电机控制器中IGBT驱动模块短路检测保护电路制造技术

技术编号:15747692 阅读:379 留言:0更新日期:2017-07-03 05:41
本实用新型专利技术公开了一种电机控制器中IGBT驱动模块短路检测保护电路,本电路主要由IGBT驱动模块中的IGBT管、高压二极管、响应时间电容、比较器、施密特缓冲器以及相应的阻容器件、二极管构成;通过高压二极管的导通或截止以及响应时间电容的充放电检测IGBT管的状态,一旦IGBT管产生短路故障,通过响应时间电容使比较器输出信号反转,并传输至施密特缓冲器进行信号调理后给出高电平的短路故障信号,以便通过电机控制器关断故障的IGBT管。本电路既可有效地检测保护IGBT驱动模块的短路故障,又可满足低成本应用设计的需求,提高电路设计的灵活性,从而确保电机的正常运转。

【技术实现步骤摘要】
电机控制器中IGBT驱动模块短路检测保护电路
本技术涉及一种电机控制器中IGBT驱动模块短路检测保护电路。
技术介绍
电机控制器为新能源电动汽车电机驱动系统的核心部件,其中的IGBT驱动模块是最重要的功率单元。在矢量控制下,IGBT驱动模块将动力电池高压逆变成三相交流电驱动电机正常运转。故IGBT驱动模块的工作需要高可靠性,其中IGBT驱动模块短路故障是影响可靠性的重要因素,因此可靠有效的短路检测保护是IGBT驱动模块安全工作的重要保障。目前被广泛应用于IGBT驱动模块的短路检测保护基本均基于昂贵的专用集成电路,但在一些低成本的应用中,现有的解决方案往往带来较重的成本压力。现有的IGBT驱动模块短路检测保护电路如图1所示,其主要有IGBT驱动专用集成电路1、IGBT驱动模块2中的IGBT管、高压二极管Dm、高压电阻Rm和响应时间电容Ca构成。集成电路1内部设有电流源和比较器等电路,当IGBT管关断时,电流源被内部旁路,响应时间电容Ca的电位被钳在低电位,内部比较器不会翻转,不会反馈短路故障信号;当IGBT管开通的过程中,逐渐进入饱和导通状态,电流源流过高压电阻Rm、高压二极管Dm及IGBT管形成回路,比较器不会翻转反馈故障信号;而当IGBT管出现短路时,会发生退饱和现象,工作电压快速由饱和压降上升至直流母线电压,高压二极管Dm会马上反向截至,电流源则向响应时间电容Ca充电,响应时间电容Ca电位线性上升,在到达集成电路1内部设置的门槛电压值时比较器翻转反馈故障信号,以便安全关断故障IGBT管,起到保护的作用。首先,由于该专用集成电路非常昂贵,对低成本的产品设计会形成不小的成本压力;再者,短路保护门槛电压值往往是集成电路内部设置好的,不便于根据应用条件的不同进行相应的修改,影响了电路设计的灵活性。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种电机控制器中IGBT驱动模块短路检测保护电路,本电路既可有效地检测保护IGBT驱动模块的短路故障,又可满足低成本应用设计的需求,提高电路设计的灵活性,从而确保电机的正常运转。为解决上述技术问题,本技术电机控制器中IGBT驱动模块短路检测保护电路包括IGBT管、高压二极管、响应时间电容、比较器、施密特缓冲器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第一电容,所述比较器的输出端连接所述施密特缓冲器的输入端,所述第一电阻与第二电阻串联并且两端分别连接工作电源正极和接地端,所述第一电阻和第二电阻的中点连接所述比较器的输入正端,所述第一电容并联于所述第二电阻两端,所述第四电阻、第二二极管和高压二极管依次串联并且两端分别连接所述比较器的输入负端和IGBT管的C极,其中所述第二二极管阳极与高压二极管阳极连接,所述第三电阻与第一二极管串联并且两端分别连接所述比较器的输入负端和IGBT管的G极,其中第一二极管阴极连接IGBT管的G极,所述第五电阻两端分别连接所述第一二极管阴极和第二二极管阳极,所述第三二极管阳极连接所述高压二极管阳极,所述第三二极管阴极连接所述IGBT管的G极,所述响应时间电容两端连接所述比较器的输入负端和接地端,所述第六电阻两端连接所述第二二极管阴极和接地端,所述IGBT管的E极接地。进一步,所述第六电阻的阻值为三倍的第四电阻阻值或三十倍的第三电阻阻值。由于本技术电机控制器中IGBT驱动模块短路检测保护电路采用了上述技术方案,即本电路主要由IGBT驱动模块中的IGBT管、高压二极管、响应时间电容、比较器、施密特缓冲器以及相应的阻容器件、二极管构成;通过高压二极管的导通或截止以及响应时间电容的充放电检测IGBT管的状态,一旦IGBT管产生短路故障,通过响应时间电容使比较器输出信号反转,并传输至施密特缓冲器进行信号调理后给出高电平的短路故障信号,以便通过电机控制器关断故障的IGBT管。本电路既可有效地检测保护IGBT驱动模块的短路故障,又可满足低成本应用设计的需求,提高电路设计的灵活性,从而确保电机的正常运转。附图说明下面结合附图和实施方式对本技术作进一步的详细说明:图1为现有IGBT驱动模块短路检测保护电路示意图;图2为本技术电机控制器中IGBT驱动模块短路检测保护电路示意图。具体实施方式实施例如图2所示,本技术电机控制器中IGBT驱动模块短路检测保护电路包括IGBT管U3、高压二极管Dm、响应时间电容Ca、比较器U1、施密特缓冲器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第一电容C1,所述比较器U1的输出端连接所述施密特缓冲器U2的输入端,所述第一电阻R1与第二电阻R2串联并且两端分别连接工作电源正极和接地端,所述第一电阻R1和第二电阻R2的中点连接所述比较器U1的输入正端,所述第一电容C1并联于所述第二电阻R2两端,所述第四电阻R4、第二二极管D2和高压二极管Dm依次串联并且两端分别连接所述比较器U1的输入负端和IGBT管U3的C极,其中所述第二二极管D2阳极与高压二极管Dm阳极连接,所述第三电阻R3与第一二极管D1串联并且两端分别连接所述比较器U1的输入负端和IGBT管U3的G极,其中第一二极管D1阴极连接IGBT管U3的G极,所述第五电阻R5两端分别连接所述第一二极管D1阴极和第二二极管D2阳极,所述第三二极管D3阳极连接所述高压二极管Dm阳极,所述第三二极管D3阴极连接所述IGBT管U3的G极,所述响应时间电容Ca两端连接所述比较器U1的输入负端和接地端,所述第六电阻R6两端连接所述第二二极管D2阴极和接地端,所述IGBT管U3的E极接地。其中IGBT管为IGBT驱动模块中的绝缘栅双极型晶体管。优选的,为了优化响应时间电容Ca的充放电时间及保护动作的灵敏度,所述第六电阻的阻值为三倍的第四电阻阻值或三十倍的第三电阻阻值。本电路中被保护对象为IGBT管,IGBT管能够正常开关动作,需要提供门极驱动信号Vge,本电路利用该信号完成对IGBT管短路故障的检测,并且通过第一电阻R1、第二电阻R2可以灵活设置故障保护的门槛电压值,即图1中的b点电位;通过响应时间电容Ca可以灵活设置故障保护的响应时间值,防止IGBT管开通之初误报短路故障。本电路的工作原理如下:1、当IGBT管开通时,Vge信号为高电平,在开通过程刚开始,IGBT管的Vce电压还未降到IGBT管的饱和压降,此时高压二极管Dm反向截止,驱动信号Vge通过第五电阻R5、第二二极管D2、第四电阻R4回路向响应时间电容Ca充电,比较器输入负端a点电位上升;随着IGBT管开通过程的进行,Vce逐渐降至饱和压降,高压二极管Dm由反向截止变为正向导通,IGBT管C极电位被钳位在低电平,停止对响应时间电容Ca的充电,a点电位不会超过b点的门槛值,比较器U1不会发生翻转,无故障信号反馈。2、当IGBT管关断时,Vge信号为低电平,高压二极管Dm反向截止,响应时间电容Ca通过第三电阻R3、第一二极管D1放电,为下一个开关周期做准备。3、当IGBT管开通过了响应时间后,如果发生短路故障,IGBT管会发生退饱和现象,Vce电压迅速上升,高压本文档来自技高网
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电机控制器中IGBT驱动模块短路检测保护电路

【技术保护点】
一种电机控制器中IGBT驱动模块短路检测保护电路,包括IGBT管、高压二极管、响应时间电容,其特征在于:还包括比较器、施密特缓冲器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第一电容,所述比较器的输出端连接所述施密特缓冲器的输入端,所述第一电阻与第二电阻串联并且两端分别连接工作电源正极和接地端,所述第一电阻和第二电阻的中点连接所述比较器的输入正端,所述第一电容并联于所述第二电阻两端,所述第四电阻、第二二极管和高压二极管依次串联并且两端分别连接所述比较器的输入负端和IGBT管的C极,其中所述第二二极管阳极与高压二极管阳极连接,所述第三电阻与第一二极管串联并且两端分别连接所述比较器的输入负端和IGBT管的G极,其中第一二极管阴极连接IGBT管的G极,所述第五电阻两端分别连接所述第一二极管阴极和第二二极管阳极,所述第三二极管阳极连接所述高压二极管阳极,所述第三二极管阴极连接所述IGBT管的G极,所述响应时间电容两端连接所述比较器的输入负端和接地端,所述第六电阻两端连接所述第二二极管阴极和接地端,所述IGBT管的E极接地。

【技术特征摘要】
1.一种电机控制器中IGBT驱动模块短路检测保护电路,包括IGBT管、高压二极管、响应时间电容,其特征在于:还包括比较器、施密特缓冲器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第一电容,所述比较器的输出端连接所述施密特缓冲器的输入端,所述第一电阻与第二电阻串联并且两端分别连接工作电源正极和接地端,所述第一电阻和第二电阻的中点连接所述比较器的输入正端,所述第一电容并联于所述第二电阻两端,所述第四电阻、第二二极管和高压二极管依次串联并且两端分别连接所述比较器的输入负端和IGBT管的C极,其中所述第二二极管阳...

【专利技术属性】
技术研发人员:张兆恒刘华香苟文辉
申请(专利权)人:上海大郡动力控制技术有限公司
类型:新型
国别省市:上海,31

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