一种绝缘栅双极晶体管驱动保护电路制造技术

一种绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ驱动保护电路，其主要包括：电源；绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ；一个上下桥驱动信号电路；光耦Ｕ＃－［５０１］；一个开关三极管控制电路；一个驱动信号放大电路；ＩＧＢＴ集电极－发射极电压Ｖｃｅ检测调节保护电路，该Ｖｃｅ检测调节保护电路包括短路保护电路、故障锁存电路和故障软关断电路，所述Ｖｃｅ检测调节保护电路在检测到绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ的集电极－发射极电压Ｖｃｅ异常时，通过短路保护电路控制放大电路将所述绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ的栅极电压调低到小于其门限低压值，以使所述绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ截止，并通过故障锁存电路实现闭合锁存，保证在ＣＰＵ接受到故障信号并封锁驱动信号前能可靠地封锁所述绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种绝缘栅双极晶体管IGBT(IGBT--Insulated GateBipolar Transistor)的驱动保护电路，特别是一种在变频器中作为功率开关器件的绝缘栅双极晶体管IGBT的驱动保护电路。其中为进一步完善本专利技术的功能，使本专利技术具有驱动电源欠压保护和驱动信号互锁的功能，驱动光耦U501与开关三极管Q504之间设有一个欠压保护电路，该欠压保护电路由稳压二极管D502组成，该稳压二极管D502的正极接驱动光耦U501的输出端，其负极接开关三极管Q504的基极。上下桥驱动信号电路由互锁的上桥信号驱动电路和下桥信号驱动电路组成，其中上桥信号驱动电路包括三极管Q501、电阻R501、R502，下桥信号驱动电路包括三极管Q601、电阻R601、R602，三极管Q501的发射极接光耦U501的原边电源VDD，其集电极与下桥驱动信号X1连接，其基极串接电阻R502后与上桥驱动信号U1连接、电阻R501并联在光耦U501的原边电源VDD与上桥驱动信号U1之间，三极管Q601的发射极接第二光耦U601的原边电源VDD集电极接上桥驱动信号U1，其基极串接电阻R602后与下桥驱动信号X1连接，电阻R601并联在第二光耦U601的原边电源VDD与下桥驱动信号X1之间。以下结合附图详细说明本专利技术的基本结构组成和工作原理 图2是现有技术方案II的电原理示意图；图3是本专利技术的电路框图；图4是本专利技术的电原理示意图。其主要特点在于所述三极管开关电路与放大电路及所述绝缘栅双极晶体管IGBT之间设有一个IGBT集电极-发射极电压Vce检测调节保护电路，该Vce检测调节保护电路包括短路保护电路、故障锁存电路，其中，短路保护电路的其中一输入端与开关三极管Q504的集电极连接，其另一输入端接绝缘栅双极晶体管IGBT的集电极——发射极电压Vce反馈信号，其一输出端通过故障锁存电路与开关三极管Q504的基极连接，其另一输出端与放大电路的输入端连接，且所述Vce检测调节保护电路在检测到绝缘栅双极晶体管IGBT的集电极——发射极电压Vce异常时，通过短路保护电路控制放大电路将所述绝缘栅双极晶体管IGBT的栅极电压调低到小于其门限低压值，以使所述绝缘栅双极晶体管IGBT截止，并通过故障锁存电路迅速拉低开关三极管Q504的基极电压，维持开关三极管Q504导通，实现闭合锁存，保证在CPU接受到故障信号并封锁驱动信号前能可靠地封锁所述绝缘栅双极晶体管IGBT。其中短路保护电路包括第二开关三极管Q511、二极管D501、D505、D506、D508、D509、电容C504、C506及电阻R508、R509、R510、R511，其中第二开关三极管Q511集电极通过若干电阻、电容与电源连接，其发射极接地，其基极与二极管D509的正极连接，电容C506与电阻R511并联在所述第二开关三极管Q511的基极与地之间，二极管D506、电阻R509、二极管D508、D509依序串接，且二极管D506的正极接开关三极管Q504的集电极，二极管D501与D505串联，二极管D505的正极通过二极管D533和电阻R508与二极管D508的正极连接，二极管D501负极与所述绝缘栅双极晶体管IGBT的集电极连接，电容C504一端与二极管D508的正极连接，其另一端接地，电阻R510一端与二极管D506的负极连接，另一端接地。故障锁存电路包括电容C502、电阻R504、R505，其中电容C502与电阻R505并联后，其一端接上述第二开关三极管Q511的集电极，其另一端串接电阻R504后与开关三极管Q504的基极连接。为了使IGBT在故障时实现软关断，避免过大的 造成过压损坏IGBT模块，本专利技术IGBT集电极——发射极电压Vce检测调节保护电路还包括故障软关断电路，该软关断电路包括电阻R512、二极管D510，其中电阻R512与二极管D510串接后，电阻R512的另一端与第二开关三极管Q511的集电极连接，二极管D510的正极与放大电路的输入端连接。为保证可及时将故障信号送到CPU，由CPU来控制驱动信号而封锁IGBT，绝缘栅双极晶体管IGBT的集电极——发射极Vce检测调节保护电路还包括有送出故障信号给CPU的故障信号驱动电路，该故障信号驱动电路包括光耦U502、二极管D512、电阻R503、R524，其中电阻R523、R524并联后，其一端接驱动电源，其另一端与光耦U502的第2脚连接，二极管D512的正极与光耦U502的第2脚连接，其负极端与第二开关三极管Q511的集电极连接，光耦U502的第3脚接地，其第6脚输出故障信号给CPU。为进一步完善本专利技术的功能，使本专利技术在具有短路保护、故障锁存、故障软关断等功能的基础上还具有驱动电源欠压保护和驱动信号互锁功能，驱动光耦U501与开关三极管Q504之间设有一个欠压保护电路，该欠压保护电路由稳压二极管D502组成，该稳压二极管D502的正极接驱动光耦U501的输出端，其负极接开关三极管Q504的基极。上下桥驱动信号电路由互锁的上桥信号驱动电路和下桥信号驱动电路组成，其中上桥信号驱动电路包括三极管Q501、电阻R501、R502，下桥信号驱动电路包括三极管Q601、电阻R601、R602，三极管Q501的发射极接光耦U501的原边电源VDD，其集电极与下桥驱动信号X1连接，其基极串接电阻R502后与上桥驱动信号U1连接、电阻R501并联在光耦U501的原边电源VDD与上桥驱动信号U1之间，三极管Q601的发射极接第二光耦U601的原边电源VDD，集电极接上桥驱动信号U1，其基极串接电阻R602后与下桥驱动信号X1连接，电阻R601并联在第二光耦U601的原边电源VDD与下桥驱动信号X1之间。为配合整个电路多功能的实现，上述放大电路与所述绝缘栅双极晶体管IGBT之间设有可变门极电阻电路，该可变门极电阻电路由二极管D519、电阻R514、R515、R516组成，其中，二极管D519与电阻R514并联后与由电阻R515、R516并联组成的电阻电路串联，且二极管D519的负极端位于放大电路的输出端一侧。绝缘栅双极晶体管IGBT的栅极设有一个门极电压钳位电路，该门极电压钳位电路的两端分别与电源和地连接，其中间输出端与绝缘栅双极晶体管IGBT的栅极连接。本专利技术的基本工作原理是U相上桥驱动信号低有效，驱动光耦U501输出低电平时，D502击穿，Q504导通，Q515、Q517导通，IGBT开通；反之U501输出为高电平时，Q504截止，Q516、Q518导通，确保IGBT截止。该电路具有驱动信号互锁功能，即U相上桥驱动信号U1低有效时，Q501导通，将U相下桥驱动信号X1拉高，Q601也是同样作用，确保上下桥臂驱动信号互锁。电路中，D502为Q504提供固定的开通阈值，可以起到驱动电源欠压保护作用。其中Vce检测调节保护电路的工作原理如下首先，短路保护功能是通过采用Vce检测来进行短路保护，其具体工作过程及原理是驱动光耦输出低电平时，电路通过D506、R509对C504充电，如果IGBT正常开通，则D505正极电位比较低，D508正极的电位受到限制，不足以击穿D509，此时Q511截止，IGBT正常驱动；如果IG本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ驱动保护电路，其主要包括： 一个用于提供恒压的电源Ｕ↓［＋］； 一个用于控制负载通断的绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ； 一个上下桥驱动信号电路，用于驱动光耦Ｕ↓［５０１］； 光耦Ｕ↓［５０１］，其输入端与上下桥驱动信号电路连接，其输出端产生一个控制电压给开关三极管Ｑ↓［５０４］的基极； 一个开关三极管控制电路，用于产生一个开关信号作为放大电路的输入电压，其主要由开关三极管Ｑ↓［５０４］和电阻Ｒ↓［５０６］组成，其中开关三极管Ｑ↓［５０４］的基极与光耦Ｕ↓［５０１］的输出端连接，其发射极接电源，其集电极与放大电路连接并通过电阻Ｒ↓［５０６］接地； 一个放大电路，用于产生一个栅压并将其提供给所述绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ的栅极，其输入端与开关三极管Ｑ↓［５０４］的集电极连接，其输出端与所述绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ的栅极连接； 其特征在于所述三极管开关电路与放大电路及所述绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ之间设有一个ＩＧＢＴ集电极－发射极电压Ｖｃｅ检测调节保护电路，该Ｖｃｅ检测调节保护电路包括短路保护电路、故障锁存电路，其中，短路路保护电路的其中一输入端与开关三极管Ｑ↓［５０４］的集电极连接，其另一输入端接绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ的集电极－－发射极电压Ｖｃｅ反馈信号，其一输出端通过故障锁存电路与开关三极管Ｑ↓［５０４］的基极连接，其另一输出端与放大电路的输入端连接，且所述Ｖｃｅ检测调节保护电路在检测到绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ的集电极－－发射极电压Ｖｃｅ异常时，通过短路保护电路控制放大电路将所述绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ的栅极电压调低到小于其门限低压值，以使所述绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ截止，并通过故障锁存电路迅速拉低开关三极管Ｑ↓［５０４］的基极电压，维持开关三极管Ｑ↓［５０４］导通，实现闭合锁存，保证在ＣＰＵ接受到故障信号并封锁驱动信号前能可靠地封锁所述绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐学海，李玲，刘玉虎，杜亚东，邱文渊，
申请(专利权)人：艾默生网络能源有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]