CN2250598Y - 绝缘栅型大功率晶体管短路保护器 - Google Patents
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Abstract
绝缘栅型大功率晶体管短路保护器是保证在大电流回路工作的绝缘栅型大功率晶体管安全的一种保护器，它有五个接线端，它利用短路或过流时建立的电压去触发保护器内的可控硅，可控硅导通后迅速产生低压作用于绝缘栅型大功率晶体管的控制栅极，令其截止，保护它不受过流的损害。本实用新型使用简便，性能可靠，价格低，保护迅速并及时报警，宜用在该型大功率器件需要保护的地方。
Description
本实用新型是绝缘栅型大功率晶体管短路过流时的快速保护器件。
工作在大电流回路绝缘栅型大功率晶体管的价格都很昂贵，为了避免短路过流对它的损害，常在大电流回路串入电感，利用电感反抗电流变化的特性，限制电流增长的速率，然后再通过保护电路来关断大功率器件，实现对它的保护。但串入电感后，供电电压也相应提高，电流减小时，电感产生的反电势与电源电压迭加后加到大功率器件两端，这样对大功率器件的耐压特性提出更高的要求。加之用电感保护反应迟缓，大功率器件发热多，工作寿命短。
本实新型的目的在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种绝缘栅型大功率晶体管短路保护器。
本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：
绝缘栅型大功率晶体管短路保护器N1由电阻RN1、RN2，电容CN1，单相可控硅SN1，光电耦合器NN1组成，它有五个接线端，其特征在于电阻RN1一端接单向可控硅SN1的触发极，其另一端作接线端[2]，电阻RN2和电容CN1并联在SN1触发极与接线端[3]之间，SN1的阳极与光电耦合器NN1内部发光二极管的阴极相连接，NN1内部发光二极管的阳极输出，作接线端[1]，NN1内部光敏三极管的发射极输出，作接线端[4]，其集电极输出，作接线端[5]。
本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到：
短路保护器N1的接线端[2]连接绝缘栅型大功率晶体管的电流检测端，N1的接线端[1]连接反相驱动门NA3输出端10与二极管V6的负极，N1的[3、4]端接地，N1的接线端[5]输出N1内部可控硅导通的电位信号。
短路保护器N1，其特征在于短路保护器的接线端[2]接在无电流检测端的绝缘栅型大功率晶体管的源极电阻上，N1的[3、4]端接源极电阻的另一端并接地，N1的[1]端接反相驱动门NB3的输出端10与二极管VB6的负极，N1的接线端[5]输出N1内部可控硅导通的电位信号。
附图的图面说明如下：
图1绝缘栅型大功率晶体管短路保护器N1的内部电路图
图2在步进电机驱动电源输出回路，短路保护器N1接入有电流检测端的绝缘栅型大功率晶体管的电路图。
图3在步进电机驱动电源输出回路，短路保护器N1接入无电流检测端的绝缘栅型大功率晶体管的电路图。
下面结合图1、图2、图3对本实用新型作进一步详述：
1.对绝缘栅型大功率晶体管短路保护器N1内部电路的说明：
可控硅SN1的触发电压约0.6V，假设短路保护器N1的第2脚检测电流10mA，如选RN1＝40Ω，RN2＝60Ω，则在短路保护器N1的第2脚电压为1V时，N1内的可控硅SN1导通。SN1导通后，其饱和压降约1V，加上光电耦器NN1内二极管压降约1V，[1]端输出电压2V，再加上短路保护器N1外部二极管VA6压降约0.7V，总计2.7V，小于绝缘栅型大功率晶体管的开启电压约4V，故能可靠地关断绝缘栅型大功率晶体管。CN1并在可控硅SN1的栅、阴极之间，目的是抗干扰，以免可控硅SN1误触发。采用光电耦合器这种形式输出报警信号，可以使短路保护器主电路与报警电路隔离，以便控制电路脱离主回路。
2.绝缘栅型大功率晶体管短路保护器的保护及解除保护过程：
1)保护过程：当电流过流或负载短路时，流过VA1、VA4的电流瞬间激增，经VA4电流检测端成比例地分流一小部分电流注入短路保护器N1的第2脚，该电流在RN2上建立的电压触发N1内部的可控硅SN1，SN1导通后，N1的第1脚电位下降到2V左右，该电压经二极管VA6、电阻RA3，作用于VA4的控制栅极，因约2.7V电压低于VA4的开启电压4V，VA4迅速关断，VA1同时受到保护，此时N1的第5脚输出低电平报警信号。
2)解除保护过程：反向驱动门NA3的控制信号INA变高时，经NA3反相，输出低电平作用短路保护器N1的第1脚，使内部的可控硅SN1因阳极电压过低不足以维持电流而关断，当反向驱动门NA3的控制信号INA变低时，从+12V电源，经电阻RA4使三极管VA5导通，经电阻RA3，作用于VA4的控制栅，使VA4导通，保护解除。
3.关于绝缘栅型大功率晶体管的说明
绝缘栅型大功率晶体管是指IGBT和MOSFET，这是英文缩写名称，它们的英文全称是insulated gate bipolartramsistor，insnlated gate metal oxide SemiconductorField effect transistor，它们都是电压控制型的大功率晶体管，其开启电压在4伏左右，IGBT和MOSFET又分为有电流检测端的和无电流检测端的两种类型，短路保护器N1接入有电流检测端的IGBT或MOSFET的电路，请参看图2，短路保护器N1接入无电流检测端的IGBT或MOSFET的电路，请看图3，两者保护与解除保护的过程是相同的，短路保护器N1在图3中的接法与图2的差别仅在N1的接线端[2]在源极电阻RB2上采样。
本实用新型相比现有技术具有如下优点：
1.使用简便，性能可靠，价格低。
2.保护迅速并及时报警。
Claims (3)
1.绝缘栅型大功率晶体管短路保护器N1由电阻RN1、RN2，电容CN1，单相可控硅SN1，光电耦合器NN1组成，它有五个接线端，其特征在于电阻RN1一端接单向可控硅SN1的触发极，其另一端作接线端[2]，电阻RN2和电容CN1并联在SN1触发极与接线端[3]之间，SN1的阳极与光电耦合器NN1内部发光二极管的阴极相连接，NN1内部发光二极管的阳极输出，作接线端[1]，NN1内部光敏三极管的发射极输出，作接线端[4]，其集电极输出，作接线端[5]。
2.根据权利要求1所述的绝缘栅型大功率晶体管保护器N1，其特征在于短路保护器N1的接线端[2]连接绝缘栅型大功率晶体管的电流检测端，N1的接线端[1]连接反相驱动门NA3输出端10与二极管V6的负极，N1的[3、4]端接地，N1的接线端[5]输出N1内部可控硅导通的电位信号。
3.根据权利要求1所述的绝缘栅型大功率晶体管短路保护器N1，其特征在于短路保护器的接线端[2]接在无电流检测端的绝缘栅型大功率晶体管的源极电阻上，N1的[3、4]端接源极电阻的另一端并接地，N1的[1]端接反相驱动门NB3的输出端10与二极管VB6的负极，N1的接线端[5]输出N1内部可控硅导通的电位信号。
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| CN101674005B (zh) * | 2009-09-01 | 2012-06-27 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种非隔离型直流变换器 |
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