一种分级关断电路及应用其的电气设备制造技术

本发明专利技术公开了一种分级关断电路及应用其的电气设备，包括：触发信号产生模块，所述触发信号产生模块的输入端与外部控制信号连接，以根据外部控制信号产生触发信号；叠加模块，所述叠加模块的第一输入端与所述触发信号产生模块的输出端连接，所述叠加模块的第二输入端与外部控制信号连接，所述叠加模块将触发信号与外部控制信号叠加以在外部控制信号上形成预关断部，进而转换为分级关断信号，所述叠加模块的输出端与外部功率开关管的控制端连接。通过叠加模块将触发信号与外部控制信号叠加，以在外部控制信号上形成预关断部，进而转换为分级关断信号，实现分级关断的效果，能够减少关断产生尖峰电压的大小，有利于保护电路中的元件，提高可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种分级关断电路及应用其的电气设备
本专利技术涉及功率开关管控制领域，特别涉及一种分级关断电路及应用其的电气设备。
技术介绍
功率开关管是现代电子技术中重要的元件，其被广泛应用在各种功率控制转换的电路，如逆变电路当中。然而，功率开关管在关断时会产生尖峰电压，尖峰电压会对功率开关管和电路中的其他元件造成影响，甚至损坏，尤其在高压变频器、无功补偿装置等功率设备中使用的功率开关管，为了稳定工作，必须要对尖峰电压进行抑制。现有技术中，抑制尖峰电压一般采取的方案有：1.降低母排的杂散电感；2.增添吸收电容；3.增添有源钳位电路。然而，方案1中降低母排的杂散电感会增加物料成本，同时此项方式只能将尖峰电压降低到一个阀值点，实际功率开关管工作时应用时依然有不低的尖峰电压值；方案2增添吸收电容，容易导致电压震荡的问题，降低电路的可靠性；方案3增添有源钳位电路的成本较高，并且要求线路要求尽可能短否则很难实现所需功能，这会增加设计上的难度，另外，当母线电压大于有源钳位的阀值电压时会直接导致功率开关管关断失效。基于上述手段都不能够有效解决功率开关管的尖峰电压问题，目前有新的解决思路，即通过分级关断的方式，逐步关断功率开关管，以减少尖峰电压。然而目前的技术手段中，未有高效可行的形成分级关断信号的电路结构。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种分级关断电路及应用其的电气设备，其通过触发信号产生模块产生触发信号，叠加模块根据触发信号对外部控制信号处理形成分级关断信号，分级关断信号控制功率开关管实现分级关断的效果，减少尖峰电压大小。根据本专利技术的第一方面实施例的一种分级关断电路，包括：触发信号产生模块，所述触发信号产生模块的输入端与外部控制信号连接，以根据外部控制信号产生触发信号；叠加模块，所述叠加模块的第一输入端与所述触发信号产生模块的输出端连接，所述叠加模块的第二输入端与外部控制信号连接，所述叠加模块将触发信号与外部控制信号叠加以在外部控制信号上形成预关断部，进而转换为分级关断信号，所述叠加模块的输出端与外部功率开关管的控制端连接。根据本专利技术实施例的一种分级关断电路，至少具有如下有益效果：通过触发信号产生模块生成触发信号，叠加模块将触发信号与外部控制信号叠加，以在外部控制信号上形成预关断部，进而转换为分级关断信号输出，分级关断信号在控制功率开关管彻底关断之前，先控制功率开关管经过预关断的过程，即减少功率开关管的导通程度，然后再彻底关断功率开关管。以此结构，产生分级关断信号实现分级关断的效果，能够减少关断产生尖峰电压的大小，避免一次性关断产生较大的尖峰电压，有利于保护电路中的元件，维持电路正常工作，提高可靠性。根据本专利技术的一些实施例，所述触发信号产生模块包括延时单元以及对比运算单元，所述延时单元的输入端与外部控制信号连接，所述对比运算单元的第一输入端与所述延时单元的的输出端连接，所述对比运算单元的第二输入端与外部控制信号连接，所述对比运算单元的输出端与所述叠加模块的第一输入端连接。根据本专利技术的一些实施例，所述延时单元包括电阻R1以及电容C1，所述电阻R1的一端与外部控制信号连接，所述电阻R1的另一端分别与所述电容C1的一端以及所述对比运算单元的第一输入端连接，所述电容C1的另一端接地。根据本专利技术的一些实施例，所述对比运算单元包括反相器U1以及或非门U3，所述反相器U1的输入端与所述延时单元的输出端连接，所述反相器U1的输出端与所述或非门U3的第一输入端连接，所述或非门U3的第二输入端与所述延时单元的输出端连接，所述或非门U3的输出端与所述叠加模块的第一输入端连接。根据本专利技术的一些实施例，所述叠加模块包括开关管U5、电阻R6、电阻R7以及电阻R8；所述电阻R6的一端与所述延时单元的输出端连接，所述电阻R6的另一端分别与所述电阻R8的一端以及外部功率开关管的控制端连接；所述电阻R7的一端与所述或非门U3的输出端连接，所述电阻R7的另一端与所述开关管U5的控制端连接；所述开关管U5的输入端与所述电阻R8的另一端连接，所述开关管U5的输出端接地。根据本专利技术的一些实施例，还包括反相器U2，所述反相器U2的输入端与所述反相器U1的输出端连接，所述反相器U2的输出端与所述电阻R6的一端连接，所述反相器U1以及所述反相器U2均为施密特反相器。根据本专利技术的一些实施例，还包括调节模块，所述调节模块的输入端与所述叠加模块的输出端连接以调节分级关断信号的幅值，所述调节模块的输出端与外部功率开关管的控制端连接。根据本专利技术的一些实施例，所述调节模块包括开关管U4、电阻R9以及电阻R10，所述开关管U4的控制端与所述叠加模块的输出端连接，所述开关管U4的输入端与供电端连接，所述开关管U4的输出端与所述电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端分别与所述电阻R10的一端以及外部功率开关管的控制端连接，所述端组R10的另一端接地。根据本专利技术的第二方面实施例的电气设备，包括功率开关管、控制模块以及上述的一种分级关断电路，所述控制模块的输出端分别与所述触发信号产生模块以及所述叠加模块的输入端连接，所述叠加模块的输出端与所述功率开关管的控制端连接，所述功率开关管的输入端与供电端连接，所述功率开关管的输出端与外部负载连接。根据本专利技术实施例的电气设备，至少具有如下有益效果：控制模块产生控制信号并通过分级关断电路传输至功率开关管，以控制功率开关管的导通与关断的周期，进而实现调节输出功率的目的，满足负载的工作需求。另外，通过触发模块产生触发信号，叠加模块将触发信号与控制信号叠加，形成分级关断信号后传输至功率开关管，以实现分级关断控制，能够有效抑制尖峰电压，避免电路中的器件因尖峰电压损坏，提高可靠性。根据本专利技术的一些实施例，所述功率开关管为IGBT，所述IGBT的集电极与供电端连接，所述IGBT的发射极与外部负载连接，所述IGBT的栅极与所述叠加模块的输出端连接。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本专利技术其中一种实施例的电路图；图2为本专利技术其中一种实施例与波形检测器连接的电路图；图3为图2中波形检测器的检测信号波形示意图；图4为图2中改变电阻R8阻值后波形检测器的检测信号波形示意图；图5为本专利技术其中一种实施例的实际测试中信号波形示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分级关断电路，其特征在于，包括：/n触发信号产生模块(200)，所述触发信号产生模块(200)的输入端与外部控制信号连接，以根据外部控制信号产生触发信号；/n叠加模块(300)，所述叠加模块(300)的第一输入端与所述触发信号产生模块(200)的输出端连接，所述叠加模块(300)的第二输入端与外部控制信号连接，所述叠加模块(300)根据触发信号对外部控制信号处理形成分级关断信号，所述叠加模块(300)的输出端与外部功率开关管(100)的控制端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种分级关断电路，其特征在于，包括：
触发信号产生模块(200)，所述触发信号产生模块(200)的输入端与外部控制信号连接，以根据外部控制信号产生触发信号；
叠加模块(300)，所述叠加模块(300)的第一输入端与所述触发信号产生模块(200)的输出端连接，所述叠加模块(300)的第二输入端与外部控制信号连接，所述叠加模块(300)根据触发信号对外部控制信号处理形成分级关断信号，所述叠加模块(300)的输出端与外部功率开关管(100)的控制端连接。


2.根据权利要求1所述的一种分级关断电路，其特征在于：所述触发信号产生模块(200)包括延时单元(210)以及对比运算单元(220)，所述延时单元(210)的输入端与外部控制信号连接，所述对比运算单元(220)的第一输入端与所述延时单元(210)的的输出端连接，所述对比运算单元(220)的第二输入端与外部控制信号连接，所述对比运算单元(220)的输出端与所述叠加模块(300)的第一输入端连接。


3.根据权利要求2所述的一种分级关断电路，其特征在于：所述延时单元(210)包括电阻R1以及电容C1，所述电阻R1的一端与外部控制信号连接，所述电阻R1的另一端分别与所述电容C1的一端以及所述对比运算单元(220)的第一输入端连接，所述电容C1的另一端接地。


4.根据权利要求2所述的一种分级关断电路，其特征在于：所述对比运算单元(220)包括反相器U1以及或非门U3，所述反相器U1的输入端与所述延时单元(210)的输出端连接，所述反相器U1的输出端与所述或非门U3的第一输入端连接，所述或非门U3的第二输入端与所述延时单元(210)的输出端连接，所述或非门U3的输出端与所述叠加模块(300)的第一输入端连接。


5.根据权利要求4所述的一种分级关断电路，其特征在于：所述叠加模块(300)包括开关管U5、电阻R6、电阻R7以及电阻R8；
所述电阻R6的一端与所述延时单元(210)的输出端连接，所述电阻R6的另一端分别与所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨坤树，彭国平，史奔，段博，徐元龙，白代兵，孟庆良，吕作河，
申请(专利权)人：广东明阳龙源电力电子有限公司，广东安朴电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44