一种IGBT驱动保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种IGBT驱动保护装置，包括：隔离电源、IGBT、驱动电路、短路保护电路，实现了对IGBT的驱动和保护作用。本驱动方案采用降低栅极驱动电压技术，并合理设计状态检测单元和降栅压单元，在IGBT发生短路故障时，有效保护IGBT不会因过电流和过电压而损坏，提高设备运行可靠性；在IGBT开通、关断和正常工作时，也可以有效的防止误判。增加故障锁存单元，使用硬件封锁驱动脉冲，保证了CPU在处理故障期间，IGBT得到有效保护。故障反馈光耦使用反逻辑，在正常工作是光耦一直导通，提高了短路保护电路的工作可靠性与现有驱动核方案相比，该方案设计成本低，有效提高设备利润。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT驱动保护装置
本技术涉及电力电子技术，是一种基于一种IGBT驱动保护装置。
技术介绍
大功率IGBT由于具有耐压高、电流大和易驱动等优点，已广泛应用于电力电子领域，例如高压静止无功发生器(SVG)、变流器等电力电子设备中，目前大部分设备厂家在大功率IGBT驱动和保护领域，基本采用国内或者国外厂家的大功率IGBT驱动核产品，驱动和保护电路工作可靠性较低，在IGBT发生故障时，保护动作的时候不动作，无法很好的起到保护作用，因此大功率IGBT驱动和保护的可靠性就显得至关重要。此外，而这些产品在实际运行中都由于设计问题或者强电磁干扰经常出现误报故障，会给生产增加额外的检查工作量，影响生产效率。
技术实现思路
本技术所需要解决的技术问题是克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供了一种安全性和可靠性更高的IGBT驱动保护系统。本技术采用的技术方案是：一种IGBT驱动保护装置，包括：隔离电源，用于给系统提供工作电压；IGBT；IGBT驱动电路，用于对CPU输出的驱动信号进行隔离、放大并驱动IGBT开通与关断；IGBT短路保护电路，用于给IGBT提供短路保护；所述IGBT短路保护电路包括短路检测单元、短路信号隔离单元、降栅压单元以及故障锁存单元；所述短路检测单元的输入端与IGBT集电极相连接，用于检测IGBT的集电极-发射极电压Vce；短路检测单元具有两个输出端，其一输出端与降栅压单元输入端相连接，用于将短路故障信号传送至降栅压单元，另一输出端与短路信号隔离单元输入端相连接，将短路故障信号传送至短路信号隔离单元；所述短路信号隔离单元，用于对短路故障信号进行隔离，输出端与故障锁存单元相连接，用于传送电压信号，促使故障锁存单元动作；所述降栅压单元，输出端与IGBT驱动电路相连接，用于通过所述IGBT驱动电路降低IGBT的栅极电压；所述故障锁存单元具有两个输出端，其一输出端与IGBT驱动电路输入端相连接，用于锁住CPU输入电压；另一输出端将短路故障信号发送至CPU进行处理。所述IGBT驱动电路包括反相驱动单元、驱动信号隔离单元、推挽放大单元以及栅极电阻R2；所述反相驱动单元有两个输入端，其一输入端与故障锁存单元相连接，用于接收锁存信号，另一输入端与CPU信号相连接，接受驱动信号，输出端与驱动信号隔离单元的输入端相连接，将驱动信号传送至驱动信号隔离单元；所述驱动信号隔离单元，用于对驱动信号进行隔离，有两个输出端，其一输出端连接推挽放大单元，传输驱动信号；另一输出端与短路检测单元，用于保证短路检测单元的正常工作；所述推挽放大单元有两个输入端，其一输入端与降栅压单元相连接，另一输入端与驱动信号隔离单元相连接，接收隔离之后的驱动信号；输出端与栅极电阻R2输入端相连接，用于将功率放大以后的驱动信号传送至栅极电阻R2；所述栅极电阻R2输出端与IGBT的栅极相连接，通过栅极电阻R2驱动所述IGBT开通和关断。进一步，反相驱动单元包括反相器U204、反相器输入电阻R31、第一驱动电阻R29和第二驱动电阻R30；所述反相器U204的输入端与所述反相器输入电阻R31和故障锁存单元相连接，输出端与第二驱动电阻R30输入端相连接；所述反相器输入电阻R31一端与反相器U204和故障锁存单元相连接，另一端与CPU信号输出端相连接；所述第一驱动电阻R29一端连接隔离电源的+5V电源，另一端连接驱动信号隔离单元输入端的阳极；所述第二驱动电阻R30输出端连接驱动信号隔离单元输入端的阴极。所述推挽放大单元包括第一三极管Q1、第二三极管Q2和输入电阻R1；第一三极管Q1的集电极连接所述隔离电源的+15V电源，发射极与第二三极管Q2的发射极和栅极电阻R2相连接，基极与第二三极管Q2的基极相连接；第二三极管Q2的集电极连接隔离电源的-10V电源；输入电阻R1输入端与驱动信号隔离单元输出端相连接，输出端与第一三极管Q1的基极和第二三极管Q2的基极以及降栅压单元相连接；第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的发射极皆与所述栅极电阻R2输入端连接。所述短路检测单元包括第一电容C1、第三三极管Q4、第一MOS管Q5和第二电容C2；第一电容C1并联有第一放电电阻R10、第一放电二极管D3；第三三极管Q4集电极与短路信号隔离单元输入端阳极之间连接有第一电阻R8，基极与第一放电二极管D3阳极相连接，发射极与第一放电二极管D3阴极和隔离电源的+15V电源相连接，在基极与所述IGBT集电极之间连接有偏执电压电路；第一MOS管Q5栅极与隔离电源的电源地AGND相连接，源极与推挽放大单元输入电阻输入端之间连接有充放电电路，在源极与隔离电源的-10V电源之间连接有所述第二电容C2，漏极与偏执电压电路相连接；第二电容与隔离电源的-10V电源连接的一端与短路信号隔离单元输入端阴极相连接。更进一步，所述偏执电压电路包括依次相连接的第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管；所述第二电阻与第三电阻的连接端与第一MOS管源极的相连接。所述充放电电路包括有第二放电二极管D4、第一充电电阻R5、第二放电电阻R4；第二放电二极管D4阴极与推挽放大单元输入电阻R1相连接，阳极与第二放电电阻连接；第二放电电阻R4与第二放电二极管D4串联以后整体与第一充电电阻R5并联，并联之后远离二极管的一端与第一MOS管源极相连接。所述降栅压单元包括第四三极管Q3、第四电阻R3、第五三极管Q6、第五电阻R7、第六电阻R12；第四三极管Q3集电极连接第五三极管Q6的基极，发射极与第五三极管Q6的发射极和隔离电源的-10V电源相连接，基极与短路信号隔离单元输入端阳极之间连接有第四电阻R3；第五电阻R7一端连接隔离电源+15V电源，另一端连接所述第四三极管Q3的集电极；第六电阻R12一端连接驱动电路的第一三极管Q1的基极，另一端连接第五三极管Q6的集电极。所述故障锁存单元包括第三电容C5、第二MOS管Q12、第三二极管D10、第四二极管D9；所述第三电容C5并联有第七电阻R7，并联后连接在所述第二MOS管Q12源极和栅极之间；第二MOS管Q12源极与地GND相连接，栅极与第三二极管D10阴极相连接，漏极有三个连接端，第一个连接端与隔离电源的+5V电源之间连接有第八电阻R32，第二个连接端与CPU信号输入端相连接，第三个连接端与第四二极管D9阴极之间连接有第九电阻R27；第三二极管阴极D10与第二MOSQ12管栅极相连接，阳极与短路信号隔离单元的输出端之间连接有第十电阻R28；第四二极管阳极D9与反相器U204输入端相连接。另外，所述短路信号隔离单元输入和输出为反逻辑，用于反馈IGBT的状态。本技术的有益效果：本驱动方案采用降低栅极驱动电压技术，并合理设计状态检测单元和降栅压单元，在IGBT发生短路故障时，有效保护IGBT不会因过电流和过电压而损坏，提高设备运行可靠性；在IGBT开通、关断和正常工作时，也可以有效的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IGBT驱动保护装置，包括：/n隔离电源(100)，用于给系统提供工作电压；/nIGBT(200)；/nIGBT驱动电路(300)，用于对CPU输出的驱动信号进行隔离、放大并驱动IGBT(200)开通与关断；/nIGBT短路保护电路(400)，用于给IGBT(200)提供短路保护；/n其特征在于：所述IGBT短路保护电路(400)包括短路检测单元(410)、短路信号隔离单元(420)、降栅压单元(430)以及故障锁存单元(440)；/n所述短路检测单元(410)的输入端与IGBT(200)集电极相连接，用于检测IGBT(200)的集电极-发射极电压Vce；所述短路检测单元(410)具有两个输出端，其一输出端与降栅压单元(430)输入端相连接，用于将短路故障信号传送至降栅压单元(430)，另一输出端与短路信号隔离单元(420)输入端相连接，将短路故障信号传送至短路信号隔离单元(420)；/n所述短路信号隔离单元(420)，用于对短路故障信号进行隔离，输出端与故障锁存单元(440)相连接，用于传送电压信号，促使故障锁存单元(440)动作；/n所述降栅压单元(430)，输出端与IGBT驱动电路(300)相连接，用于通过所述IGBT驱动电路(300)降低IGBT(200) 的栅极电压；/n所述故障锁存单元(440)具有两个输出端，其一输出端与IGBT驱动电路(300)输入端相连接，用于锁住CPU输入电压；另一输出端将短路故障信号发送至CPU进行处理。/n...

【技术特征摘要】
1.一种IGBT驱动保护装置，包括：
隔离电源(100)，用于给系统提供工作电压；
IGBT(200)；
IGBT驱动电路(300)，用于对CPU输出的驱动信号进行隔离、放大并驱动IGBT(200)开通与关断；
IGBT短路保护电路(400)，用于给IGBT(200)提供短路保护；
其特征在于：所述IGBT短路保护电路(400)包括短路检测单元(410)、短路信号隔离单元(420)、降栅压单元(430)以及故障锁存单元(440)；
所述短路检测单元(410)的输入端与IGBT(200)集电极相连接，用于检测IGBT(200)的集电极-发射极电压Vce；所述短路检测单元(410)具有两个输出端，其一输出端与降栅压单元(430)输入端相连接，用于将短路故障信号传送至降栅压单元(430)，另一输出端与短路信号隔离单元(420)输入端相连接，将短路故障信号传送至短路信号隔离单元(420)；
所述短路信号隔离单元(420)，用于对短路故障信号进行隔离，输出端与故障锁存单元(440)相连接，用于传送电压信号，促使故障锁存单元(440)动作；
所述降栅压单元(430)，输出端与IGBT驱动电路(300)相连接，用于通过所述IGBT驱动电路(300)降低IGBT(200)的栅极电压；
所述故障锁存单元(440)具有两个输出端，其一输出端与IGBT驱动电路(300)输入端相连接，用于锁住CPU输入电压；另一输出端将短路故障信号发送至CPU进行处理。


2.根据权利要求1所述一种IGBT驱动保护装置，其特征在于：所述IGBT驱动电路(300)包括反相驱动单元(310)、驱动信号隔离单元(320)、推挽放大单元(330)以及栅极电阻(340)；
所述反相驱动单元(310)有两个输入端，其一输入端与故障锁存单元(440)相连接，用于接收锁存信号，另一输入端与CPU信号相连接，接受驱动信号，输出端与驱动信号隔离单元(320)的输入端相连接，将驱动信号传送至驱动信号隔离单元(320)；
所述驱动信号隔离单元(320)，用于对驱动信号进行隔离，有两个输出端，其一输出端连接推挽放大单元(330)，传输驱动信号；另一输出端与短路检测单元(410)，用于保证短路检测单元(410)的正常工作；
所述推挽放大单元(330)有两个输入端，其一输入端与降栅压单元(430)相连接，另一输入端与驱动信号隔离单元(320)相连接，接收隔离之后的驱动信号；输出端与栅极电阻(340)相连接，用于将功率放大以后的驱动信号传送至栅极电阻(340)；
所述栅极电阻(340)输入端与推挽放大单元(330)相连接，输出端与IGBT(200)的栅极相连接，通过栅极电阻(340)驱动所述IGBT(200)开通和关断。


3.根据权利要求2所述一种IGBT驱动保护装置，其特征在于：所述反相驱动单元(310)包括反相器、反相器输入电阻、第一驱动电阻和第二驱动电阻；所述反相器的输入端与所述反相器输入电阻和故障锁存单元(440)相连接，输出端与第二驱动电阻输入端相连接；所述反相器输入电阻一端与反相器和故障锁存单元(440)相连接，另一端与CPU信号输出端相连接；所述第一驱动电阻一端连接隔离电源(100)的+5V电源，另一端连接驱动信号隔离单元(320)输入端阳极；所述第二驱动电阻输出端连接驱动信号隔离单元(320)输入端的阴极。


4.根据权利要求2所述一种IGBT驱动保护装置，其特征在于：所述推挽放大单元(330)包括第一三极...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙文艺，徐元龙，彭国平，史奔，
申请(专利权)人：广东安朴电力技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44