一种IGBT短路保护电路及其控制方法。包括比较器，光电耦合器，信号延时电路。其目的是为了提供一种结构简单、成本低的IGBT短路保护装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种短路保护电路及控制方法，特别是涉及一种用于实现IGBT短路保护的电路及控制方法。
技术介绍
目前 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor 绝缘栅双极型晶体管)作为一种大功率开关器件被广泛应用，但是IGBT的保护一直是个难点，一般的IGBT驱动保护模块就是通过监控Vce是否大于饱和压降，来实现IGBT过流保护的，现在广泛使用的方案一种是采用西门康及三菱的驱动保护模块，但是该方案成本太高，尤其在小功率机型上不能产品化；另一种方案是通过霍尔电路检测输出电流实现保护，但是该方案不能直接检测每一个IGBT的电流，不能完全可靠实现短路保护。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于IGBT的短路保护电路，解决当IGBT模块短路时不能可靠保护的问题。本电路利用比较器实现对Vce变化的快速响应，通过光电耦合器及时触发CPU关断IGBT驱动信号，避免IGBT短路。饱和压降Vce是衡量IGBT是否过流的重要指标，在门极驱动电压存在的情况下， 发生IGBT过流，Vce会急剧上升，一般当Vce大于饱和压降10微秒(us)左右，IGBT就会损坏。如图1所示，当栅极与发射极电压Vge为15V时，IGBT结温温度为25°C至125°C时， IGBT饱和导通后的压降Vce随着Ice的增大而增大，本设计正是利用IGBT的此种特性，通过检测Vce的压降来判断IGBT是否处于短路状态(通常认为IGBT的电流大于其额定值的 3倍即认为其处于短路状态)，若达到电压阈值便通过比较器输出信号导通光电耦合器，触发CPU的硬件中断来封锁IGBT的驱动信号。如图2所示，IGBT短路保护电路包括快恢复二极管DO1，钳位二极管D02，分压电阻R04, R05, R06和比较器U01,电阻R01, R03, R07, R08 ；IGBT的集电极连接快恢复二极管 DOl，快恢复二极管DOl连接电阻Rl，电阻Rl连接分压电阻R6，分压电阻R6连接分压电阻 R5，分压电阻R5连接分压电阻R4，分压电阻R4连接IGBT的发射极，IGBT的栅极连接钳位二极管D02，钳位二极管D02连接电阻R03，电阻R03与分压电阻R04并联，比较器UOl的引脚1连接电阻R08，电阻R08连接随后的光电耦合器输入端，比较器的引脚2连接分压电阻 R05,比较起的引脚1连接电阻R08，比较器的引脚6连接分压电阻R04，比较器的引脚7连接电阻R08。在IGBT栅极有驱动电压时，当发生IGBT过流时，IGBT集电极与发射极间的电压快速升高，当超过比较器UOl的引脚3或引脚5所设定的2. 5V时，比较器UOl的引脚1或引脚7将发生翻转，该信号将导通随后的光电耦合器光电耦合器的输出端信号，触发CPU的硬件中断来封锁IGBT的驱动信号。本专利技术通过检测IGBT的Vce压降实现短路保护，电路简单可靠，尤其适合小功率机器采用，可以单独控制每一块IGBT模块的关断，通过对比较器阀值的灵活设定，满足了对不同IGBT模块的短路保护。下面结合附图对本专利技术的短路保护电路作进一步说明。 附图说明图1为本专利技术中Vce-Ice特征曲线的示意图；图2为本专利技术电路结构示意图；图3为本专利技术实施例中电路结构示意图。具体实施例方式本专利技术的具体实施例如图3所示，IGBT光电耦合器驱动模块Ul选用HCPL3120，二极管Dl选用快速恢复高压二极管SF1600，比较器U2选用LM393，二极管D2选用1N4148，光电耦合器PCl选用PS2701。二极管Dl的功能与二极管DOl相同，二极管D2的功能与二极管D02相同，分压电阻R4，R5，R6的功能与电阻R04，R05, R06相同，比较器U2的功能与比较器UOl相同。在本实施例IGBT短路保护电路中，包括电阻RG1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻 R7，电阻R8，电阻R9，电容Cl，电容C2，电容C3，电容C4，电容C5，电容C6，电容C7，电容C8， 电容C9，二极管D3，稳压管VI，稳压管Z1，电容E1，电容E2，电容E3，端点P连接IGBT的集电极，端点COM连接IGBT的发射极；还包括，二极管D1，二极管D2，电阻R4，电阻R5，电阻 R6，比较器U2，光电耦合器模块PCl，电阻R10，电容C10，二极管Dl连接电阻Rl ；二极管D2 位于电阻RGl与电阻R3之间；电阻R4位于电阻R3与稳压管Vl之间；电阻R5与电阻R6串联，位于电阻R7与电容C4之间，光电耦合器模块PCl的输入端连接二极管D3，电阻RlO连接电阻R5，电容ClO连接电阻R10，比较器U2的引脚2连接电阻R10，比较器U2的引脚6连接电阻R3，比较器U2的引脚2连接电阻R10，比较器U2的引脚7连接电容C8，比较器U2的引脚1连接电容C8，比较器U2的引脚3连接电阻R2，比较器U2的引脚5连接电阻R2。本保护电路能够在短路发生的6US之内关断IGBT，可靠实现短路保护，并且利用光电耦合器隔离了电路过压信号和过流信号向CPU控制电路的传播。IGBT 一般只能承受几十个μ s甚至几个μ S的过载电流，一旦短路发生就要求保护电路能在尽可能短的时间内关断开关器件，切断短路电流，使开关器件不致于因过流而损坏。但是，在短路情况下迅速关断开关器件，将导致负载电流下降过快而产生过大的di/ dt，由于引线电感和漏感的存在，过大的电流变化量di/dt将产生很高的过电压，而使开关器件面临过压击穿的危险。对于IGBT，过高的电压又可能导致器件内部产生擎住效应失控而损坏器件。在本实施例中，当IGBT导通时，二极管(Dl)检测到IGBT的导通压降，通过电阻 (R4)，电阻(R5)，电阻(R6)进行分压；若比较器(U2)的引脚(6)电压超过2. 5V，则认为IGBT处于短路状态，比较器(U2) 的引脚(7)输出翻转为低电平，光电耦合器模块(PCl)导通，光电耦合器模块(PCl)的输出端(OC)信号为低电平，触发CPU的硬件中断关断IGBT的驱动信号。当IGBT处于关断状态时，二极管(D2)将比较器(U2)的引脚(6)和引脚(2)电压钳位至低于2. 5V的值，比较器(U2)不反转，可以实现在IGBT关断状态时不会误保护。若比较器(U2)的引脚(6)电压超过2. 5V，则认为IGBT处于短路状态，比较器(U2) 的引脚(1)输出翻转为低电平，经电阻(RlO)与电容(ClO)组成的延时电路，光电耦合器模块(PCl)导通，光电耦合器模块(PCl)的输出端(OC)信号为低电平，触发CPU的硬件中断关断IGBT的驱动信号。利用电阻R5的分压作用，比较器U2的引脚2的电压会比引脚6的电压高，这就会导致比较器U2的引脚1会比引脚7在更低的Ice电流时翻转，但由于电阻RlO及电容ClO 组成的强延时电路的作用，比较器U2的引脚1的电平翻转时间会有较大时间的延迟，从而可以实现IGBT短路保护的二级阀值，在Ice电流达到低阀值时，通过延时后，比较器U2的引脚1翻转，光电耦合器CPl导通，触发CPU的硬件中断关断IGBT的驱动信号，保护IGBT， IGBT的二级保护由于有RC延时网络，所以一般可以把二级保护的阈值整定为IGBT的过流保护，通过调节电阻R5的阻值，可以方便的求出二级保护时对应的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种ＩＧＢＴ短路保护电路，其特征在于：电路包括快恢复二极管（Ｄ０１），钳位二极管（Ｄ０２），分压电阻（Ｒ０４），（Ｒ０５），（Ｒ０６）和比较器（Ｕ０１），电阻（Ｒ０１），（Ｒ０３），（Ｒ０７），（Ｒ０８）；ＩＧＢＴ的集电极连接快恢复二极管（Ｄ０１），快恢复二极管（Ｄ０１）连接电阻（Ｒ１），电阻（Ｒ１）连接分压电阻（Ｒ６），分压电阻（Ｒ６）连接分压电阻（Ｒ５），分压电阻（Ｒ５）连接分压电阻（Ｒ４），分压电阻（Ｒ４）连接ＩＧＢＴ的发射极，ＩＧＢＴ的栅极连接钳位二极管（Ｄ０２），钳位二极管（Ｄ０２）连接电阻（Ｒ０３），电阻（Ｒ０３）与分压电阻（Ｒ０４）并联，比较器（Ｕ０１）的引脚（１）连接电阻（Ｒ０８），电阻（Ｒ０８）连接随后的光电耦合器输入端，比较器的引脚（２）连接分压电阻（Ｒ０５），比较起的引脚（１）连接电阻（Ｒ０８），比较器的引脚（６）连接分压电阻（Ｒ０４），比较器的引脚（７）连接电阻（Ｒ０８）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林海光，杨高孟，
申请(专利权)人：欧瑞传动电气有限公司，
类型：发明
国别省市：37
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