁电路，自锁电路都将会锁定IGBT在时间T1内关断，并且这个时间是累计的，只有当所有的触发信号均正常后，再等待T1时间后，自锁电路才会将IGBT的控制信号释放，控制器才能正常驱动IGBT。

驱动电路如图4所示，接点PFC_PWM与控制器输出驱动信号的引脚连接，接点PFC_PWM 传输的驱动信号经电阻R45后与接点PFC_SHUT连接在一起，然后共同连接至驱动芯片PM8834的PWM输入脚上，当AC电流不超过保护门限电流时，接点PFC_SHUT输出低电平，此时由于接点PFC_PWM上的电位高而接点PFC_SHUT上的电位低，接点PFC_PWM上的驱动信号得以电阻R45流入驱动芯片PM8834的PWM输入脚，使驱动芯片PM8834工作；当AC电流瞬间超过保护门限电流时，接点PFC_SHUT输出高电平从而将PWM输入脚强制钳位成高电平，电位变成PFC_PWM低而接点PFC_SHUT高，接点PFC_PWM上的驱动信号就无法流入PWM输入脚，则驱动芯片PM8834不工作。

进一步地，本实施例中，与门电路、比较电路和自锁电路三者尽可能的靠近驱动电路布局，且自锁电路紧靠比较电路布局，以获得好的抗扰能力。

进一步地，自锁电路的锁定时间控制在AC电流振荡周期的100到500倍之间。

进一步地，比较电路的地和驱动电路的地远离功率地设置，以保证电路的可靠稳定运行。

进一步地，与门电路的单相二极管的正向导通电压不能超过0.3V，反应速度小于300NS。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种带自锁功能的IGBT驱动电路，包括驱动电路、控制器，其特征是：

还包括第一比较器、第二比较器、三极管Q1、电阻R1、电容C6、电阻R45；

第一比较器的输入端用于分别连接AC供电线上串联电阻的两端，第一比较器的输出端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极一方面经电阻R1连接至电源，另一方面连接第二比较器的其中一个输入端，电容C6跨接在三极管Q1的发射极与集电极之间；

第二比较器的另一个输入端用于输入基准电压，第二比较器的输出端连接至所述控制器；

控制器经至电阻R45连接驱动电路的PWM输入端，第一比较器的输出端与所述驱动电路的PWM输入端相接。

2.根据权利要求1所述的IGBT驱动电路，其特征是，所述基准电压具体输入第二比较器的负向输入端，三极管Q1的集电极与第二比较器的正向输入端连接。

3.根据权利要求1所述的IGBT驱动电路，其特征是，所述第一比较器的输入端连接有RC滤波电路。

4.根据权利要求3所述的IGBT驱动电路，其特征是，所述RC滤波电路包含电阻R64、电阻R72、电阻R58、电阻R66、电容C25、电容C26，第一比较器的其中一个输入端分别串联电阻R58、电阻R66，第一比较器的另一个输入端分别串联电阻R64、电阻R72，电阻R58与电阻R64的引脚跨接电容C25，电阻R66与电阻R72的引脚跨接电容C26。

5.根据权利要求1所述的IGBT驱动电路，其特征是，由电阻R1的阻值和电容C6的容值共同决定的锁定时间位于所采集电流振荡周期的100倍到500倍之间。

6.根据权利要求1所述的IGBT驱动电路，其特征是，还包括电阻R103与电阻R123，所述基准电压为电阻R103与电阻R123分压所得。

7.根据权利要求1所述的IGBT驱动电路，其特征是，还包括信号接点和单相二极管，信号接点经单相二极管连接至三极管Q1的基极，其中单相二极管的阴极与信号接点相接，单相二极管的阳极与三极管Q1的基极相接。

8.根据权利要求7所述的IGBT驱动电路，其特征是，所述单相二极管的正向导通电压小于0.3V，反应速度小于300NS。

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