CN219372270U - Igbt模块的驱动保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子电路技术领域，为了避免IGBT模块中IGBT因短路发生损坏的情况，提出了一种IGBT模块的驱动保护装置，驱动保护装置包括：驱动电路，驱动电路分别与上桥臂单元中第一IGBT的门极和发射极、下桥臂单元中第二IGBT的门极和发射极、第一驱动正电源、第一驱动负电源、第二驱动正电源、第二驱动负电源以及控制芯片相连，控制芯片的第一信号输出端用于输出第一PWM控制信号以驱动第一IGBT工作，控制芯片的第二信号输出端用于输出第二PWM控制信号以驱动第二IGBT工作，其中，驱动电路用于在第一PWM控制信号和第二PWM控制信号同时为高电平时，控制第一IGBT的门极和发射极之间以及第二IGBT的门极和发射极之间均无信号输入，以控制第一IGBT和第二IGBT均停止工作。

Description

IGBT模块的驱动保护装置

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体涉及一种IGBT模块的驱动保护装置。

背景技术

相关技术中，IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)模块的驱动电路通常采用直接驱动模式，即直接向IGBT的门极输入驱动信号，以控制IGBT导通/关断，然而，在对IGBT模块的上桥臂单元和下桥臂单元进行控制时，容易出现同时导通上桥臂单元和下桥臂单元中IGBT的情况，从而使得上桥臂单元和下桥臂单元中IGBT出现短路，导致IGBT损坏。

实用新型内容

本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种IGBT模块的驱动保护装置，能够有效地避免出现上桥臂单元和下桥臂单元出现短路的情况，从而大大提高IGBT的使用寿命。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种IGBT模块的驱动保护装置，其中，所述IGBT模块包括上桥臂单元和下桥臂单元，所述上桥臂单元包括N个第一IGBT，所述下桥臂单元包括N个第二IGBT，N为正整数，所述驱动保护装置包括：驱动电路，所述驱动电路分别与所述第一IGBT的门极和发射极、所述第二IGBT的门极和发射极、第一驱动正电源、第一驱动负电源、第二驱动正电源、第二驱动负电源以及控制芯片相连，所述控制芯片的第一信号输出端用于输出第一PWM控制信号以驱动所述第一IGBT工作，所述控制芯片的第二信号输出端用于输出第二PWM控制信号以驱动所述第二IGBT工作，其中，所述驱动电路用于在所述第一PWM控制信号和所述第二PWM控制信号同时为高电平时，控制所述第一IGBT的门极和发射极之间以及所述第二IGBT的门极和发射极之间均无信号输入，以控制所述第一IGBT和所述第二IGBT均停止工作。

所述驱动电路包括：第一至第八电阻、第一至第八电容、第一至第四稳压管、第一驱动光耦和第二驱动光耦，其中，所述第一电阻的一端与所述第一信号输出端相连，所述第一电阻的另一端分别与所述第一电容的一端、所述第二电阻的一端、所述第二电容的一端以及所述第一驱动光耦的第三引脚相连；所述第一电容的另一端接地；所述第一驱动光耦的第二引脚分别与所述第二电容的另一端和所述第二电阻的另一端相连，所述第一驱动光耦的第五引脚分别与所述第一驱动负电源和所述第三电容的一端相连，所述第一驱动光耦的第六引脚和第七引脚均与第三电阻的一端相连，所述第一驱动光耦的第八引脚分别与所述第一驱动正电源和所述第三电容的另一端相连；所述第三电阻的另一端分别与所述第一稳压管的负极、所述第四电阻的一端、所述第四电容的一端以及所述第一IGBT的门极相连；所述第一稳压管的正极与所述第二稳压管的正极相连；所述第二稳压管的负极分别与所述第四电阻、第四电容以及所述第一IGBT的发射极相连；所述第五电阻的一端与所述第二信号输出端相连，所述第五电阻的另一端分别与所述第五电容的一端、所述第六电阻的一端、所述第六电容的一端、所述第二驱动光耦的第三引脚以及所述第一驱动光耦的第二引脚相连；所述第五电容的另一端接地；所述第二驱动光耦的第二引脚分别与所述第六电容的另一端和所述第六电阻的另一端相连，所述第二驱动光耦的第五引脚分别与所述第二驱动负电源和所述第七电容的一端相连，所述第二驱动光耦的第六引脚和第七引脚均与所述第七电阻的一端相连，所述第二驱动光耦的第八引脚分别与所述第二驱动正电源和所述第七电容的另一端相连；所述第七电阻的另一端分别与所述第三稳压管的负极、所述第八电阻的一端、所述第八电容的一端以及所述第二IGBT的门极相连；所述第三稳压管的正极与所述第四稳压管的正极相连；所述第四稳压管的负极分别与所述第八电阻、第八电容以及所述第二IGBT的发射极相连。

所述IGBT模块的驱动保护装置，还包括：第一驱动电源保护电路，所述第一驱动电源保护电路分别与所述第一驱动正电源、所述第一驱动负电源和所述控制芯片相连，所述第一驱动电源保护电路用于在所述第一驱动正电源大于第一预设电压或者所述第一驱动负电源小于第二预设电压时，输出第一低电平保护信号至所述控制芯片，所述控制芯片在接收到所述第一低电平保护信号输出相应的低电平信号时停止工作；第二驱动电源保护电路，所述第二驱动电源保护电路分别与所述第二驱动正电源、所述第二驱动负电源和所述控制芯片相连，所述第二驱动电源保护电路用于在所述第二驱动正电源大于第三预设电压或者所述第二驱动负电源小于第四预设电压时，输出第二低电平保护信号至所述控制芯片，所述控制芯片在接收到所述第二低电平保护信号输出相应的低电平信号时停止工作。

所述第一驱动电源保护电路包括：第九至第二十电阻、第九至第十二电容、第五稳压管、第六稳压管、第一光耦和第二光耦、第一运算放大器和第二运算放大器，其中，所述第九电阻的一端与所述第一驱动正电源相连，所述第九电阻的另一端与所述第五稳压管的阴极相连；所述第五稳压管的阳极与所述第一光耦的第一引脚相连；所述第一光耦的第二引脚与所述第一IGBT的发射极相连，所述第一光耦的第三引脚接地，所述第一光耦的第四引脚分别与所述第十一电阻的一端、第九电容的一端、所述第一运算放大器的第三引脚相连；所述第十一电阻的另一端与第一预设电源相连；所述第九电容的另一端接地；所述第一运算放大器的第二引脚分别与所述第十三电阻的一端、所述第十四电阻的一端、所述第十七电阻的一端以及第十电容的一端相连；所述第十三电阻的另一端与第一预设参考电源相连；所述第十四电阻的另一端以及第十电容的另一端均接地；所述第一运算放大器的第八引脚与第二预设电源相连，所述第一运算放大器的第一引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚均接地，所述第一运算放大器的第七引脚与所述控制芯片相连；所述第十七电阻的另一端分别与所述第十九电阻的一端和所述控制芯片相连；所述第十九电阻的另一端与所述第一预设电源相连；所述第十电阻的一端与所述第一IGBT的发射极相连，所述第十电阻的另一端与所述第六稳压管的阴极相连；所述第六稳压管的阳极与所述第二光耦的第一引脚相连；所述第二光耦的第二引脚与所述第一驱动负电源相连，所述第二光耦的第三引脚接地，所述第二光耦的第四引脚分别与所述第十二电阻的一端、第十一电容的一端、所述第二运算放大器的第三引脚相连；所述第十二电阻的另一端与所述第一预设电源相连；所述第十一电容的另一端接地；所述第二运算放大器的第二引脚分别与所述第十五电阻的一端、所述第十六电阻的一端、所述第十八电阻的一端以及第十二电容的一端相连；所述第十五电阻的另一端与所述第一预设参考电源相连；所述第十六电阻的另一端以及第十二电容的另一端均接地；所述第二运算放大器的第八引脚与所述第二预设电源相连，所述第二运算放大器的第一引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚均接地，所述第二运算放大器的第七引脚与所述控制芯片相连；所述第十八电阻的另一端分别与所述第二十电阻的一端和所述控制芯片相连；所述第二十电阻的另一端与所述第一预设电源相连。

所述第二驱动电源保护电路包括：第二十一至第三十二电阻、第十三至第第十六电容、第七稳压管、第八稳压管、第三光耦、第四光耦、第三运算放大器和第四运算放大器，其中，所述第二十一电阻的一端与所述第二驱动正电源相连，所述第二十一电阻的另一端与所述第七稳压管的阴极相连；所述第七稳压管的阳极与所述第三光耦的第一引脚相连；所述第三光耦的第二引脚与所述第二IGBT的发射极相连，所述第三光耦的第三引脚接地，所述第三光耦的第四引脚分别与所述第二十三电阻的一端、第十三电容的一端、所述第三运算放大器的第三引脚相连；所述第二十三电阻的另一端与所述第一预设电源相连；所述第十三电容的另一端接地；所述第三运算放大器的第二引脚分别与所述第二十五电阻的一端、所述第二十六电阻的一端、所述第二十九电阻的一端以及所述第十四电容的一端相连；所述第二十五电阻的另一端与所述第一预设参考电源相连；所述第二十六电阻的另一端以及所述第十四电容的另一端均接地；所述第三运算放大器的第八引脚与所述第二预设电源相连，所述第三运算放大器的第一引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚均接地，所述第三运算放大器的第七引脚与所述控制芯片相连；所述第二十九电阻的另一端分别与所述第三十一电阻的一端和所述控制芯片相连；所述第三十一电阻的另一端与所述第一预设电源相连；所述第二十二电阻的一端与所述第二IGBT的发射极相连，所述第二十二电阻的另一端与所述第八稳压管的阴极相连；所述第八稳压管的阳极与所述第四光耦的第一引脚相连；所述第四光耦的第二引脚与所述第二驱动负电源相连，所述第四光耦的第三引脚接地，所述第四光耦的第四引脚分别与所述第二十四电阻的一端、第十五电容的一端、所述第四运算放大器的第三引脚相连；所述第二十四电阻的另一端与所述第一预设电源相连；所述第十五电容的另一端接地；所述第四运算放大器的第二引脚分别与所述第二十七电阻的一端、所述第二十八电阻的一端、所述第三十电阻的一端以及第十六电容的一端相连；所述第二十七电阻的另一端与所述第一预设参考电源相连；所述第二十八电阻的另一端以及第十六电容的另一端均接地；所述第四运算放大器的第八引脚与所述第二预设电源相连，所述第四运算放大器的第一引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚均接地，所述第四运算放大器的第七引脚与所述控制芯片相连；所述第三十电阻的另一端分别与所述第三十二电阻的一端和所述控制芯片相连；所述第三十二电阻的另一端与所述第一预设电源相连。

所述第一预设电源和所述第一预设参考电源的电压均为5V。

所述第二预设电源的电压为15V。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过具有驱动信号互锁功能的驱动电路，在控制芯片同时向上桥臂单元和下桥臂单元的IGBT输入高电平控制信号时，控制上桥臂单元和下桥臂单元中的IGBT均停止工作，从而有效避免IGBT模块中IGBT因短路发生损坏的情况，大大提高了IGBT的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例的IGBT模块的驱动保护装置的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例的驱动电路的结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例的IGBT模块的驱动保护装置的结构示意图；

图4为本实用新型一个实施例的第一驱动电源保护电路的结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例的第二驱动电源保护电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例的IGBT模块包括上桥臂单元和下桥臂单元，上桥臂单元包括N个第一IGBT，下桥臂单元包括N个第二IGBT，N为正整数。

如图1所示，本实用新型实施例的驱动保护装置可包括：驱动电路100，其中，驱动电路100分别与第一IGBT的门极G1和发射极E1、第二IGBT的门极G2和发射极E2(图1中未具体示出)、第一驱动正电源+V、第一驱动负电源-V、第二驱动正电源+L、第二驱动负电源-L以及控制芯片相连，控制芯片的第一信号输出端PWM1用于输出第一PWM控制信号以驱动第一IGBT工作，控制芯片的第二信号输出端PWM2用于输出第二PWM控制信号以驱动第二IGBT工作，其中，驱动电路100用于在第一PWM控制信号和第二PWM控制信号同时为高电平时，控制第一IGBT的门极G1和发射极E1之间以及第二IGBT的门极G2和发射极E2之间均无信号输入，以控制第一IGBT和第二IGBT均停止工作。

具体而言，通过具有驱动信号互锁功能的驱动电路100，在控制芯片同时向上桥臂单元和下桥臂单元的IGBT输入高电平控制信号时，控制上桥臂单元和下桥臂单元中的IGBT均停止工作，从而有效避免IGBT模块中IGBT因短路发生损坏的情况，大大提高了IGBT的使用寿命。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，驱动电路100可包括：第一至第八电阻R1～R8、第一至第八电容C1～C8、第一至第四稳压管Z1～Z4、第一驱动光耦N1和第二驱动光耦N2。

其中，第一电阻R1的一端与第一信号输出端相连，第一电阻R1的另一端分别与第一电容C1的一端、第二电阻R2的一端、第二电容C2的一端以及第一驱动光耦N1的第三引脚相连；第一电容C1的另一端接地；第一驱动光耦N1的第二引脚分别与第二电容C2的另一端和第二电阻R2的另一端相连，第一驱动光耦N1的第五引脚分别与第一驱动负电源和第三电容C3的一端相连，第一驱动光耦N1的第六引脚和第七引脚均与第三电阻R3的一端相连，第一驱动光耦N1的第八引脚分别与第一驱动正电源和第三电容C3的另一端相连；第三电阻R3的另一端分别与第一稳压管Z1的负极、第四电阻R4的一端、第四电容C4的一端以及第一IGBT的门极相连；第一稳压管Z1的正极与第二稳压管Z2的正极相连；第二稳压管Z2的负极分别与第四电阻R4、第四电容C4以及第一IGBT的发射极相连；第五电阻R5的一端与第二信号输出端相连，第五电阻R5的另一端分别与第五电容C5的一端、第六电阻R6的一端、第六电容C6的一端、第二驱动光耦N2的第三引脚以及第一驱动光耦N1的第二引脚相连；第五电容C5的另一端接地；第二驱动光耦N2的第二引脚分别与第六电容C6的另一端和第六电阻R6的另一端相连，第二驱动光耦N2的第五引脚分别与第二驱动负电源和第七电容C7的一端相连，第二驱动光耦N2的第六引脚和第七引脚均与第七电阻R7的一端相连，第二驱动光耦N2的第八引脚分别与第二驱动正电源和第七电容C7的另一端相连；第七电阻R7的另一端分别与第三稳压管Z3的负极、第八电阻R8的一端、第八电容C8的一端以及第二IGBT的门极相连；第三稳压管Z3的正极与第四稳压管Z4的正极相连；第四稳压管Z4的负极分别与第八电阻R8、第八电容C8以及第二IGBT的发射极相连。其中，如图2所示，驱动电路100还可包括：第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19和第二十电容C20。其中，第十七电容C17的一端与第一驱动正电源+V相连，第十七电容C17的另一端与第一IGBT的发射极E相连，第十八电容C18的一端与第一IGBT的发射极E1相连，第十八电容C18的另一端与第一驱动负电源-V相连，第十九电容C19的一端与第二驱动正电源+L相连，第十九电容C19的另一端与第二IGBT的发射极E2相连，第二十电容C20的一端与第二IGBT的发射极E2相连，第二十电容C20的另一端与第二驱动负电源-L相连。

具体而言，如图2所示，在实际应用中，控制芯片的第一信号输出端PWM1输出的第一PWM控制信号通过第一驱动光耦N1和第三电阻R3(门极电阻)进行放大后输入第一IGBT的门极G1和发射极E1，控制芯片的第二信号输出端PWM2输出的第二PWM控制信号通过第二驱动光耦N2和第七电阻R7(门极电阻)进行放大后输入第二IGBT的门极G2和发射极E2。其中，当第一PWM控制信号为低电平且第二PWM控制信号为高电平时，第一IGBT导通，第二IGBT关断；当第二PWM控制信号为低电平且第一PWM控制信号为高电平时，第二IGBT导通，第一IGBT关断；当第一PWM控制信号为高电平且第二PWM控制信号为高电平时，第一IGBT的门极G1和发射极E1之间以及第二IGBT的门极G2和发射极E2之间均无信号输入，第一IGBT和第二IGBT均停止工作。

由此，通过具有驱动信号互锁功能的驱动电路，在控制芯片同时向上桥臂单元和下桥臂单元的IGBT输入高电平控制信号时，控制上桥臂单元和下桥臂单元中的IGBT均停止工作，从而有效避免IGBT模块中IGBT因短路发生损坏的情况，大大提高了IGBT的使用寿命。

可以理解的是，基于驱动正电源(门极开通电源)和驱动负电源(门极关断单元)实现IGBT的导通/关断时，如果驱动正电源/驱动负电源出现电压异常时，很容易导致IGBT工作在放大状态，从而引起发热故障损坏。为此，本实用新型中还增设了第一驱动电源保护电路和第二驱动电源保护电路，在驱动正电源/驱动负电源出现异常时，控制对应的桥臂单元的IGBT停止工作。

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，IGBT模块的驱动保护装置还包括：第一驱动电源保护电路200和第二驱动电源保护电路300。

其中，第一驱动电源保护电路200分别与第一驱动正电源+V、第一驱动负电源-V和控制芯片相连，第一驱动电源保护电路200用于在第一驱动正电源大于第一预设电压或者第一驱动负电源小于第二预设电压时，输出第一低电平保护信号至控制芯片，其中，控制芯片在接收到第一低电平保护信号时停止工作；第二驱动电源保护电路300分别与第二驱动正电源+L、第二驱动负电源-L和控制芯片相连，第二驱动电源保护电路300用于在第二驱动正电源大于第三预设电压或者第二驱动负电源小于第四预设电压时，输出第二低电平保护信号至控制芯片，其中，控制芯片在接收到第二低电平保护信号时停止工作。

具体而言，在第一驱动正电源大于第一预设电压或者第一驱动负电源小于第二预设电压时，可通过第一驱动电源保护电路200输出相应的第一低电平保护信号至控制芯片，控制芯片在接收到低电平信号时，停止工作，即停止输出第一PWM驱动信号和第二PWM驱动信号；在第二驱动正电源大于第三预设电压或者第二驱动负电源小于第四预设电压时，可通过第一驱动电源保护电路200输出相应的第二低电平保护信号至控制芯片，控制芯片在接收到低电平信号时，停止工作，即停止输出第一PWM驱动信号和第二PWM驱动信号。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，第一驱动电源保护电路200可包括：第九至第二十电阻R9～R20、第九至第十二电容C9～C12、第五稳压管Z5、第六稳压管Z6、第一光耦N3和第二光耦N4、第一运算放大器Q1和第二运算放大器Q2。

其中，第九电阻R9的一端与第一驱动正电源相连，第九电阻R9的另一端与第五稳压管Z5的阴极相连；第五稳压管Z5的阳极与第一光耦N3的第一引脚相连；第一光耦N3的第二引脚与第一IGBT的发射极E1相连，第一光耦N3的第三引脚接地，第一光耦N3的第四引脚分别与第十一电阻R11的一端、第九电容C9的一端、第一运算放大器Q1的第三引脚相连；第十一电阻R11的另一端与第一预设电源(例如，+5V)相连；第九电容C9的另一端接地；第一运算放大器Q1的第二引脚分别与第十三电阻R13的一端、第十四电阻R14的一端、第十七电阻R17的一端以及第十电容C10的一端相连；第十三电阻R13的另一端与第一预设参考电源(例如，+5VREF)相连；第十四电阻R14的另一端以及第十电容C10的另一端均接地；第一运算放大器Q1的第八引脚与第二预设电源(例如，+15V)相连，第一运算放大器Q1的第一引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚均接地，第一运算放大器Q1的第七引脚与控制芯片相连；第十七电阻R17的另一端分别与第十九电阻R19的一端和控制芯片相连；第十九电阻R19的另一端与第一预设电源相连；第十电阻R10的一端与第一IGBT的发射极相连，第十电阻R10的另一端与第六稳压管Z6的阴极相连；第六稳压管Z6的阳极与第二光耦N4的第一引脚相连；第二光耦N4的第二引脚与第一驱动负电源相连，第二光耦N4的第三引脚接地，第二光耦N4的第四引脚分别与第十二电阻R12的一端、第十一电容C11的一端、第二运算放大器Q2的第三引脚相连；第十二电阻R12的另一端与第一预设电源相连；第十一电容C11的另一端接地；第二运算放大器Q2的第二引脚分别与第十五电阻R15的一端、第十六电阻R16的一端、第十八电阻R18的一端以及第十二电容C12的一端相连；第十五电阻R15的另一端与第一预设参考电源相连；第十六电阻R16的另一端以及第十二电容C12的另一端均接地；第二运算放大器Q2的第八引脚与第二预设电源相连，第二运算放大器Q2的第一引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚均接地，第二运算放大器Q2的第七引脚与控制芯片相连；第十八电阻R18的另一端分别与第二十电阻R20的一端和控制芯片相连；第二十电阻R20的另一端与第一预设电源相连。

其中，第一预设电源和第一预设参考电源的电压均可为5V，第二预设电源的电压可为15V。

具体而言，当第一驱动正电源大于第一预设电压时，第一光耦N3的输出引脚输出高电压，该高电压通过由第一运算放大器Q1组成的滞环比较器后，输出第一低电平保护信号至控制芯片，控制芯片在接收到低电平信号时，停止工作，即停止输出第一PWM驱动信号和第二PWM驱动信号；当第一驱动负电源小于第二预设电压时，第二光耦N4的输出引脚输出高电压，该高电压通过由第二运算放大器Q2组成的滞环比较器后，输出第一低电平保护信号至控制芯片，控制芯片在接收到低电平信号时，停止工作，即停止输出第一PWM驱动信号和第二PWM驱动信号。

在本实用新型的一个实施例中，如图5所示，第二驱动电源保护电路300可包括：第二十一至第三十二电阻R21～R32、第十三至第第十六电容C13～C16、第七稳压管Z7、第八稳压管Z8、第三光耦N5、第四光耦N6、第三运算放大器Q3和第四运算放大器Q4。

其中，第二十一电阻R21的一端与第二驱动正电源相连，第二十一电阻R21的另一端与第七稳压管Z7的阴极相连；第七稳压管Z7的阳极与第三光耦N5的第一引脚相连；第三光耦N5的第二引脚与第二IGBT的发射极相连，第三光耦N5的第三引脚接地，第三光耦N5的第四引脚分别与第二十三电阻R23的一端、第十三电容C13的一端、第三运算放大器Q3的第三引脚相连；第二十三电阻R23的另一端与第一预设电源相连；第十三电容C13的另一端接地；第三运算放大器Q3的第二引脚分别与第二十五电阻R25的一端、第二十六电阻R26的一端、第二十九电阻R29的一端以及第十四电容C14的一端相连；第二十五电阻R25的另一端与第一预设参考电源相连；第二十六电阻R26的另一端以及第十四电容C14的另一端均接地；第三运算放大器Q3的第八引脚与第二预设电源相连，第三运算放大器Q3的第一引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚均接地，第三运算放大器Q3的第七引脚与控制芯片相连；第二十九电阻R29的另一端分别与第三十一电阻R31的一端和控制芯片相连；第三十一电阻R31的另一端与第一预设电源相连；第二十二电阻R22的一端与第二IGBT的发射极相连，第二十二电阻R22的另一端与第八稳压管Z8的阴极相连；第八稳压管Z8的阳极与第四光耦N6的第一引脚相连；第四光耦N6的第二引脚与第二驱动负电源相连，第四光耦N6的第三引脚接地，第四光耦N6的第四引脚分别与第二十四电阻R24的一端、第十五电容C15的一端、第四运算放大器Q4的第三引脚相连；第二十四电阻R24的另一端与第一预设电源相连；第十五电容C15的另一端接地；第四运算放大器Q4的第二引脚分别与第二十七电阻R27的一端、第二十八电阻R28的一端、第三十电阻R30的一端以及第十六电容C16的一端相连；第二十七电阻R27的另一端与第一预设参考电源相连；第二十八电阻R28的另一端以及第十六电容C16的另一端均接地；第四运算放大器Q4的第八引脚与第二预设电源相连，第四运算放大器Q4的第一引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚均接地，第四运算放大器Q4的第七引脚与控制芯片相连；第三十电阻R30的另一端分别与第三十二电阻R32的一端和控制芯片相连；第三十二电阻R32的另一端与第一预设电源相连。

具体而言，当第二驱动正电源大于第三预设电压时，第三光耦N5的输出引脚输出高电压，该高电压通过由第三运算放大器Q3组成的滞环比较器后，输出第二低电平保护信号至控制芯片，控制芯片在接收到低电平信号时，停止工作，即停止输出第一PWM驱动信号和第二PWM驱动信号；当第二驱动负电源小于第四预设电压时，第四光耦N6的输出引脚输出高电压，该高电压通过由第四运算放大器Q4组成的滞环比较器后，输出第二低电平保护信号至控制芯片，控制芯片在接收到低电平信号时，停止工作，即停止输出第一PWM驱动信号和第二PWM驱动信号。

由此，通过第一驱动电源保护电路200和第二驱动电源保护电路300能够对IGBT开通用的驱动正电源(一般为+15V)、IGBT关断用的驱动负电源(一般为-10V)的电压实施硬件保护，防止电压异常时致使IGBT工作于放大状态引起发热故障损坏。

综上所述，本实用新型提出一种带门极开通、关断电源保护功能的驱动保护装置，通过上桥臂驱动电源保护电路(第一驱动电源保护电路200)、下桥臂驱动电源保护电路(第二驱动电源保护电路300)实现对驱动电源的保护，同时，结合驱动信号互锁功能驱动电路(驱动电路100)，形成一种带门极开通、关断电源保护功能的IGBT驱动电路以及系统装置，可靠性、安全性更强，并且该系统电路制作模块装置，通过设计标准的接口，具备移植性和复制性，有效促进工业生产过程中对直流电路的高效率、高安全性供电的实用化、产业化。

根据本实用新型实施例的IGBT模块的驱动保护装置，通过具有驱动信号互锁功能的驱动电路，在控制芯片同时向上桥臂单元和下桥臂单元的IGBT输入高电平控制信号时，控制上桥臂单元和下桥臂单元中的IGBT均停止工作，从而有效避免IGBT模块中IGBT因短路发生损坏的情况，大大提高了IGBT的使用寿命。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种IGBT模块的驱动保护装置，其特征在于，其中，所述IGBT模块包括上桥臂单元和下桥臂单元，所述上桥臂单元包括N个第一IGBT，所述下桥臂单元包括N个第二IGBT，N为正整数，所述驱动保护装置包括：驱动电路，所述驱动电路分别与所述第一IGBT的门极和发射极、所述第二IGBT的门极和发射极、第一驱动正电源、第一驱动负电源、第二驱动正电源、第二驱动负电源以及控制芯片相连，所述控制芯片的第一信号输出端用于输出第一PWM控制信号以驱动所述第一IGBT工作，所述控制芯片的第二信号输出端用于输出第二PWM控制信号以驱动所述第二IGBT工作，其中，

所述驱动电路用于在所述第一PWM控制信号和所述第二PWM控制信号同时为高电平时，控制所述第一IGBT的门极和发射极之间以及所述第二IGBT的门极和发射极之间均无信号输入，以控制所述第一IGBT和所述第二IGBT均停止工作。

2.根据权利要求1所述的IGBT模块的驱动保护装置，其特征在于，所述驱动电路包括：第一至第八电阻、第一至第八电容、第一至第四稳压管、第一驱动光耦和第二驱动光耦，其中，

所述第一电阻的一端与所述第一信号输出端相连，所述第一电阻的另一端分别与所述第一电容的一端、所述第二电阻的一端、所述第二电容的一端以及所述第一驱动光耦的第三引脚相连；

所述第一电容的另一端接地；

所述第一驱动光耦的第二引脚分别与所述第二电容的另一端和所述第二电阻的另一端相连，所述第一驱动光耦的第五引脚分别与所述第一驱动负电源和所述第三电容的一端相连，所述第一驱动光耦的第六引脚和第七引脚均与第三电阻的一端相连，所述第一驱动光耦的第八引脚分别与所述第一驱动正电源和所述第三电容的另一端相连；

所述第三电阻的另一端分别与所述第一稳压管的负极、所述第四电阻的一端、所述第四电容的一端以及所述第一IGBT的门极相连；

所述第一稳压管的正极与所述第二稳压管的正极相连；

所述第二稳压管的负极分别与所述第四电阻、第四电容以及所述第一IGBT的发射极相连；

所述第五电阻的一端与所述第二信号输出端相连，所述第五电阻的另一端分别与所述第五电容的一端、所述第六电阻的一端、所述第六电容的一端、所述第二驱动光耦的第三引脚以及所述第一驱动光耦的第二引脚相连；

所述第五电容的另一端接地；

所述第二驱动光耦的第二引脚分别与所述第六电容的另一端和所述第六电阻的另一端相连，所述第二驱动光耦的第五引脚分别与所述第二驱动负电源和所述第七电容的一端相连，所述第二驱动光耦的第六引脚和第七引脚均与所述第七电阻的一端相连，所述第二驱动光耦的第八引脚分别与所述第二驱动正电源和所述第七电容的另一端相连；

所述第七电阻的另一端分别与所述第三稳压管的负极、所述第八电阻的一端、所述第八电容的一端以及所述第二IGBT的门极相连；

所述第三稳压管的正极与所述第四稳压管的正极相连；

所述第四稳压管的负极分别与所述第八电阻、第八电容以及所述第二IGBT的发射极相连。

3.根据权利要求2所述的IGBT模块的驱动保护装置，其特征在于，还包括：

第一驱动电源保护电路，所述第一驱动电源保护电路分别与所述第一驱动正电源、所述第一驱动负电源和所述控制芯片相连，所述第一驱动电源保护电路用于在所述第一驱动正电源大于第一预设电压或者所述第一驱动负电源小于第二预设电压时，输出第一低电平保护信号至所述控制芯片，其中，所述控制芯片在接收到所述第一低电平保护信号时停止工作；

第二驱动电源保护电路，所述第二驱动电源保护电路分别与所述第二驱动正电源、所述第二驱动负电源和所述控制芯片相连，所述第二驱动电源保护电路用于在所述第二驱动正电源大于第三预设电压或者所述第二驱动负电源小于第四预设电压时，输出第二低电平保护信号至所述控制芯片，其中，所述控制芯片在接收到所述第二低电平保护信号时停止工作。

4.根据权利要求3所述的IGBT模块的驱动保护装置，其特征在于，所述第一驱动电源保护电路包括：第九至第二十电阻、第九至第十二电容、第五稳压管、第六稳压管、第一光耦和第二光耦、第一运算放大器和第二运算放大器，其中，

所述第九电阻的一端与所述第一驱动正电源相连，所述第九电阻的另一端与所述第五稳压管的阴极相连；

所述第五稳压管的阳极与所述第一光耦的第一引脚相连；

所述第一光耦的第二引脚与所述第一IGBT的发射极相连，所述第一光耦的第三引脚接地，所述第一光耦的第四引脚分别与所述第十一电阻的一端、第九电容的一端、所述第一运算放大器的第三引脚相连；

所述第十一电阻的另一端与第一预设电源相连；

所述第九电容的另一端接地；

所述第一运算放大器的第二引脚分别与所述第十三电阻的一端、所述第十四电阻的一端、所述第十七电阻的一端以及第十电容的一端相连；

所述第十三电阻的另一端与第一预设参考电源相连；

所述第十四电阻的另一端以及第十电容的另一端均接地；

所述第一运算放大器的第八引脚与第二预设电源相连，所述第一运算放大器的第一引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚均接地，所述第一运算放大器的第七引脚与所述控制芯片相连；

所述第十七电阻的另一端分别与所述第十九电阻的一端和所述控制芯片相连；

所述第十九电阻的另一端与所述第一预设电源相连；

所述第十电阻的一端与所述第一IGBT的发射极相连，所述第十电阻的另一端与所述第六稳压管的阴极相连；

所述第六稳压管的阳极与所述第二光耦的第一引脚相连；

所述第二光耦的第二引脚与所述第一驱动负电源相连，所述第二光耦的第三引脚接地，所述第二光耦的第四引脚分别与所述第十二电阻的一端、第十一电容的一端、所述第二运算放大器的第三引脚相连；

所述第十二电阻的另一端与所述第一预设电源相连；

所述第十一电容的另一端接地；

所述第二运算放大器的第二引脚分别与所述第十五电阻的一端、所述第十六电阻的一端、所述第十八电阻的一端以及第十二电容的一端相连；

所述第十五电阻的另一端与所述第一预设参考电源相连；

所述第十六电阻的另一端以及第十二电容的另一端均接地；

所述第二运算放大器的第八引脚与所述第二预设电源相连，所述第二运算放大器的第一引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚均接地，所述第二运算放大器的第七引脚与所述控制芯片相连；

所述第十八电阻的另一端分别与所述第二十电阻的一端和所述控制芯片相连；

所述第二十电阻的另一端与所述第一预设电源相连。

5.根据权利要求4所述的IGBT模块的驱动保护装置，其特征在于，所述第二驱动电源保护电路包括：第二十一至第三十二电阻、第十三至第第十六电容、第七稳压管、第八稳压管、第三光耦、第四光耦、第三运算放大器和第四运算放大器，其中，

所述第二十一电阻的一端与所述第二驱动正电源相连，所述第二十一电阻的另一端与所述第七稳压管的阴极相连；

所述第七稳压管的阳极与所述第三光耦的第一引脚相连；

所述第三光耦的第二引脚与所述第二IGBT的发射极相连，所述第三光耦的第三引脚接地，所述第三光耦的第四引脚分别与所述第二十三电阻的一端、第十三电容的一端、所述第三运算放大器的第三引脚相连；

所述第二十三电阻的另一端与所述第一预设电源相连；

所述第十三电容的另一端接地；

所述第三运算放大器的第二引脚分别与所述第二十五电阻的一端、所述第二十六电阻的一端、所述第二十九电阻的一端以及所述第十四电容的一端相连；

所述第二十五电阻的另一端与所述第一预设参考电源相连；

所述第二十六电阻的另一端以及所述第十四电容的另一端均接地；

所述第三运算放大器的第八引脚与所述第二预设电源相连，所述第三运算放大器的第一引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚均接地，所述第三运算放大器的第七引脚与所述控制芯片相连；

所述第二十九电阻的另一端分别与所述第三十一电阻的一端和所述控制芯片相连；

所述第三十一电阻的另一端与所述第一预设电源相连；

所述第二十二电阻的一端与所述第二IGBT的发射极相连，所述第二十二电阻的另一端与所述第八稳压管的阴极相连；

所述第八稳压管的阳极与所述第四光耦的第一引脚相连；

所述第四光耦的第二引脚与所述第二驱动负电源相连，所述第四光耦的第三引脚接地，所述第四光耦的第四引脚分别与所述第二十四电阻的一端、第十五电容的一端、所述第四运算放大器的第三引脚相连；

所述第二十四电阻的另一端与所述第一预设电源相连；

所述第十五电容的另一端接地；

所述第四运算放大器的第二引脚分别与所述第二十七电阻的一端、所述第二十八电阻的一端、所述第三十电阻的一端以及第十六电容的一端相连；

所述第二十七电阻的另一端与所述第一预设参考电源相连；

所述第二十八电阻的另一端以及第十六电容的另一端均接地；

所述第四运算放大器的第八引脚与所述第二预设电源相连，所述第四运算放大器的第一引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚均接地，所述第四运算放大器的第七引脚与所述控制芯片相连；

所述第三十电阻的另一端分别与所述第三十二电阻的一端和所述控制芯片相连；

所述第三十二电阻的另一端与所述第一预设电源相连。

6.根据权利要求4所述的IGBT模块的驱动保护装置，其特征在于，

所述第一预设电源和所述第一预设参考电源的电压均为5V。

7.根据权利要求4所述的IGBT模块的驱动保护装置，其特征在于，

所述第二预设电源的电压为15V。