一种IGBT过流保护电路制造技术

本发明专利技术公开了一种IGBT过流保护电路，包括解耦保护电路、基准电平生成电路、故障信号生成电路和硬件封锁电路；解耦保护电路用于根据采集的IGBT下管的栅极和漏极电压生成保护电压信号；故障信号生成电路将保护电压信号与基准电压信号进行比较，当保护电压信号大于基准电压信号时形成故障信号；硬件封锁电路在故障信号的触发下将下管的栅极电压钳位至下管驱动电源的负电源，使下管关断；本发明专利技术采用分离的模拟电路器件配置可解耦的过流保护电路的三种工作模式，在IGBT发生过流故障时、正常工作时、不工作时的三种现实工况中灵活切换，在不使用驱动芯片的情况下实现过流保护，并可通过调节电路参数来调节执行电压范围和响应时间值。间值。间值。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT过流保护电路


[0001]本专利技术属于电子电路
，更具体地，涉及一种采用分立器件硬件实现的变频器用IGBT过流保护电路。

技术介绍

[0002]随着变频技术的普及，IGBT过流保护电路越来越多的应用到电源电路中，现有的IGBT过流保护电路一般利用驱动芯片中的受控直流源进行设计，这种软件保护的方式具有保护执行电压范围、保护响应时间均固定不可调节的缺点。在大功率变频器功率模块裸片化、并联化或将IGBT模块换为碳化硅模块后，原有的基于驱动芯片中的保护方案已不再能满足响应时间的要求，也无法自主设置保护电压范围。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种IGBT过流保护电路，可通过RC网络参数及二极管选型变化来调节保护执行电压的范围以及设置响应时间。
[0004]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种IGBT过流保护电路，包括解耦保护电路、基准电平生成电路、故障信号生成电路和硬件封锁电路；
[0005]所述解耦保护电路分别连接IGBT下管的栅极和漏极，根据采集的IGBT下管的栅极电压和漏极电压生成保护电压信号；
[0006]所述基准电平生成电路用于提供基准电压信号；
[0007]所述故障信号生成电路分别连接解耦保护电路、基准电平生成电路和硬件封锁电路，将解耦保护电路提供的所述保护电压信号与基准电平生成电路提供的所述基准电压信号进行比较，当保护电压信号的值大于基准电压信号时形成故障信号并发送给硬件封锁电路；
[0008]所述硬件封锁电路与IGBT下管的栅极相连，在所述故障信号的触发下将所述IGBT下管的栅极电压钳位至下管驱动电源的负电源，使IGBT下管关断。
[0009]优选的，上述IGBT过流保护电路，所述解耦保护电路包括第一二极管D1、第一电阻R1、第二二极管D2、第四电阻R4、第三二极管D3、第五电阻R5；
[0010]所述第一二极管D1的负极连接IGBT下管的漏极，负极通过所述第一电阻R1连接第二二极管D2的正极；所述第二二极管D2的负极输出保护电压信号；
[0011]所述第四电阻R4与第三二极管D3并联，第四电阻R4的第一端及第三二极管D3的正极与第一二极管D1的正极相连，第四电阻R4的第二端及第三二极管D3的负极连接IGBT下管的栅极；
[0012]所述第五电阻R5的第一端连接下管驱动电源的负电源，第二端与第二二极管D2的正极相连。
[0013]优选的，上述IGBT过流保护电路，所述解耦保护电路具有三种工作模式：
[0014]当IGBT下管不动作时，IGBT下管的漏极电压将第一二极管D1击穿，第四电阻R4连
接下管驱动电源的负电源进行钳位；第一二极管D1的击穿能量通过第三二极管D3和第五电阻R5向下管驱动电源的负电源进行泄放；第二二极管D2输出的保护电压信号被限位至(
‑
V2
‑
V
D2
+X)；其中，
‑
V2表示下管驱动电源的负电源，V
D2
表示第二二极管D2的导通电压，X的大小取决于第一电阻R1、第四电阻R4和第五电阻R5的阻值；
[0015]当IGBT下管动作且不发生短路时，IGBT下管的漏极电压为其导通压降，第一二极管D1未被击穿，第四电阻R4的第二端及第三二极管D3的负极连接下管驱动电源的正电源，第二二极管D2输出的保护电压信号被限位至(
‑
V2
‑
V
D2
)；
[0016]当IGBT下管动作且发生短路时，IGBT下管的漏极电压将第一二极管D1击穿，第四电阻R4的第二端及第三二极管D3的负极连接下管驱动电源的正电源，第一二极管D1的击穿能量通过第五电阻R5向下管驱动电源的负电源进行泄放；第二二极管D2输出的保护电压信号被限位至(V2+X*Y/Udc
‑
V
D2
)；其中，V2表示下管驱动电源的正电源，Udc表示母线电压，Y表示IGBT下管的漏极电压。
[0017]优选的，上述IGBT过流保护电路，所述基准电压生成电路包括第二电阻R2和第五二极管D5；所述第二电阻R2的一端下管驱动电源的参考电压，另一端与第五二极管D5的负极相连；所述第五二极管D5的正极连接下管驱动电源的负电源。
[0018]优选的，上述IGBT过流保护电路，所述故障信号生成电路包括第一比较器、第八电阻、第六二极管和第九电阻；
[0019]所述第一比较器的正相输入端用以接收保护电压信号，反相输入端用以接收基准电压信号；
[0020]所述第八电阻、第六二极管串接在第一比较器的正相输入端与输出端之间，第一比较器的输出端输出的故障电压信号被传输给去干扰电路，所述故障电压信号经第九电阻转换为对应的故障电流信号并传输给硬件封锁电路。
[0021]优选的，上述IGBT过流保护电路，所述硬件封锁电路包括第一三极管Q1、第二十一电阻R21、MOS管Q3、第十八电阻R18、第七电容C7；
[0022]所述第一三极管Q1的基极接收故障信号生成电路输出的故障信号，集电极接收下管驱动电源的参考电压，发射极通过所述第二十一电阻R21连接下管驱动电源的负电源；
[0023]所述MOS管Q3的栅极连接第一三极管Q1的发射极，源极连接下管驱动电源的负电源，漏极依次串接第十八电阻R18、第七电容C7后与IGBT下管的栅极相连。
[0024]优选的，上述IGBT过流保护电路还包括滤波电路；所述滤波电路的输入端连接解耦保护电路，输出端连接故障信号生成电路；
[0025]该滤波电路对解耦保护电路输出的保护电压信号进行滤波和分压处理，以输出与故障信号生成电路的输入电阻范围相匹配的保护电压信号。
[0026]优选的，上述IGBT过流保护电路，所述滤波电路包括第十电阻R10、第五电容C5、第十三电阻R13、第十一电阻R11；
[0027]所述第十电阻R10的第一端连接解耦保护电路的输出端，接收保护电压信号，第二端连接第十一电阻R11；所述第十一电阻R11的另一端作为滤波电路的输出端；
[0028]所述第五电容C5与第十三电阻R13并联后，其一端连接第十电阻R10的第二端，另一端连接IGBT下管的栅极；
[0029]其中，第十电阻R10、第五电容C5、第十三电阻R13构成一阶RC滤波电路和电阻分压
电路，将解耦保护电路输出的保护电压信号进行滤波和分压处理；第十一电阻R11为输出匹配电阻，确保输出的保护电压信号与故障信号生成电路的输入电阻范围相匹配。
[0030]优选的，上述IGBT过流保护电路还包括控制器和复位电路；
[0031]所述控制器连接故障信号生成电路，根据故障信号生成电路输出的故障信号生成复位信号并发送给复位电路；
[0032]所述复位电路的输出端连接故障信号生成电路，根据所述复位信号将故障信号生成电路中的保护电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT过流保护电路，其特征在于，包括解耦保护电路、基准电平生成电路、故障信号生成电路和硬件封锁电路；所述解耦保护电路分别连接IGBT下管的栅极和漏极，根据采集的IGBT下管的栅极电压和漏极电压生成保护电压信号；所述基准电平生成电路用于提供基准电压信号；所述故障信号生成电路分别连接解耦保护电路、基准电平生成电路和硬件封锁电路，将解耦保护电路提供的所述保护电压信号与基准电平生成电路提供的所述基准电压信号进行比较，当保护电压信号的值大于基准电压信号时形成故障信号并发送给硬件封锁电路；所述硬件封锁电路与IGBT下管的栅极相连，在所述故障信号的触发下将所述IGBT下管的栅极电压钳位至下管驱动电源的负电源，使IGBT下管关断。2.如权利要求1所述的IGBT过流保护电路，其特征在于，所述解耦保护电路包括第一二极管、第一电阻、第二二极管、第四电阻、第三二极管、第五电阻；所述第一二极管的负极连接IGBT下管的漏极，负极通过所述第一电阻连接第二二极管的正极；所述第二二极管的负极输出保护电压信号；所述第四电阻与第三二极管并联，第四电阻的第一端及第三二极管的正极与第一二极管的正极相连，第四电阻的第二端及第三二极管的负极连接IGBT下管的栅极；所述第五电阻的第一端连接下管驱动电源的负电源，第二端与第二二极管的正极相连。3.如权利要求2所述的IGBT过流保护电路，其特征在于，所述解耦保护电路具有三种工作模式：当IGBT下管不动作时，IGBT下管的漏极电压将第一二极管击穿，第四电阻连接下管驱动电源的负电源进行钳位；第一二极管的击穿能量通过第三二极管和第五电阻向下管驱动电源的负电源进行泄放；第二二极管输出的保护电压信号被限位至(
‑
V2
‑
V
D2
+X)；其中，
‑
V2表示下管驱动电源的负电源，V
D2
表示第二二极管的导通电压，X的大小取决于第一电阻、第四电阻和第五电阻的阻值；当IGBT下管动作且不发生短路时，IGBT下管的漏极电压为其导通压降，第一二极管未被击穿，第四电阻的第二端及第三二极管的负极连接下管驱动电源的正电源，第二二极管输出的保护电压信号被限位至(
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V2
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V
D2
)；当IGBT下管动作且发生短路时，IGBT下管的漏极电压将第一二极管击穿，第四电阻的第二端及第三二极管的负极连接下管驱动电源的正电源，第一二极管的击穿能量通过第五电阻向下管驱动电源的负电源进行泄放；第二二极管输出的保护电压信号被限位至(V2+X*Y/Udc
‑
V
D2
)；其中，V2表示下管驱动电源的正电源，Udc表示母线电压，Y表示IGBT下管的漏极电压。4.如权利要求1所述的IGBT过流保护电路，其特征在于，所述基准电压生成电路包括第二电阻和第五二极管；所述第二电阻的一端下管驱动电源的参考电压，另一端与第五二极管的负极相连；所述第五二极管的正极连接下管驱动电源的负电源。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，余文毅，柳岸明，定渊博，杨帆，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：