电源欠压保护系统及开关放大器技术方案

本实用新型专利技术公开了一种电源欠压保护系统及开关放大器，包括：驱动芯片，与绝缘栅双极型晶体管连接，用于驱动绝缘栅双极型晶体管IGBT，以使IGBT导通；保护电路，与驱动芯片的电源连接，用于获取驱动芯片的电源电压，并在驱动芯片的电源电压处于欠压状态时，输出中断信号；控制芯片，与保护电路连接，用于基于中断信号输出第一信号，第一信号用于控制逻辑转换芯片向驱动芯片输出第二信号，以使IGBT停止工作；逻辑转换芯片，与控制芯片、保护电路以及驱动芯片连接，用于基于中断信号输出第二信号，和/或基于第一信号输出第二信号。本实用新型专利技术解决了相关技术中，由于无法对驱动电路进行欠压保护，导致降低绝缘栅双极型晶体管的使用寿命的技术问题。命的技术问题。命的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
电源欠压保护系统及开关放大器


[0001]本技术涉及电子电力
，具体而言，涉及一种电源欠压保护系统及开关放大器。

技术介绍

[0002]IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)是由三极管和MOS(Metal
‑
Oxide
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Semiconductor Field
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Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)管组成的复合型半导体器件。例如，图1所示的IGBT模块由多个MOS管组成。
[0003]在大功率的开关放大器中，MOS管是最关键的器件之一，必须对其做全方位的保护。而MOS管的驱动保护更是重中之重。通常MOS管工作于开关状态，在截止区和完全导通区之间高频切换。由于在切换过程中要经过线性区，因此，在切换MOS管的开关状态时会产生开关损耗。如果开关放大器的MOS管驱动发生欠压故障，则会导致MOS管的C极与G极导通不完全，MOS管工作在线性区，MOS管损耗增加温度上升，最终会导致MOS管烧毁损坏。
[0004]图2示出了一种传统式MOS管的驱动电路，由图2可知，该驱动电路由MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)10、逻辑电平转换芯片20、驱动芯片30和IGBT40模块组成。在图2中，MCU发出电平为3.3V的PWM控制信号，通过逻辑电平转换芯片将MCU输出信号转换为5V电平的控制信号，5V的PWM控制信号再经过驱动芯片输出15V的驱动信号给到MOS管的G极，驱动信号为高电平时，C极与E极导通，驱动信号为低电平时，C、E极不导通。
[0005]然而，开关电源受多方面因素(例如，输入电压波动、器件工作温度异常等)干扰，该驱动电路不会进行欠压保护，存在着极大的风险。图3示出了开关电源在收到干扰时，电路中各个部件的工作状态。在图3中，逻辑转换芯片的中断使能电压为低电平，即逻辑转换芯片一直对MCU输出的PWM信号进行电压转换。当驱动芯片的电压的供电电压出现下降时，驱动芯片的栅极驱动电压VGE也会下降，即驱动芯片在电压偏低状态下工作，造成IGBT模块功耗增加、温度异常、损坏烧毁等问题。
[0006]针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0007]本技术实施例提供了一种电源欠压保护系统及开关放大器，以至少解决相关技术中，由于无法对驱动电路进行欠压保护，导致降低绝缘栅双极型晶体管的使用寿命的技术问题。
[0008]根据本技术实施例的一个方面，提供了一种电源欠压保护系统，包括：驱动芯片，与绝缘栅双极型晶体管连接，用于驱动绝缘栅双极型晶体管，以使绝缘栅双极型晶体管导通；保护电路，与驱动芯片的电源连接，用于获取驱动芯片的电源电压，并在驱动芯片的电源电压处于欠压状态时，输出中断信号；控制芯片，与保护电路连接，用于基于中断信号输出第一信号，其中，第一信号用于控制逻辑转换芯片向驱动芯片输出第二信号，以使绝缘栅双极型晶体管停止工作；逻辑转换芯片，与控制芯片、保护电路以及驱动芯片连接，用于
基于中断信号输出第二信号，和/或基于第一信号输出第二信号。
[0009]进一步的，保护电路包括：第一端口，与驱动芯片的电源连接；第一分压电路，与第一端口连接，用于对驱动芯片的电源电压进行分压处理，得到分压后的电源电压；第二端口，与基准电源连接；第二分压电路，与第二端口连接，用于对基准电源的基准电压进行分压处理，得到分压后的基准电压；比较器，与第一分压电路和第二分压电路连接，用于比对分压后的电源电压与分压后的基准电压，并输出比对结果。
[0010]进一步的，第一分压电路包括：第一电阻，其中，第一电阻的第一端与地线连接，第一电阻的第二端与比较器的第一输入端口连接；第二电阻，其中，第二电阻的第一端与第一端口连接，第二电阻的第二端与第一输入端口连接。
[0011]进一步的，保护电路还包括：稳压电路，连接在第二端口与第二分压电路之间，用于对基准电源的基准电压进行降压处理。
[0012]进一步的，第二分压电路包括：第三电阻，其中，第三电阻的第一端与稳压电路连接，第三电阻的第二端与比较器的第二输入端口连接；第四电阻，其中，第四电阻的第一端与地线连接，第四电阻的第二端与第二输入端口连接。
[0013]进一步的，稳压电路包括：稳压器，连接在基准电源与第三电阻之间，用于对基准电源的基准电压进行降压处理；第一电容，与稳压器的输入端口连接，用于对基准电源的基准电压进行滤波处理；第二电容，与稳压器的输出端口连接，用于对稳压器的输出电压进行滤波处理。
[0014]进一步的，保护电路还包括：耦合单元，与比较器连接，用于在比对结果满足预设条件时，输出中断信号。
[0015]进一步的，耦合单元包括：光耦单元，其中，光耦单元的负极与比较器的输出端口连接，光耦单元的正极与限流电阻连接；第三分压电路，与光耦单元的输出端口连接，用于对光耦单元的输出电压进行分压处理。
[0016]进一步的，耦合单元包括：第五电阻，与比较器的输出端口连接，用于控制耦合单元的开关。
[0017]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种开关放大器，包括上述任意一项的电源欠压保护系统。
[0018]在本技术实施例中，采用软件与硬件相结合对绝缘栅双极型晶体管进行保护的方式，在获取到驱动芯片的电源电压之后，检测驱动芯片的电源电压是否处于欠压状态，并在驱动芯片的电源电压处于欠压状态时，生成中断信号，并基于中断信号控制控制芯片输出第一信号，控制与控制芯片连接的逻辑转换芯片输出第二信号，其中，驱动芯片用于驱动绝缘栅双极型晶体管，以使绝缘栅双极型晶体管导通，逻辑转换芯片用于对驱动芯片的输出信号进行电压转换，并将电压转换后的输出信号输入至驱动芯片中，以使驱动芯片驱动绝缘栅双极型晶体管，第一信号用于控制逻辑转换芯片向驱动芯片输出第二信号，以使绝缘栅双极型晶体管停止工作。
[0019]在上述过程中，在驱动芯片的电源电压处于欠压状态时，控制芯片可向逻辑转换芯片发送控制指令(即第一信号)，以使逻辑转换芯片向驱动芯片输出第二信号，该第二信号使驱动芯片的栅极驱动电压下降，从而使绝缘栅双极型晶体管停止工作，即过程实现了IGBT驱动电源欠压的软件保护。另外，在驱动芯片的电源电压处于欠压状态时，逻辑转换芯
片还可基于中断信号直接向驱动芯片输出第二信号，即保护电路可直接控制逻辑转换芯片，从而实现了IGBT驱动电源欠压的硬件保护。即在本申请中，采用软件保护与硬件保护相结合的方式，避免了驱动芯片因驱动电压不足，导致绝缘栅双极型晶体管无法完全导通，导致绝缘栅双极型晶体管的使用寿命降低的问题，改善了绝缘栅双极型晶体管的性能、MOS管的损耗以及绝缘栅双极型晶体管发热的问题，提高了绝缘栅双极型晶体管的使用寿命。
[0020]由此可见，本申请所提供的方案达到了在驱动芯片的电源电压处于欠压状态时，对绝缘栅双极型晶体管进行保护目的，从而实现了提高绝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源欠压保护系统，其特征在于，包括：驱动芯片(30)，与绝缘栅双极型晶体管(40)连接，用于驱动所述绝缘栅双极型晶体管(40)，以使所述绝缘栅双极型晶体管(40)导通；保护电路(50)，与所述驱动芯片(30)的电源连接，用于获取所述驱动芯片(30)的电源电压，并在所述驱动芯片(30)的电源电压处于欠压状态时，输出中断信号；控制芯片(10)，与所述保护电路(50)连接，用于基于所述中断信号输出第一信号，其中，所述第一信号用于控制逻辑转换芯片(20)向所述驱动芯片(30)输出第二信号，以使所述绝缘栅双极型晶体管(40)停止工作；所述逻辑转换芯片(20)，与所述控制芯片(10)、所述保护电路(50)以及所述驱动芯片(30)连接，用于基于所述中断信号输出所述第二信号，和/或基于所述第一信号输出所述第二信号。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保护电路(50)包括：第一端口(M1)，与所述驱动芯片(30)的电源连接；第一分压电路(L1)，与所述第一端口(M1)连接，用于对所述驱动芯片(30)的电源电压进行分压处理，得到分压后的电源电压；第二端口(M2)，与基准电源连接；第二分压电路(L2)，与所述第二端口(M2)连接，用于对所述基准电源的基准电压进行分压处理，得到分压后的基准电压；比较器(P)，与所述第一分压电路(L1)和所述第二分压电路(L2)连接，用于比对所述分压后的电源电压与所述分压后的基准电压，并输出比对结果。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一分压电路(L1)包括：第一电阻(R1)，其中，所述第一电阻(R1)的第一端与地线连接，所述第一电阻(R1)的第二端与所述比较器(P)的第一输入端口连接；第二电阻(R2)，其中，所述第二电阻(R2)的第一端与所述第一端口(M1)连接，所述第二电阻(R2)的第二端与所述第一输入端口...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾嘉骏，樊柳芝，吴宇翔，林仕珩，吴泽彪，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：