具有IGBT退饱和保护功能的驱动信号互锁电路制造技术

本发明专利技术提供了一种具有IGBT退饱和保护功能的驱动信号互锁电路，包括驱动信号互锁模块、IGBT退饱和检测模块及IGBT退饱和保护模块、MCU控制单元控制单元控制单元、驱动模块、IGBT模组；MCU控制单元控制单元控制单元的输出端与驱动信号互锁模块的输入端电连接，驱动信号互锁模块和IGBT退饱和检测模块的输出端分别与IGBT退饱和保护模块的输入端电连接，IGBT退饱和保护模块的输出端与驱动模块的输入端电连接，驱动模块的输出端与IGBT模组的输入端电连接；IGBT模组的输出端分别与IGBT退饱和检测模块和电机的输入端电连接。本发明专利技术可以对上下桥的驱动信号进行互锁，确保IGBT上下桥之间不同时导通；同时，当发生IGBT退饱和故障时，可以直接关断IGBT的驱动信号从而保护IGBT。

【技术实现步骤摘要】
具有IGBT退饱和保护功能的驱动信号互锁电路
本专利技术涉及电机驱动
，具体涉及一种具有IGBT退饱和保护功能的驱动信号互锁电路。
技术介绍
IGBT—绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极结型晶体三极管)和MOSFET(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件,其具有自关断的特征。在实际应用中，IGBT是一个非通即断的开关。IGBT没有放大电压的功能，导通时可以看作导线，断开时当作开路。IGBT融合了BJT和MOSFET的两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有BJT饱和压降低而容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十KHz频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。IGBT正常工作时开通压降很低，且随集电极电流变化而微弱的变化，也就是饱和开通。当IGBT发生桥臂直通短路时，其集电极电流迅速上升直至达到4倍以上的某一值，不再上升，这个值就是退饱和点。此时C、E电压由饱和压降迅速升高至母线电压，门极电压与集电极电流呈线性关系，这就是退出饱和区进入线性区，也就是本文所说的IGBT退饱和。在发生退饱和时，IGBT上的功率损耗很大，该损耗会导致IGBT结温迅速上升，如果不能在短时间内(一般为10us)将IGBT关断，IGBT会因为过温发生炸管而无法正常工作，对用户安全也会造成危害。目前市面上采用的大部分为软件检测到发生退饱和故障，随后停止驱动信号输出使IGBT关断，这之间存在硬件信号的传递和软件处理的延时，有极大概率在发生退饱和故障时无法及时关断IGBT导致炸管。目前在使用IGBT时，为避免出现上下桥臂同时导通损坏IGBT模组的情况，一般由软件在程序中进行处理使同一相上下桥的驱动信号不同时为高从而使上下桥臂不同时导通。但是该种方法在实际应用过程中存在风险，如：MCU控制单元控制单元控制单元(微控制单元)工作不正常、电路延时等均会导致上下桥臂同时导通。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种具有IGBT退饱和保护功能的驱动信号互锁电路。该电路可以对上下桥的驱动信号进行互锁，确保IGBT上下桥之间不同时导通。同时，当发生IGBT退饱和故障时，可以直接关断IGBT的驱动信号从而保护IGBT。本专利技术提供了一种具有IGBT退饱和保护功能的驱动信号互锁电路，其特征在于包括驱动信号互锁模块、IGBT退饱和检测模块及IGBT退饱和保护模块、MCU控制单元控制单元控制单元、驱动模块、IGBT模组；MCU控制单元控制单元控制单元的输出端与驱动信号互锁模块的输入端电连接，驱动信号互锁模块和IGBT退饱和检测模块的输出端分别与IGBT退饱和保护模块的输入端电连接，IGBT退饱和保护模块的输出端与驱动模块的输入端电连接，驱动模块的输出端与IGBT模组的输入端电连接；IGBT模组的输出端分别与IGBT退饱和检测模块和电机的输入端电连接；其中，MCU控制单元控制单元控制单元输出IGBT上桥和下桥的驱动信号至驱动信号互锁模块；当IGBT上桥和下桥的驱动信号均为高电平时，驱动信号互锁模块输出两路低电平信号；当IGBT上桥和下桥的驱动信号为一高电平一低电平或者均为低电平时，驱动信号互锁模块输出的IGBT上桥和下桥的驱动信号与输入信号同相；IGBT退饱和检测模块检测到IGBT发生退饱和时输出低电平信号至IGBT饱和保护模块；IGBT饱和保护模块只有在判定IGBT未发生退饱和时才会向驱动模块发送IGBT上桥或下桥的驱动信号，否则向驱动模块输出低电平信号；驱动模块基于输入信号向IGBT模组发送控制信号；IGBT模组向电机提供三相交流电源使其工作。上述技术方案中，所述驱动信号互锁模块包括与非门A、与门B、与门C、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，其中，IGBT上桥的驱动信号输入端经电阻R1分别和与非门A的一输入端及与门B的一输入端电连接，IGBT下桥的驱动信号输入端经电阻R2分别和与非门A的另一输入端及与门C的一输入端电连接，与非门的两个输入端分别经电阻R3和电阻R4接地，与非门A的输出端分别和与门B和与门C的另一输入端电连接；与门B和与门C的输出端作为IGBT上桥和下桥的驱动信号输出端。上述技术方案中，所述电阻R1和电阻R2分别对IGBT上桥和下桥的驱动信号进行限流；电阻R3和电阻R4分别对IGBT上桥和下桥的驱动信号进行下拉；当IGBT上桥和下桥的驱动信号均为高电平时，与非门A输出低电平，进而使与门B和与门C均输出低电平；当IGBT上桥和下桥的驱动信号为一高电平一低电平或者均为低电平时，驱动信号互锁模块的输出信号与输入信号同相。上述技术方案中，IGBT退饱和检测模块中包括二极管D1、二极管D2和三极管Q2，二极管D1阴极与IGBT模组中的上桥Q1的集电极相连，二极管D1阳极分别与电阻R5、电阻R6一端相连，电阻R5另一端接上拉电源VCC2，电阻R6另一端通过电阻R7与IGBT模组中的上桥Q1的发射极相连，电容C1并联在电阻R7两端，发光二极管D2的阳极连接于电阻R6和电阻R7之间，发光二极管D2的阴极与IGBT模组中的上桥Q1发射极相连；发光二极管D2和光敏二极管D3相对设置；光敏二极管D3的阳极与三极管Q2基极相连，光敏二极管D3的阴极通过电阻R8接上拉电源VCC1，三极管Q2集电极经电阻R9接上拉电源VCC1，三极管Q2发射极接地，上拉电源VCC1经电容C2接地，三极管Q2集电极经电阻R10接信号输出端，电容C3一端连接于电阻R10和信号输出端之间，电容C3另一端接地，电阻R10和电容C3构成一个低通滤波器对输出进行滤波。上述技术方案中，电源VCC2是一个以IGBT发射极电压V_E为参考地的+15V～+18V电源，在IGBT正常工作在饱和区时，Q1的集电极-发射极电压VCE等于IGBT的饱和压降，二极管D1正向导通，发光二极管D2不发光，此时光敏二极管D3未受光，三极管Q2不开通，信号输出端输出的DESAT信号为高电平；当IGBT发生退饱和时，Q1的集电极-发射极电压VCE迅速上升，二极管D1反向截止，发光二极管D2发光，光敏二极管D3受光导通，三极管Q2开通，信号输出端输出的DESAT信号为低电平。上述技术方案中，IGBT退饱和保护模块包括2个与门E，2个与门E的其中一个输入端分别接IGBT上桥和下桥的驱动信号，2个与门E的另一个输入端均接DESAT信号，当未检测到退饱和时，与门E的输出跟随IGBT上桥或下桥的驱动信号；当检测到退饱和时，与门E输出低电平；与门E的输出经低通滤波器最终输出信号至驱动模块。本专利技术的驱动信号互锁模块在检测到IGBT上下桥的驱动信号均为高电平导通时，该模块可以对上下桥的驱动信号进行互锁，确保IGBT上下桥之间不同时导通。本专利技术的IGBT退饱和检测模块将IGBT是否退饱和的信息实时反馈至IGBT退饱和模块保护，如果IGBT为正常状态，则IGBT退饱和模块保护将接收到的上下桥驱动信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有IGBT退饱和保护功能的驱动信号互锁电路，其特征在于包括驱动信号互锁模块、IGBT退饱和检测模块及IGBT退饱和保护模块、MCU控制单元控制单元控制单元、驱动模块、IGBT模组；MCU控制单元控制单元控制单元的输出端与驱动信号互锁模块的输入端电连接，驱动信号互锁模块和IGBT退饱和检测模块的输出端分别与IGBT退饱和保护模块的输入端电连接，IGBT退饱和保护模块的输出端与驱动模块的输入端电连接，驱动模块的输出端与IGBT模组的输入端电连接；IGBT模组的输出端分别与IGBT退饱和检测模块和电机的输入端电连接；/n其中，MCU控制单元控制单元控制单元输出IGBT上桥和下桥的驱动信号至驱动信号互锁模块；当IGBT上桥和下桥的驱动信号均为高电平时，驱动信号互锁模块输出两路低电平信号；当IGBT上桥和下桥的驱动信号为一高电平一低电平或者均为低电平时，驱动信号互锁模块输出的IGBT上桥和下桥的驱动信号与输入信号同相；/nIGBT退饱和检测模块检测到IGBT发生退饱和时输出低电平信号至IGBT饱和保护模块；IGBT饱和保护模块只有判定在IGBT未发生退饱和时才会向驱动模块发送IGBT上桥或下桥的驱动信号，否则向驱动模块输出低电平信号；/n驱动模块基于输入信号向IGBT模组发送控制信号；IGBT模组向电机提供三相交流电源使其工作。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有IGBT退饱和保护功能的驱动信号互锁电路，其特征在于包括驱动信号互锁模块、IGBT退饱和检测模块及IGBT退饱和保护模块、MCU控制单元控制单元控制单元、驱动模块、IGBT模组；MCU控制单元控制单元控制单元的输出端与驱动信号互锁模块的输入端电连接，驱动信号互锁模块和IGBT退饱和检测模块的输出端分别与IGBT退饱和保护模块的输入端电连接，IGBT退饱和保护模块的输出端与驱动模块的输入端电连接，驱动模块的输出端与IGBT模组的输入端电连接；IGBT模组的输出端分别与IGBT退饱和检测模块和电机的输入端电连接；
其中，MCU控制单元控制单元控制单元输出IGBT上桥和下桥的驱动信号至驱动信号互锁模块；当IGBT上桥和下桥的驱动信号均为高电平时，驱动信号互锁模块输出两路低电平信号；当IGBT上桥和下桥的驱动信号为一高电平一低电平或者均为低电平时，驱动信号互锁模块输出的IGBT上桥和下桥的驱动信号与输入信号同相；
IGBT退饱和检测模块检测到IGBT发生退饱和时输出低电平信号至IGBT饱和保护模块；IGBT饱和保护模块只有判定在IGBT未发生退饱和时才会向驱动模块发送IGBT上桥或下桥的驱动信号，否则向驱动模块输出低电平信号；
驱动模块基于输入信号向IGBT模组发送控制信号；IGBT模组向电机提供三相交流电源使其工作。


2.根据权利要求1所述的具有IGBT退饱和保护功能的驱动信号互锁电路，其特征在于所述驱动信号互锁模块包括与非门A、与门B、与门C、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，其中，IGBT上桥的驱动信号输入端经电阻R1分别和与非门A的一输入端及与门B的一输入端电连接，IGBT下桥的驱动信号输入端经电阻R2分别和与非门A的另一输入端及与门C的一输入端电连接，与非门的两个输入端分别经电阻R3和电阻R4接地，与非门A的输出端分别和与门B和与门C的另一输入端电连接；与门B和与门C的输出端作为IGBT上桥和下桥的驱动信号输出端。


3.根据权利要求2所述的具有IGBT退饱和保护功能的驱动信号互锁电路，其特征在于所述电阻R1和电阻R2分别对IGBT上桥和下桥的驱动信号进行限流；电阻R3和电阻R4分别对IGBT上桥和下桥的驱动信号进行下拉；当IGBT上桥和下桥的驱动信号均为高电平时，与非门A输出低电平，进而使与门...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪旭升，李建军，郑春阳，
申请(专利权)人：东风航盛武汉汽车控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42