一种基于饱和压降检测的并联IGBT延时过流保护电路制造技术

本发明专利技术涉及一种基于饱和压降检测的并联IGBT延时过流保护电路，其特征在于：包括PWM脉冲主回路和饱和压降延时检测控制电路，所述PWM脉冲主回路将控制系统发来的控制脉冲转变为具有驱动能力的PWM驱动脉冲，驱动IGBT开通和关断；与门U1和U3对饱和压降延时检测控制电路生成的过流故障信号进行处理，当该过流故障信号为高电平时，PWM脉冲主回路逻辑不变；当该过流故障信号为低电平时，无论控制脉冲是高电平还是低电平，与门U1和U3输出均为低电平，则IGBT驱动脉冲均为低电平，实现IGBT的过流保护。本发明专利技术中对IGBT饱和压降进行延时检测，避免IGBT开通时饱和压降不稳定造成的误保护，提高了电路的合理性和可靠性。

A parallel IGBT delay overcurrent protection circuit based on saturation voltage drop detection

The invention relates to a parallel IGBT delay overcurrent protection circuit based on saturation voltage drop detection, which is characterized in that: including a PWM pulse main circuit and a saturation voltage drop delay detection control circuit, the PWM pulse main circuit transforms the control pulse sent by the control system into a PWM drive pulse with driving power, and drives the IGBT to open and close; and the gate U1 and U3 to control the saturation voltage drop delay detection The over-current fault signal generated by the control circuit is processed. When the over-current fault signal is high voltage level, the PWM pulse main circuit logic is unchanged; when the over-current fault signal is low voltage level, whether the control pulse is high level or low level, and the gate U1 and U3 output are low level, the IGBT drive pulse is low level, realizing the over-current protection of IGBT. In the invention, the saturated voltage drop of IGBT is detected with time delay to avoid the false protection caused by the unstable saturated voltage drop when the IGBT is opened, and the rationality and reliability of the circuit are improved.

【技术实现步骤摘要】
一种基于饱和压降检测的并联IGBT延时过流保护电路
本专利技术涉及一种IGBT延时过流保护电路，尤其涉及一种基于饱和压降检测的并联IGBT延时过流保护电路。属于电力电子

技术介绍
传统过流保护电路如图1所示为一典型的IGBT并联应用电路：2个IGBT模块(IGBT1和IGBT2)的漏极和源极分别连接在一起；栅极连接PWM脉冲驱动电路，R1和R3为门极驱动电阻，起限流的作用；D1和D2为稳压管，防止驱动脉冲电压过压；R2和R4为门极对地电阻，防止高频干扰误触发。传统的IGBT过流保护原理介绍：如图1，当PWM驱动脉冲为高电平时，IGBT导通，电流流过IGBT，此时IGBT漏极和源极之间的电压较低，约为0～5V左右。我们称该电压为饱和压降，饱和压降的大小与流过IGBT的电流成正比关系，即电流越大，IGBT饱和压降越大。因此，利用这个规律，可以设计硬件电路检测IGBT的饱和压降，当饱和压降大于某一设定值时(过流保护阈值对应的饱和压降值)，关断PWM驱动脉冲，关断IGBT，从而防止大电流烧坏模块。这就是典型的通过检测饱和压降实现过流保护的原理。然而，在实际应用中，当PWM驱动脉冲由低电平变为高电平时，IGBT导通，电流流通，但是饱和压降并不会马上降低至理想的数值，往往需要经过短暂震荡才会稳定下来。其典型波形如图2所示。图中t1～t2的时间长短与模块的制造商、型号、使用时间等因素有关系，其值约为3～5us左右。传统IGBT过流保护电路的缺点：1、传统方案在PWM驱动脉冲由低电平变为高电平时，马上对饱和压降进行检测，并根据检测值进行过流保护。但是由于t1～t2时间内IGBT饱和压降并不稳定，因此容易发生误保护的情况。2、传统的并联IGBT过流保护电路多为两个独立的保护电路合二为一，电路结构冗余，元器件数量多，不便于分析和维护。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种电路结构简单，元器件数量少，便于设计和维护的基于饱和压降检测的并联IGBT延时过流保护电路。本专利技术涉及解决上述问题所采用的技术方案为：一种基于饱和压降检测的并联IGBT延时过流保护电路，包括PWM脉冲主回路和饱和压降延时检测控制电路。所述PWM脉冲主回路将控制系统发来的控制脉冲转变为具有驱动能力的PWM驱动脉冲，驱动IGBT开通和关断。与门U1和U3对饱和压降延时检测控制电路生成的过流故障信号进行处理，当该过流故障信号为高电平时，PWM脉冲主回路逻辑不变；当该过流故障信号为低电平时，无论控制脉冲是高电平还是低电平，与门U1和U3输出均为低电平，则IGBT驱动脉冲均为低电平，实现IGBT的过流保护。优选地，所述饱和压降延时检测控制电路的输入为IGBT漏源极压降、控制脉冲，输出为过流故障信号，饱和压降延时检测控制电路包括：将IGBT漏源极压降作为输入生成过流信号的过流信号生成电路，两个控制脉冲延时电路，结合上述延迟的控制脉冲和过流故障信号形成的故障综合处理电路。优选地，所述过流信号生成电路以IGBT漏极和源极之间的饱和压降作为输入，通过由电阻R1和电容C1构成的RC滤波电路后接入到比较器U5的正极，而过流基准电压Vref1接入到比较器U5的负极，比较器U5输出的过流信号作为故障综合处理电路的输入。优选地，所述IGBT漏极与RC滤波电路之间设置有快恢复二极管D1，防止强电电流逆流控制系统，RC滤波电路的输出端与比较器正极之间设置有失调补偿电阻，实现比较器正负输入极阻抗匹配。优选地，所述的两个控制脉冲延时电路分别用于对控制脉冲1和2进行延迟，均包括第一与非门、RC充放电电路、比较器、第二与非门、第一反向施密特触发器和第二反向施密特触发器，控制脉冲和故障综合处理电路反馈的过流故障信号经过第一与非门后的输出电压分两路，一路经过反向施密特触发器接入到第二与非门的输入端，另一路经过RC充放电电路后接入到比较器的正极，与接入比较器负极的延时基准电压Vref2进行比较，通过RC参数可实现对控制脉冲延时时间的调整，比较器的输出端接入到第二与非门的输入端，第二与非门的输出端接入到第二反向施密特触发器的输入端，第二反向施密特触发器的输出电压接入故障综合处理电路。优选地，所述RC充放电电路包括MOSFET晶体管、充放电电阻和充放电电容，所述MOSFET晶体管的栅极与第一与非门的输出端相连，源极接地，漏极通过充放电电阻与电源连接，所述充放电电容的两端分别与MOSFET晶体管的源极和漏极连接，RC充放电电路的输出通过限流电阻后接入比较器的正极。优选地，所述故障综合处理电路包括与非门，其输入为过流信号生成电路和控制脉冲延时电路的输出信号。当过流信号生成电路的输出为高电平，而控制脉冲延时电路输出为低电平时，过流故障信号为高电平，则电路无故障；反之，过流信号生产电路的输出为高电平且控制脉冲延迟输出为高电平，过流故障信号为低电平，则电路有故障。优选地，所述故障综合处理电路中的与非门输出连接有一延迟电路，该电路对过流故障信号进行延时，以提供充足的时间由主控电路处理过流故障，延迟时间一般为ms级。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术中两路IGBT过流保护电流采用同一个过流信号生成电路，简化了电路设计。2、本专利技术中对IGBT饱和压降进行延时检测，避免IGBT开通时饱和压降不稳定造成的误保护，提高了电路的合理性和可靠性。附图说明图1为现有典型的IGBT并联应用电路图。图2为PWM驱动脉冲与IGBT饱和压降的关系图。图3为本专利技术实施例中PWM脉冲主回路示意图。图4为本专利技术实施例中饱和压降延时检测控制电路示意图。图5为本专利技术实施例中控制脉冲延时电路时序图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图3-4所示，本实施例中的一种基于饱和压降检测的并联IGBT延时过流保护电路，包括PWM脉冲主回路和饱和压降延时检测控制电路。所述PWM脉冲主回路将控制系统(单片机或DSP等)发来的控制脉冲1和2转变为具有驱动能力的PWM驱动脉冲1和2，驱动IGBT开通和关断。同时，与门U1和U3可对过流故障信号1和2进行处理，当该信号为高电平(即无过流故障)时，PWM脉冲主回路逻辑不变；当该信号为低电平(即有过流故障)时，无论控制脉冲1和2是高电平还是低电平，与门U1和U3输出均为低电平，则IGBT驱动脉冲1和2均为低电平，实现IGBT的过流保护。所述过流故障信号1和2通过饱和压降延时检测控制电路生成，所述饱和压降延时检测控制电路的输入为IGBT漏源极压降、控制脉冲1和2，输出为过流故障信号1和2。饱和压降延时检测控制电路一共包括4个部分，①为过流信号生成电路，②和③为控制脉冲1和2延时电路，④为故障综合处理电路。接下来对各部分电路进行详细解释：①过流信号生成电路：电路的输入为IGBT漏源极压降，输出为过流信号(高电平有效)，其中D1为快本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于饱和压降检测的并联IGBT延时过流保护电路，其特征在于：包括PWM脉冲主回路和饱和压降延时检测控制电路，所述PWM脉冲主回路将控制系统发来的控制脉冲转变为具有驱动能力的PWM驱动脉冲，驱动IGBT开通和关断；与门U1和U3对饱和压降延时检测控制电路生成的过流故障信号进行处理，当该过流故障信号为高电平时，PWM脉冲主回路逻辑不变；当该过流故障信号为低电平时，无论控制脉冲是高电平还是低电平，与门U1和U3输出均为低电平，则IGBT驱动脉冲均为低电平，实现IGBT的过流保护。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于饱和压降检测的并联IGBT延时过流保护电路，其特征在于：包括PWM脉冲主回路和饱和压降延时检测控制电路，所述PWM脉冲主回路将控制系统发来的控制脉冲转变为具有驱动能力的PWM驱动脉冲，驱动IGBT开通和关断；与门U1和U3对饱和压降延时检测控制电路生成的过流故障信号进行处理，当该过流故障信号为高电平时，PWM脉冲主回路逻辑不变；当该过流故障信号为低电平时，无论控制脉冲是高电平还是低电平，与门U1和U3输出均为低电平，则IGBT驱动脉冲均为低电平，实现IGBT的过流保护。


2.根据权利要求1所述的一种基于饱和压降检测的并联IGBT延时过流保护电路，其特征在于：所述饱和压降延时检测控制电路的输入为IGBT漏源极压降、控制脉冲，输出为过流故障信号，饱和压降延时检测控制电路包括：将IGBT漏源极压降作为输入生成过流信号的过流信号生成电路，两个控制脉冲延时电路，结合上述延迟的控制脉冲和过流故障信号形成的故障综合处理电路。


3.根据权利要求2所述的一种基于饱和压降检测的并联IGBT延时过流保护电路，其特征在于：所述过流信号生成电路以IGBT漏极和源极之间的饱和压降作为输入，通过由电阻R1和电容C1构成的RC滤波电路后接入到比较器U5的正极，而过流基准电压Vref1接入到比较器U5的负极，比较器U5输出的过流信号作为故障综合处理电路的输入。


4.根据权利要求3所述的一种基于饱和压降检测的并联IGBT延时过流保护电路，其特征在于：所述IGBT漏极与RC滤波电路之间设置有快恢复二极管，防止强电电流逆流控制系统，RC滤波电路的输出端与比较器正极之间设置有失调补偿电阻，实现比较器正负输入极阻抗匹配。


5.根据权利要求2所述的一种基于饱和压降检测的并联IGBT延时过流保护电路，其特征在于：所述的两个控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：马红星，董诗阳，唐厚君，杨喜军，谢伟新，韩永馗，方万，孟祥群，田威，
申请(专利权)人：江阴市六和智能设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32