本发明专利技术公开了一种基于电压比较器的降栅压电路，包括分压电阻R1、降栅压速度调节电路、第一级降栅压单元、第二级降栅压单元、第三级降栅压单元。分压电阻R1的输出端与降栅压速度调节电路的输入端相连，三个降栅压单元的输出端分别与分压电阻R1的输出端和降栅压速度调节电路的输入端相连，上一级降栅压单元的另一个输出端与下一级降栅压单元的一个输入端相连。本发明专利技术对受保护功率管遇到过流时采取三级降栅压保护，降栅压单元采用电压比较器对过流门限电压精准的判断和迅速的响应，降栅压速度调节电路可以降低受保护功率管在关断时产生的感应电压，可以使受保护功率管得到高可靠性的保护，特别适合在环境恶劣且精度要求高的场合下使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子
，更进一步涉及一种电力电子
中降低功率场效应晶体管MOSFET或绝缘栅双极型晶体管IGBT栅极电压的电路，该电路可用于MOSFET或IGBT受保护功率管遇到过流或短路时对MOSFET或IGBT受保护功率管的保护。
技术介绍
目前，在电力电子
中，常用的MOSFET或IGBT功率管过流或短路时的保护措施有两种一种是软关断，另一种是降栅压。软关断是指在检测到器件过流或短路信号时，就迅速撤除受保护功率管的栅极信号，使MOSFET或IGBT受保护功率管关断；降栅压是指在检测到器件过流或短路信号时，立即将MOSFET或IGBT受保护功率管的栅极电压降到某一电平，但器件仍维持导通。软关断的抗干扰能力差，一检测到故障就关断器件，很容易发生误动作，因而为增加保护电路的抗干扰能力，往往在得到故障信号与启动保护电路之间加一固定延时，然而故障电流会在这固定延时内急剧上升，从而大大增加了故障时器件的功率损耗；同时故障电流的增加，还会使受保护功率管关断时的di/dt增大，它们之间的参数设计很难折中，因此软关断保护的驱动电路，在故障发生时往往是保护电路启动了，但器件仍然损坏。降栅压的抗干扰能力强，降栅压后设定一个固定延时，若延时后故障信号依然存在，则关断器件。故障电流在这一延时内将被限制在一个较小值。故障电流的限制，降低了故障时器件的功率损耗，延长了器件抗短路的时间；而且能够降低受保护功率管关断时的di/dt，对器件的保护十分有利。在延时中，若故障信号消失，驱动电路可自动恢复正常的工作状态，因而大大增强了电路的抗干扰能力。广东易事特电源股份有限公司在其专利申请文件“抑制IGBT过电流的驱动电路”(申请公布号CN 102315632A,申请号201110310792. 9，申请日期2011. 10. 14)中公开了一种抑制IGBT过电流的驱动电路，该电路中的降栅压钳位电路通过对电容充电来控制受保护功率管栅极电压的缓慢降低，达到软关断的目的。东莞市精诚电能设备有限公司在其专利申请文件“一种保护完善的IGBT驱动器”(申请公布号CN102290795A，申请号201110252637. 6，申请日期2011. 08. 30)公开了一种保护完善的IGBT驱动器，该电路通过过流信号击穿稳压二极管，并用RC回路具有一定的充电时间来达到延迟关断的目的。这两个专利申请文件所公开的电路中共同存在的问题是电路都是通过对电容充电以此达到关断受保护功率管的目的，保护电路只做到了两级降栅压即电路检测到过流信号后，先将受保护功率管的栅极电压降到某一特定的电平，若过流信号依然存在，再将受保护功率管的栅极电压缓慢降低到OV ;若这个特定的电平设置的过高则受保护功率管对过流现象抑制不明显，若这个特定的电平设置的过低则受保护功率管在一个时延内会存在反复开通、关断的问题；降栅压电路使用稳压二极管作为过流信号的判断器件，温度对稳压二极管的工作有一定的影响，温度过高时，稳压二极管的实际击穿电压和其标称击穿电压会有一定的差别，在极端情况下还会出现电路过流而降栅压保护电路不保护的情况；保护电路中没有、调节受保护功率管栅极电压上升、下降时间的电路。杨冬平，王莉，江登宇发表的“降栅压技术在MOSFET驱动中的应用”(电力系统及其自动化学报，2010. 02 1-4)论文中，以及田松亚，甘正华，孙烨，付炜亮发表的“一种新型IGBT驱动及保护电路的研究”(电焊机，2007. 07 :61-63)论文中的降栅压电路都是通过过流信号给电容充电，然后通过电容两端的电压击穿稳压二极管来实现对MOSFET或IGBT受保护功率管的保护。这两篇论文所公开的电路存在的共同问题与专利申请文件“抑制IGBT过电流的驱动电路”和专利申请文件“一种保护完善的IGBT驱动器”中存在的问题相同。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的问题，提出一种基于电压比较器的降栅压电路，可以使受保护功率管得到高可靠性的保护。 本专利技术包括分压电阻R1、降栅压速度调节电路、第一级降栅压单元、第二级降栅压单元、第三级降栅压单元。分压电阻Rl的输出端与降栅压速度调节电路的输入端相连。第一级降栅压单元的一个输出端与分压电阻Rl的输出端和降栅压速度调节电路的输入端相连，延时信号的输出端与第二级降栅压单元的同相输入端相连。第二级降栅压单元的一个输出端与分压电阻Rl的输出端和降栅压速度调节电路的输入端相连，延时信号的输出端与第三级降栅压单元的同相输入端相连。第三级降栅压单元的输出端与分压电阻Rl的输出端和降栅压速度调节电路的输入端相连；其中，分压电阻Rl分别与第一级降栅压单元、第二级降栅压单元、第三级降栅压单元中的电阻R4、电阻R3、电阻R2构成~1型分压电路，用于产生保护受保护功率管栅极的驱动电压。降栅压速度调节电路，用于调节受保护功率管导通的上升时间I；和关断的下降时间Tf。第一级降栅压单元，用于产生第一级预保护电压和第二级延时启动电压，第一级预保护电压用于使受保护功率管的栅极电压降到第一级预保护所需的电压；第二级延时启动电压用于驱动第二级降栅压单元启动的电压。第二级降栅压单元，用于产生第二级保护电压和第三级延时启动电压，第二级保护电压用于使受保护功率管的栅极电压降到开启门限所的需电压；第三级延时启动电压用于驱动第三级降栅压单元启动的电压。第三级降栅压单元，用于产生使受保护功率管的栅极电压缓慢降到OV所需的第三级保护关断电压。本专利技术与现有技术相比具有如下优点第一，本专利技术采用三级降栅压电路对受保护功率管进行保护，克服了现有技术中降栅压仅采用两级保护存在的受保护功率管对过流现象抑制不明显和受保护功率管在一个时延内反复开通、关断的问题。使得本专利技术可以在功率管发生故障时启动第一级降栅压单元对受保护功率管进行预保护，然后再根据故障的状态进行相应的保护处理，可以有效的防止误动作发生，相邻两级降栅压单元启动时间可根据实际需要任意调节，还可根据需要增加降栅压单元，实现更多级的降栅压。第二，本专利技术采用了电压比较器对设定过流门限电压进行判断，克服了现有技术中使用稳压二极管判断过流门限电压导致精度不高的问题，实现了对过流门限电压精准的判断和迅速的响应，只要设定不同的门限电压就可以对相应的过流级别进行响应，使得电路应用更加灵活，调试更加容易，适合大批量生产。 第三，本专利技术采用了降栅压速度调节电路，克服了现有技术中降栅压电路没有缓开通和缓关断的问题，实现了对降栅压速度的调节，可根据需要灵活的设定栅极电压下降或上升的速度，降低受保护功率管在关断时产生的感应电压，从而延长了受保护功率管的使用寿命。附图说明图I为本专利技术的方框图；图2为本专利技术的电原理图；图3为本专利技术保护受保护功率管过程的示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作详细的说明。参照图I对本专利技术的电路作详细的描述。分压电阻Rl的输入端与驱动信号相连，输出端与降栅压速度调节电路的输入端相连，降栅压速度调节电路的输出为降栅压保护信号；第一级降栅压单元的一个输出端与分压电阻Rl的输出端和降栅压速度调节电路的输入端相连，延时信号的输出端与第二级降栅压单元的同相输入端相连；第二级降栅压单元的一个输出端与分压电阻Rl的输出端和降栅压速度调节电路的输入端相连，延时信号的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：相征，刘红奎，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。