一种IGBT过流保护电路制造技术

本发明专利技术涉及一种IGBT过流保护电路，包括用于产生过流信号的比较器、用于监测过流信号以及控制IGBT的驱动芯片、根据预设吸收值进行过电流吸收的电流吸收单元，其中，比较器的同相输入端连接有用于采集IGBT电流信号的电流采样单元，比较器的反相输入端连接有保护阈值设置单元，比较器的输出端与电流吸收单元连接，驱动芯片分别与比较器的输出端、IGBT连接，电流吸收单元还与IGBT连接。与现有技术相比，本发明专利技术通过实时采样IGBT电流信号，能够及时进行过流保护响应，利用电流吸收单元吸收电流，能够限制大电流的发生，从而避免过流保护时产生较大的关断尖峰与损耗、避免IGBT器件受损。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT过流保护电路
本专利技术涉及电力电子器件保护
，尤其是涉及一种IGBT过流保护电路。
技术介绍
作为逆变器装置的关键器件，IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)工作在高频高压状态下。由于电路拓扑本身的需要或者出于安全考虑，需要在IGBT发生过流现象时进行两电平关断，以保护IGBT器件。当IGBT的上、下桥臂直通时，由于电源电压几乎全加在IGBT的C、E两端，此时，将产生很大的短路电流，IGBT饱和压降越小，其电流就越大，容易对器件产生损坏作用。在器件发生过流时，需要将短路电流及其关断时的I-V运行轨迹限制在IGBT的短路安全工作区中，以在损坏器件之前，使IGBT关断，从而避免开关管的损坏。传统的过流保护电路通常是在IGBT退饱和之后，当CE极间电压升高，超过设定的阈值时，进行过流保护操作，但是在该设计中，CE极间电压的升高往往意味着IGBT的过电流已经很大，此时进行过流保护将导致较大的关断尖峰和损耗，同时亦有可能导致过流保护动作失效，引发IGBT的损坏，因此不能很好的在过流时保护好功率器件。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种IGBT过流保护电路，以快速响应IGBT的过流故障，限制大电流的发生，从而避免过流保护时产生较大的关断尖峰与损耗、避免IGBT器件受损。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种IGBT过流保护电路，包括用于产生过流信号的比较器、用于监测过流信号以及控制IGBT的驱动芯片、根据预设吸收值进行过电流吸收的电流吸收单元，所述比较器的同相输入端连接有用于采集IGBT电流信号的电流采样单元，所述比较器的反相输入端连接有保护阈值设置单元，所述比较器的输出端与电流吸收单元连接，所述驱动芯片分别与比较器的输出端、IGBT连接，所述电流吸收单元还与IGBT连接。进一步地，所述电流吸收单元包括第一NMOS管和第二NMOS管，所述第一NMOS管的D极和第二NMOS管的D极均分别连接至第二电阻的一端、IGBT的G极，所述第二电阻的另一端连接至驱动芯片，所述第一NMOS管的G极和第二NMOS管的G极分别连接有第一分压模块和第二分压模块，所述第一分压模块的一端连接至IGBT的G极，所述第一分压模块的另一端连接至IGBT的E极，所述第二分压模块的一端连接至第一NMOS管的S极，所述第二分压模块的另一端连接至IGBT的E极，所述第二NMOS管的S极连接至IGBT的E极。进一步地，所述第一分压模块包括串联的第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端连接至IGBT的G极，所述第三电阻的另一端分别连接至第一NMOS管的G极、第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接至IGBT的E极。进一步地，所述第二分压模块包括串联的第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端连接至第一NMOS管的S极，所述第五电阻的另一端分别连接至第二NMOS管的G极、第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接至IGBT的E极。进一步地，所述第五电阻的两端并联有第二电容。进一步地，所述驱动芯片的去饱和引脚连接至第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接至比较器的输出端，所述驱动芯片的去饱和引脚还通过第一电容接地。进一步地，所述比较器的输出端分别连接至第二二极管的阴极、第一电阻的一端，所述第二二极管的阳极连接至第一NMOS管的G极，所述第一电阻的另一端连接至工作电源。进一步地，所述IGBT的E极通过第三电容分别与第二NMOS管的S极、第六电阻、第四电阻连接。进一步地，所述第三电容、第二NMOS管的S极、第六电阻和第四电阻均连接至-5V电压。进一步地，所述IGBT的G极与E极之间连接有第七电阻。本专利技术的具体工作原理为：在未发生IGBT过流现象时，IGBT电流信号小于电流保护阈值，即比较器的同相输入端电压低于反相输入端电压，比较器输出为低电平，第一NMOS管的G极经第一二极管导通接地，第一NMOS管和第二NMOS管均工作在截止区，此时，不发生过流保护动作，IGBT的G极由驱动芯片控制；当发生IGBT过流现象时，IGBT电流信号大于或等于电流保护阈值，即比较器同相输入端电压高于反相输入端，比较器输出高阻态，第一二极管和第二二极管反偏截止，驱动芯片内部的恒定电流源向第一电容充电，使第一电容电压升高；同时，电流吸收单元中第一NMOS管和第二NMOS管的GS极间电压受各各自分压模块控制，使第一NMOS管和第二NMOS管均工作于放大区，由于NMOS管在放大区有压控电流源的特性，此时可以让电流吸收单元通过第二电阻吸收可控的恒定电流，进而吸收IGBT的G极与E极之间电容的电量，从而减少IGBT的过电流，实现过流保护的目的，此外，驱动芯片去饱和引脚从比较器输出端获取到过流信号后，驱动芯片输出驱动信号由高电压变为低电压，使得IGBT关断。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：一、限制IGBT过流的最大电流：本专利技术过流保护动作信号来源于实际IGBT采样电流信号，通过调整电流保护阈值即可调整两电平关断的动作时刻，能够更快响应IGBT的过流故障，进而限制最大电流，避免过流保护时产生较大的关断尖峰与损耗、避免IGBT器件受损。二、易于移植和调试：本专利技术通过更改电流吸收单元中两个NMOS管的分压模块的电阻阻值，即可调整电流吸收单元的吸收电流值，从而调整IGBT的G极电流，可以根据不同IGBT型号灵活调整电阻参数，有利于将本专利技术移植和调试至不同应用场合。三、不受IGBT驱动芯片引脚功能限制，功能易扩展：本专利技术通过驱动芯片的去饱和引脚获取过流信号，对驱动芯片的要求仅为具有去饱和功能，可广泛兼容各类低成本驱动芯片，此外，本专利技术的实际过流触发源为电平比较，可利用逻辑门电路组合多种判断逻辑，从而可以实现在多种故障场合的IGBT两电平关断功能。附图说明图1为本专利技术的IGBT过流保护电路结构示意图；图2为实施例中IGBT过流保护电路原理图；图3为实施例中发生过流保护时第二NMOS管的吸收电流波形示意图；图中标记说明：1、比较器，101、电流采样单元，102、保护阈值设置单元，2、电流吸收单元，3、驱动芯片。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例如图1所示，一种IGBT过流保护电流，包括比较器1、电流吸收单元2和驱动芯片3，比较器1的同相输入端和反相输入端分别与电流采样单元101、保护阈值设置单元102连接，电流采样单元101用于实时采集IGBT电流信号，保护阈值设置单元102则用于设置电流保护阈值，比较器1的输出端与电流吸收单元2连接，驱动芯片3分别与比较器1的输出端、IGBT连接，电流吸收单元2与IGBT连接。具体的，如图2所示，电流吸收单元2包括第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2，第一NMOS管Q1的D极和第二NMOS管Q2的D极均分别连接至第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IGBT过流保护电路，其特征在于，包括用于产生过流信号的比较器(1)、用于监测过流信号以及控制IGBT的驱动芯片(3)、根据预设吸收值进行过电流吸收的电流吸收单元(2)，所述比较器(1)的同相输入端连接有用于采集IGBT电流信号的电流采样单元(101)，所述比较器(1)的反相输入端连接有保护阈值设置单元(102)，所述比较器(1)的输出端与电流吸收单元(2)连接，所述驱动芯片(3)分别与比较器(1)的输出端、IGBT连接，所述电流吸收单元(2)还与IGBT连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种IGBT过流保护电路，其特征在于，包括用于产生过流信号的比较器(1)、用于监测过流信号以及控制IGBT的驱动芯片(3)、根据预设吸收值进行过电流吸收的电流吸收单元(2)，所述比较器(1)的同相输入端连接有用于采集IGBT电流信号的电流采样单元(101)，所述比较器(1)的反相输入端连接有保护阈值设置单元(102)，所述比较器(1)的输出端与电流吸收单元(2)连接，所述驱动芯片(3)分别与比较器(1)的输出端、IGBT连接，所述电流吸收单元(2)还与IGBT连接。


2.根据权利要求1所述的一种IGBT过流保护电路，其特征在于，所述电流吸收单元(2)包括第一NMOS管和第二NMOS管，所述第一NMOS管的D极和第二NMOS管的D极均分别连接至第二电阻的一端、IGBT的G极，所述第二电阻的另一端连接至驱动芯片(3)，所述第一NMOS管的G极和第二NMOS管的G极分别连接有第一分压模块和第二分压模块，所述第一分压模块的一端连接至IGBT的G极，所述第一分压模块的另一端连接至IGBT的E极，所述第二分压模块的一端连接至第一NMOS管的S极，所述第二分压模块的另一端连接至IGBT的E极，所述第二NMOS管的S极连接至IGBT的E极。


3.根据权利要求2所述的一种IGBT过流保护电路，其特征在于，所述第一分压模块包括串联的第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端连接至IGBT的G极，所述第三电阻的另一端分别连接至第一NMOS管的G极、第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接至IGBT的E极...

【专利技术属性】
技术研发人员：边振宇，易川智，季文彪，
申请(专利权)人：德尔福科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32