一种IGBT过流保护电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种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，本实用新型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。损。损。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT过流保护电路


[0001]本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

[0002]作为逆变器装置的关键器件，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，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。
[0003]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。
[0004]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

[0005]本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。
[0006]本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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]进一步地，所述第五电阻的两端并联有第二电容。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]进一步地，所述IGBT的G极与E极之间连接有第七电阻。
[0016]本技术的具体工作原理为：
[0017]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；
[0018]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。
[0019]与现有技术相比，本技术具有以下优点：
[0020]一、限制IGBT过流的最大电流：本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。
[0021]二、易于移植和调试：本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，有利于将本技术移植和调试至不同应用场合。
[0022]三、不受IGBT驱动芯片引脚功能限制，功能易扩展：本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
[0023]图1为本技术的IGBT过流保护电路结构示意图；
[0024]图2为实施例中IGBT过流保护电路原理图；
[0025]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；
[0026]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
[0027]下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。
[0028]实施例
[0029]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的同相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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...

【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：新型
国别省市：