IGBT短路保护电路及方法、IGBT驱动器以及IGBT电路技术

本发明专利技术提供一种IGBT短路保护电路及方法、IGBT驱动器以及IGBT电路。所述的IGBT短路保护电路，包括：驱动电流检测单元，用于检测流经IGBT栅极的驱动电流；比较单元，用于将该驱动电流与一参考电流进行比较，并输出比较结果；以及保护单元，用于根据所述比较结果确定是否启动对IGBT的短路保护。根据本发明专利技术的上述方案，通过检测流经IGBT的驱动电流来控制IGBT驱动电路的自锁，以提高对IGBT的短路保护的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电路
，尤其涉及一种IGBT短路保护电路及方法，IGBT驱动器以及IGBT电路。
技术介绍
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)由MOSFET和双极型晶体管复合而成,其融和了这两种器件的优点,既具有MOSFET器件驱动简单和快速的优点,又具有双极型器件容量大的优点,因而,在当前电力电子技术中得到了越来越广泛的应用。然而，IGBT的驱动器的各种保护功能是否可行、完善，能否在异常情况下及时关闭IGBT，在一定程度上决定了IGBT使用的寿命。常规IGBT驱动器的短路保护通过对开通时的IGBT的集电极CE端进行电压检测，即检测栅极电压Vce(sat)。正常工作时，Vce(sat)值约2V左右，达不到短路保护阈值。当发生短路时，由于流过集电极的电流(即Ic)快速变化，造成Vce(sat)上升,直至达到短路保护阈值。通过IGBT驱动器的信号处理电路实施自锁保护。但这种方法中，由于在工作电流大于2倍额定电流时，IGBT的外特性曲线为定性不定量的，所以可能会存在某些异常情况导致短路电流极大时还未达到短路保护阈值，保护不动作，即短路保护失效，从而损坏IGBT。进一步地，当短路回路电感量过大时，电流变化率就变的很低，此时不是短路，而是过流，这种情况短路保护也将失去作用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种IGBT短路保护电路及方法、IGBT驱动器以及IGBT电路，能够更可靠地实现对IGBT的短路保护。根据本专利技术的第一方面，提供一种IGBT短路保护电路，包括：驱动电流检测单元，用于检测流经IGBT栅极的驱动电流；比较单元，用于将该驱动电流与一参考电流进行比较，并输出比较结果；以及保护单元，用于根据所述比较结果确定是否启动对IGBT的短路保护。进一步地，所述比较单元包括参考电流提供单元和比较器；所述参考电流提供单元用于提供所述参考电流，所述比较器用于将所述驱动电流和所述参考电流进行比较，并输出比较结果。进一步地，所述参考电流提供单元为一存储单元，用于存储所述参考电流，提供给所述比较器。进一步地，所述参考电流为根据IGBT正常工作下的驱动电流的最大值或IGBT驱动器正常工作时的上一次驱动电流。进一步地，当所述参考电流为根据IGBT正常工作下的驱动电流的最大值时，若比较单元输出的所述比较结果表明检测到的所述驱动电流超过所述参考电流，则所述保护单元启动短路保护；当所述参考电流为IGBT驱动器正常工作时的上一次驱动电流时，若比较结果表明检测到的所述驱动电流超过所述上一次驱动电流预定范围，则所述保护单元启动短路保护。进一步地，所述保护单元包括切换开关，当保护单元根据所述比较结果确定启动IGBT短路保护时，通过断开所述切换开关而关闭PWM脉冲，从而关闭IGBT。根据本专利技术的第二方面，提供一种IGBT驱动器，包括：驱动单元；以及上述任一项所述IGBT短路保护电路。进一步地，所述驱动单元为与IGBT的栅极连接的推挽式推动级。根据本专利技术的第三方面，提供一种IGBT电路，包括：IGBT；以及上述任一项所述的IGBT驱动器。进一步地，所述的IGBT电路，还包括IGBT栅极电阻；其中，所述驱动电流检测单元设置在所述驱动单元及所述IGBT栅极电阻之间。根据本专利技术的第四方面，提供一种IGBT短路保护方法，包括：驱动电流检测步骤，检测流经IGBT的栅极的驱动电流；比较步骤，将该驱动电流与一参考电流进行比较，并输出比较结果；以及保护步骤，根据所述比较结果确定是否启动对IGBT的短路保护。进一步地，所述比较步骤包括参考电流提供步骤和比较子步骤；所述参考电流提供步骤，提供所述参考电流；所述比较子步骤，将所述驱动电流和所述参考电流进行比较，并输出比较结果。进一步地，在驱动器正常运行时，采样并保存所述驱动电流的值，在IGBT下一次开通时将检测到的驱动电流与所述采样并保存的所述驱动电流的值，即所述的上一次驱动电流进行比较，并输出比较的结果。进一步地，若比较结果表明检测到的所述驱动电流超过所述上一次驱动电流预定范围，则表明IGBT出现异常，则此时保护单元步骤中，启动短路保护。根据本专利技术的上述方案，通过检测流经IGBT的驱动电流来控制IGBT驱动电路的自锁，以实现对IGBT的短路保护。这样，通过检测流经IGBT栅极的驱动电流，解决了现有技术中对大功率IGBT模块短路保护只能通过检测IGBT强电端集电极的电流而导致的方案单一的问题，并且由于短路保护的采样点不设置IGBT的强电端，从而避免了驱动器强、弱电混合的情况，消除了对控制器存在的安全隐患。进一步地，在短路保护失效或过流非短路状态时，IGBT短路保护的可靠性不会受到影响，即提高了短路保护的可靠性。以下结合附图及具体实施方式对本专利技术的技术方案做进一步详细的描述，本专利技术的有益效果将进一步明确。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1示出了根据本专利技术一优选实施IGBT短路保护电路的结构框图。图2为根据本专利技术一优选实施例的IGBT电路的结构示意图。图3为根据本专利技术一优选实施的IGBT短路保护方法的流程图。图4为根据本专利技术所述的短路保护方法的一具体实施例的流程框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。在对本专利技术的电路结构进行说明之前，首先解释一下本专利技术的工作原理。若IGBT发生短路故障，在IGBT的集电极电流Ic上升的过程中，栅极电压Vge也在上升，这是由米勒效应引起的。而在短路时栅极电压Vge的变化，导致栅极电荷量Qg也会相应的发生变化，并进而所需的驱动电流也会发生变化。此时，通过判断驱动电流的异常增大或波动即可判断IGBT模块的短路。并且，有的驱动器虽然设置了抑制短路时引起的集电极电压Vce过大的有源钳位电路，但在该电压Vce达到额定钳位电压时，也会向IGBT的栅极注入电流，从而引起驱动电流的变化，据此也可判断IGBT模块的短路。基于以上原理，提出本专利技术的方案，以下将进行详细说明。首先结合图1说明本专利技术的IGBT短路保护电路的构成。图1示出了根据本专利技术所述IGBT短路保护电路的结构框图，如图1所示，所述IGBT短路保护电路P包括：驱动电流检测单元1、比较单元2以及保护单元3。所述驱动电流检测单元1用于检测流经IGBT的驱动电流，具体地，检测流经IGBT的栅极的驱动电流。所述比较单元2用于将该驱动电流与一参考电流进行比较，并输出比较结果。所述保护单元3用于根据所述比较结果确定是否启动对IGBT的短路保护，例如控制IGBT的驱动器自锁，以关闭IGBT。根据本专利技术的上述方案，通过检测流经IGBT的驱动电流来控制IGBT驱动电路的自锁，以实现对IGBT的短路保护。这样，通过检测流经IGBT栅极的驱动电流，解决了现有技术中对大功率IGBT模块短路保护只能通过检测IGBT强电端集电极的电流而导致的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT短路保护电路，其特征在于，包括：驱动电流检测单元，用于检测流经IGBT栅极的驱动电流；比较单元，用于将该驱动电流与一参考电流进行比较，并输出比较结果；以及保护单元，用于根据所述比较结果确定是否启动对IGBT的短路保护。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT短路保护电路，其特征在于，包括：驱动电流检测单元，用于检测流经IGBT栅极的驱动电流；比较单元，用于将该驱动电流与一参考电流进行比较，并输出比较结果；以及保护单元，用于根据所述比较结果确定是否启动对IGBT的短路保护。2.如权利要求1所述的IGBT短路保护电路，其特征在于，所述比较单元包括参考电流提供单元和比较器；所述参考电流提供单元用于提供所述参考电流，所述比较器用于将所述驱动电流和所述参考电流进行比较，并输出比较结果。3.如权利要求2所述的IGBT短路保护电路，其特征在于，所述参考电流提供单元为一存储单元，用于存储所述参考电流，提供给所述比较器。4.如权利要求2或3所述的IGBT短路保护电路，其特征在于，所述参考电流为根据IGBT正常工作下的驱动电流的最大值或IGBT驱动器正常工作时的上一次驱动电流。5.如权利要求4所述的IGBT短路保护电路，其特征在于，当所述参考电流为根据IGBT正常工作下的驱动电流的最大值时，若比较单元输出的所述比较结果表明检测到的所述驱动电流超过所述参考电流，则所述保护单元启动短路保护；当所述参考电流为IGBT驱动器正常工作时的上一次驱动电流时，若比较结果表明检测到的所述驱动电流超过所述上一次驱动电流预定范围，则所述保护单元启动短路保护。6.如权利要求1-5任一项所述的IGBT短路保护电路，其特征在于，所述保护单元包括切换开关，当保护单元根据所述比较结果确定启动IGBT短路保护时，通过断开所述切换开关而关闭PWM脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁金荣，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44