一种输出脉宽可调节的IGBT母线过流检测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种输出脉宽可调节的IGBT母线过流检测电路，通过IGBT母线低侧的毫欧电阻采样电流，转换的电压值通过运放器放大后和门限电压比较，比较器输出信号驱动三极管开通控制隔离光耦输出过流警报信号。同时警报发生后利用二极管的整流钳位，降低比较器门限电压，达到了过流时警报输出响应快，延时关闭警报至过流彻底消失，提高警报信号的输出脉宽的效果。解决了现有方案硬件检测IGBT过流线路抗干扰能力差的问题。干扰能力差的问题。干扰能力差的问题。

An IGBT bus overcurrent detection circuit with adjustable output pulse width

【技术实现步骤摘要】
一种输出脉宽可调节的IGBT母线过流检测电路


[0001]本专利技术属于伺服驱动器领域，具体涉及一种输出脉宽可调节的IGBT母线过流检测电路。

技术介绍

[0002]伺服驱动器产品设计中，IGBT的过流检测和保护是预防IGBT损坏的重点。IGBT自身的短路耐受时间一般在10uS以内，软件采样保护的方式受到电流环控制周期的因素，无法保证短路过流发生时的保护响应，故通常使用硬件检测的方式处理此类警报。
[0003]传统的硬件解决方法有：
[0004]方法一：电机相电流采样比较输出警报线路，此方案通过对电机输出相电流实时监测，利用比较器线路设定过流检测门限，发生过流时触发输出警报，继而中断IGBT开通，达到过流检测警报的效果。
[0005]电机相电流采样比较输出警报线路方案的缺点是：实际应用中，利用霍尔传感器或者线性光耦加运放模拟线路采样得到的相电流检测的精度是难以保证的。批量生产中，过流检测线路实际触发电流门限的一致性较差，抗干扰性较差。
[0006]方法二：IGBT的CE极过饱和检测输出警报线路，是一种有源钳位保护；利用带有IGBT过饱和检测的栅极驱动芯片，检测短路发生时IGBT发生过饱和从而Vce快速升高超过线路设定门限，触发并输出过流警报。
[0007]IGBT的CE极过饱和检测输出警报线路的缺点是：该线路较依赖IGBT的CE极饱和电压Uce sat值的准确稳定，应对不同IGBT厂家的产品，线路参数需要做出调整，否则极易出现误警报或警报不及时等故障。该方案测试验证周期长，硬件线路通用性较差，对栅极驱动芯片和IGBT的性能要求较高，硬件成本高。

技术实现思路

[0008]本专利技术所为了解决
技术介绍
中存在的技术问题，目的在于提供了一种输出脉宽可调节的IGBT母线过流检测电路，通过IGBT母线低侧的毫欧电阻采样电流，转换的电压值通过运放器放大后和门限电压比较，比较器输出信号驱动隔离光耦，输出过流警报，对母线电流的采样，最直接的判断IGBT是否存在过流的检测，电路的实际检测效果无关IGBT及其驱动控制线路元器件和方案的选择。
[0009]为了解决技术问题，本专利技术的技术方案是：
[0010]一种输出脉宽可调节的IGBT母线过流检测电路，包括：电流采样放大单元、门限比较单元和警报信号输出单元；
[0011]所述电流采样放大单元的输入端接入IGBT母线，所述电流采样放大单元的输出端信号连接所述门限比较单元的输入端，所述门限比较单元的输出端信号连接所述警报信号输出单元；
[0012]所述电流采样放大单元，用于对IGBT母线进行电流采样，并对电流采样得到的电
压信号进行滤波和放大处理，将处理后的电压信号输出到门限比较单元；
[0013]所述门限比较单元，用于将电流采样放大单元输入的电压信号与自身的过流检测的触发门限电压比较；若电压信号大于触发门限电压，即发生过流故障报警后，发出控制信号开启警报信号输出单元的光耦的发光二极管，同时拉低自身的过流检测的触发门限电压；若电压信号大于触发门限电压，即过流故障报警消失后，发出控制信号关闭警报信号输出单元的光耦的发光二极管，通过改变自身电阻R3的阻值，达到警报输出脉宽可调的效果；
[0014]所述警报信号输出单元，用于将门限比较单元发出的控制信号进行隔离后输出数字信号，并对数字信号进行整形后，输出单片机可读的过流警报故障电平信号。
[0015]可以理解：通过IGBT母线低侧的毫欧电阻采样电流，转换的电压值通过运放器放大后和门限电压比较，比较器输出信号驱动三极管开通控制隔离光耦输出过流警报信号。同时警报发生后利用二极管的整流钳位，降低比较器门限电压，达到了过流时警报输出响应快，延时关闭警报至过流彻底消失，提高警报信号的输出脉宽的效果。解决了现有方案硬件检测IGBT过流线路抗干扰能力差的问题。
[0016]进一步，所述电流采样放大单元包括：采样电阻RES1、运算放大器U3A、电阻R2、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R12、电容C1和电容C7；
[0017]所述采样电阻RES1的两端接IGBT母线的输入端和输出端，所述电阻R8的一端同时接采样电阻RES1的一端和接地，所述电阻R9的一端接采样电阻RES1的另一端，所述电阻R9的另一端接运算放大器U3A的2脚，所述电阻R8的另一端接运算放大器U3A的3脚，所述运算放大器U3A的4脚接
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15V电压，所述运算放大器U3A的8脚接+15V电压，所述运算放大器U3A的1脚接电阻R7的一端，所述电容C1和电阻R2的一端同时接入所述运算放大器U3A的3脚，所述电容C1的另一端接电阻R2的另一端，所述电阻R2的另一端接地；所述电阻R12和电容C7的一端同时接入所述运算放大器U3A的2脚，所述电阻R12和电容C7的另一端同时接电阻R7的一端。
[0018]进一步，所述门限比较单元包括：比较器U3B、电压基准源UW1、稳压管DZ1、三极管Q1、肖特基二极管DK1、电阻R1、电阻R3、电阻R5、电阻R10、电阻R11、电阻R13、电阻R14、电容C3、电容C6和电容C8；
[0019]所述电阻R7的另一端接比较器U3B的5脚，所述比较器U3B的6脚同时接电阻R14的一端和肖特基二极管DK1的1端口，所述肖特基二极管DK1的2端口接电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端同时接电阻R5和电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端接+15V电压，所述电阻R5的另一端接三极管Q1的集电极，所述电阻R14的另一端同时接电阻R13的一端、电容C8的一端和电压基准源UW1的1、2脚，所述电阻R13的另一端接地，所述电容C8的另一端同时接电压基准源UW1的3脚和接地，所述比较器U3B的7脚接电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端接稳压管DZ1的输出端，所述稳压管DZ1的输入端同时接电阻R11的一端和三极管Q1的基极，所述电阻R11的另一端和三极管Q1的发射集同时接
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15V电压，比较器U3B的8脚同时连接+15V电压和电容C3的一端，电容C3的另一端接地，比较器U3B的4脚同时接
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15V电压和电容C6的一端，所述电容C6的另一端接地。
[0020]进一步，所述警报信号输出单元包括：光耦U1、逻辑与门U2、电阻R4、电容C2、电容C4和电容C5；
[0021]所述电阻R1的另一端接光耦U1的2脚，所述电阻R5的另一端接光耦U1的3脚，所述
光耦U1的8脚接光耦U1的7脚，所述光耦U1的8脚和光耦U1的7脚同时接+5V电压，所述电阻R4的一端同时接所述光耦U1的8脚和光耦U1的7脚，所述电阻R4的另一端同时接光耦U1的6脚、电容C5的一端和逻辑与门U2的1、2脚，所述电容C4的一端同时接光耦U1的8脚和光耦U1的7脚，所述电容C4的另一端和电容C5的另一端同时接光耦U1的5脚，所述光耦U1的5脚接地；所述逻辑与门U2的3脚接地，所述逻辑与门U2的5脚接+5V电压，所述电容C2的一端接逻辑与门U2的5脚，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输出脉宽可调节的IGBT母线过流检测电路，其特征在于，包括：电流采样放大单元、门限比较单元和警报信号输出单元；所述电流采样放大单元的输入端接入IGBT母线，所述电流采样放大单元的输出端信号连接所述门限比较单元的输入端，所述门限比较单元的输出端信号连接所述警报信号输出单元；所述电流采样放大单元，用于对IGBT母线进行电流采样，并对电流采样得到的电压信号进行滤波和放大处理，将处理后的电压信号输出到门限比较单元；所述门限比较单元，用于将电流采样放大单元输入的电压信号与自身的过流检测的触发门限电压比较；若电压信号大于触发门限电压，即发生过流故障报警后，发出控制信号开启警报信号输出单元的光耦的发光二极管，同时拉低自身的过流检测的触发门限电压；若电压信号大于触发门限电压，即过流故障报警消失后，发出控制信号关闭警报信号输出单元的光耦的发光二极管，通过改变自身电阻的阻值，达到警报输出脉宽可调的效果；所述警报信号输出单元，用于将门限比较单元发出的控制信号进行隔离后输出数字信号，并对数字信号进行整形后，输出单片机可读的过流警报故障电平信号。2.根据权利要求1所述的一种输出脉宽可调节的IGBT母线过流检测电路，其特征在于，所述电流采样放大单元包括：采样电阻RES1、运算放大器U3A、电阻R2、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R12、电容C1和电容C7；所述采样电阻RES1的两端接IGBT母线的输入端和输出端，所述电阻R8的一端同时接采样电阻RES1的一端和接地，所述电阻R9的一端接采样电阻RES1的另一端，所述电阻R9的另一端接运算放大器U3A的2脚，所述电阻R8的另一端接运算放大器U3A的3脚，所述运算放大器U3A的4脚接
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15V电压，所述运算放大器U3A的8脚接+15V电压，所述运算放大器U3A的1脚接电阻R7的一端，所述电容C1和电阻R2的一端同时接入所述运算放大器U3A的3脚，所述电容C1的另一端接电阻R2的另一端，所述电阻R2的另一端接地；所述电阻R12和电容C7的一端同时接入所述运算放大器U3A的2脚，所述电阻R12和电容C7的另一端同时接电阻R7的一端。3.根据权利要求2所述的一种输出脉宽可调节的IGBT母线过流检测电路，其特征在于，所述门限比较单元包括：比较器U3B、电压基准源UW1、稳压管DZ1、三极管Q1、肖特基二极管DK1、电阻R1、电阻R3、电阻R5、电阻R10、电阻R11、电阻R13、电阻R14、电容C3、电容C6和电容C8；所述电阻R7的另一端接比较器U3B的5脚，所述比较器U3B的6脚同时接电阻R14的一端和肖特基二极管DK1的1端口，所述肖特基二极管DK1的2端口接电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端同时接电阻R5和电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端接+15V电压，所述电阻R5的另一端接三极管Q1的集电极，所述电阻R14的另一端同时接电阻R13的一端、电容C8的一端和电压基准源UW1的1、2脚，所述电阻R13的另一端接地，所述电容C8的另一端同时接电压基准源UW1的3脚和接地，所述比较器U3B的7脚接电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端接稳压管DZ1的输出端，所述稳压管DZ1的输入端同时接电阻R11的一端和三极管Q1的基极，所述电阻R11的另一端和三极管Q1的发射集同时接
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15V电压，比较器U3B的8脚同时连接+15V电压和电容C3的一端，电容C3的另一端接地，比较器U3B的4脚同时接
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15V电压和电容C6的一端，所述电容C6的另一端接地。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，范守苏，
申请(专利权)人：上海帕特尼智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：