一种IGBT驱动及保护电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种IGBT驱动及保护电路，适用于逆变器电路中IGBT的驱动及保护，以及逆变器电路的过载保护，包括检测信号输出单元、信号处理单元、IGBT驱动及保护单元，其所述检测信号输出单元的输出端与信号处理单元的输入端相联，信号处理单元的输出端与IGBT驱动及保护单元的输入端相联。本实用新型专利技术结构简单，使用方便，能够在现有电源设备容量不变的情况下，判断过载性质，分别处理，最大限度解决电源设备频繁停机保护而引起的损失。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种IGBT驱动及保护电路，特别适用于逆变器电路中IGBT的驱动及保护，以及逆变器电路的过载保护。
技术介绍
目前，市场上的电源设备不管是直流电源还是交流电源，其核心部件都是使用 IGBT组成的高频逆变桥电路。IGBT简称为电子半导体开关，由于在电路中IGBT处于大电流，高电压的工作状态，IGBT极易损坏。特别是在负载过载或逆变桥电路过载时，为了确保 IGBT可靠工作，需要对IGBT以及逆变器电路进行驱动及保护处理。在一般的电源设备中， 当控制电路检测到负载过载或IGBT过载时直接将IGBT关断，电源设备保护停机。但在一些特定的环境中，这种功能不能满足实际需要。比如在额定工况下电源设备的容量能够满足负载要求，当启动这些负载或在设备中突加这些负载时会导致IGBT过载，从而使电源设备保护停机，还有一些场合严禁电源设备突然停机，否则损失巨大。如果采用增加电源设备容量的方法，由于IGBT的过载能力较低，电源设备容量的增加则会导致体积，重量，造价的成比例增加，非常不经济。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术的不足之处，而提供一种IGBT驱动及保护电路，其结构简单，使用方便，能够在现有电源设备容量不变的情况下，判断过载性质，分别处理，最大限度解决电源设备频繁停机保护而引起的损失。本电路适合所有使用 IGBT逆变电路的电源设备，包括单相逆变桥，三相逆变桥，比如变频器，UPS，充电机，直流电源，高频逆变电焊机，感应加热器，激光电源，光伏逆变器，风电逆变器等。本技术的目的是通过如下技术措施来实现的一种IGBT驱动及保护电路，包括检测信号输出单元、信号处理单元、IGBT驱动及保护单元，其所述检测信号输出单元的输出端与信号处理单元的输入端相联，信号处理单元的输出端与IGBT驱动及保护单元的输入端相联。在上述技术方案中，所述检测信号输出单元由断路器KT、整流桥D1、电感Li、电容 CUK1-K4构成的IGBT逆变桥、高频变压器Bl、高频整流桥D2、电感L2、电容C2、电流霍尔传感器LEM1、LEM2组成；交流电源220V经断路器KT输入，经整流桥Dl，电感Li，电容Cl后得到输入直流电压Vi ；输入直流电压Vi经K1-K4构成的IGBT逆变桥、高频变压器Bi、高频整流桥D2、电感L2、电容C2得到输出电压Vo ；电流霍尔传感器LEMl设于IGBT逆变桥前端， 电流霍尔传感器LEM2设于输出负载端。在上述技术方案中，所述IGBT驱动及保护单元包括IGBT驱动电路、严重异常信号处理电路、IGBT瞬时保护电路、过载150%延时保护电路。在上述技术方案中，所述IGBT驱动电路由RCD网络、比较器Ul和IGBT驱动器 M57962L依次相联组成。在上述技术方案中，所述严重异常信号处理电路由与非门U2A、U2B、U3A、U3B、U3C、 U3D组成的锁存器和比较器U4依次相联组成。在上述技术方案中，所述IGBT瞬时保护电路由带滞环的电压比较器TO和二极管 Vl依次相联组成，其中电阻Rl与R2组成比较基准电压。在上述技术方案中，所述过载150%延时保护电路由计数器U6和与非门U7A、U7B、 U7C组成的锁存器依次相联组成。本技术电路结构简单，使用方便，与现有技术相比具有以下优点1)保护信号直接作用于IGBT管的驱动级，不经过CPU或控制IC-3525处理，这样可以大大减少处理时间，提高响应速度，确保IGBT不损坏；2)在异常信号综合处理判断时，将IGBT过载与负载过载分开，过载点可分别设置，互不影响；3)将所有异常信号综合处理判断，将严重短路状态处理为关机保护；将一般过载处理为限流降压，保证电源设备正常工作，最大限度提高电源容量可用性。另外，综合处理判断电路由全硬件实现，与用软件实现相比具有快速性。这一点，在IGBT保护方面尤为重要；4) IGBT驱动保护电路新颖可靠，动作快速，有较强的抗干扰能力。附图说明图1为本技术IGBT驱动及保护电路的电路原理图。图2为本技术实施例中检测信号输出单元电路图。图3技术实施例中IGBT驱动电路连接图。图4技术实施例中DL信号生成电路图。图5本技术实施例中严重异常信号处理电路连接图。图6本技术实施例中IGBT瞬时保护电路连接图。图7本技术实施例中过载150%延时保护电路连接图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术作进一步的描述。如图1、2所示，本实施例提供一种IGBT驱动及保护电路，包括检测信号输出单元、 信号处理单元、IGBT驱动及保护单元，其所述检测信号输出单元的输出端与信号处理单元的输入端相联，信号处理单元的输出端与IGBT驱动及保护单元的输入端相联。在上述技术方案中，所述检测信号输出单元由断路器KT、整流桥D1、电感Li、电容 CUK1-K4构成的IGBT逆变桥、高频变压器Bl、高频整流桥D2、电感L2、电容C2、电流霍尔传感器LEM1、LEM2组成；交流电源220V经断路器KT输入，经整流桥Dl，电感Li，电容Cl后得到输入直流电压Vi ；输入直流电压Vi经K1-K4构成的IGBT逆变桥、高频变压器Bi、高频整流桥D2、电感L2、电容C2形成输出电压Vo ；电流霍尔传感器LEMl设于IGBT逆变桥前端， 电流霍尔传感器LEM2设于输出负载端，分别检测IGBT及输出负载电流。检测信号输出单元输出检测信号Vi，Vo, LEMl, LEM2后将这些检测信号与标准电压电平作比较，得到如下开关信号输出过压信号GY，输出欠压信号QY，IGBT短路信号DL，IGBT过载信号GZ3，输出过载120%信号GZ1，输出过载150%信号GZ2 ；这些信号经信号处理单元处理后输出保护信号给IGBT驱动及保护单元。如图3所示为IGBT驱动电路，该驱动电路与信号处理单元相联，信号处理单元输出用于调配IGBT的调配脉冲信号，该调配脉冲信号经过二极管与电阻形成的RCD网络后再经过比较器Ul波形整形，最后提供给驱动器M57962L驱动IGBT。在本例中RCD网络可以保证IGBT的关断的陡峭性，在其他应用中可以通过修改参数设置成不同的死区时间。在所有的保护功能中，其保护信号都是通过控制Ul的6脚电平实现的。6脚的电平为“0”时将关断IGBT管，实现保护。严重异常信号处理电路输出信号FS，IGBT瞬时保护电路输出信号 SSFS,负载过载150%延时保护电路输出信号FZFS，最后都接入Ul的6脚。如图4所示为DL信号生成电路图。信号LEMl到DL信号的电路为标准电压比较器电路，IGBT短路时，DL电平“0”有效。其他信号的得到与此相同，只是输出电平不同。如图5所示为严重异常信号处理电路。其中严重异常信号处理电路输出信号FS 为IGBT封锁信号，” 0”电平有效。整个处理过程采用了由与非门U2A、U2B、U3A、U3B、U3C、 U3D组成的锁存器和比较器U4依次相联组成。因此，只要异常信号出现就会自动锁存，从而使FS —直保持“0”电平，结果表象为停机及报警。由图可知停机及报警的充分条件是输入直流电压Vi信号QY3为“ 1”有效；QY、GZl同时为“ 1，，有效；DL为“0”有效；GY为“0” 有效。依据不同的电源设备，这些信号的种类可以灵活设本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种ＩＧＢＴ驱动及保护电路，包括检测信号输出单元、信号处理单元、ＩＧＢＴ驱动及保护单元，其特征是：所述检测信号输出单元的输出端与信号处理单元的输入端相联，信号处理单元的输出端与ＩＧＢＴ驱动及保护单元的输入端相联。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT驱动及保护电路，包括检测信号输出单元、信号处理单元、IGBT驱动及保护单元，其特征是所述检测信号输出单元的输出端与信号处理单元的输入端相联，信号处理单元的输出端与IGBT驱动及保护单元的输入端相联。2.根据权利要求1所述的一种IGBT驱动及保护电路，其特征是所述检测信号输出单元由断路器KT、整流桥Dl、电感Ll、电容Cl、K1-K4构成的IGBT逆变桥、高频变压器Bl、高频整流桥D2、电感L2、电容C2、电流霍尔传感器LEMl、LEM2组成；交流电源220V经断路器 KT输入，经整流桥Dl，电感Li，电容Cl后得到输入直流电压Vi ；输入直流电压Vi经K1-K4 构成的IGBT逆变桥、高频变压器Bi、高频整流桥D2、电感L2、电容C2得到输出电压Vo ；电流霍尔传感器LEMl设于IGBT逆变桥前端，电流霍尔传感器LEM2设于输出负载端。3.根据权利要求1所述的一种IG...

【专利技术属性】
技术研发人员：王映波，鲍丰，王晓民，魏彦，吴小丽，张家贵，江源，程林林，
申请(专利权)人：武汉新瑞科电气技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：83