具有检测功能的功率器件驱动电路制造技术

本发明专利技术的具有检测功能的功率器件驱动电路，过流检测电路包括二极管D1、稳压管Z1、三极管T1和光电耦合器IC2，Z1的阴极、阳极分别与D1的阳极、T1的基极相连接，IC2的次级光敏三极管的集电极形成过流检测电路的输出信号SC；驱动信号反馈电路包括二极管D2、稳压管Z2、三极管T3和光电耦合器IC3，IC3的次级光敏三极管的集电极形成驱动信号反馈电路的输出信号FS。本发明专利技术的电路能够判断功率器件是否出现过流、异常导通或截止，并给予及时保护，防止了功率器件由于误导通或误关断造成的损坏。具有成本低、电路简单可靠、抗干扰能力强的特点，具有较强的适应性和推广性，可作为目前大功率电力电子器件驱动的优选电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有检测功能的功率器件驱动电路，更具体的说，尤其涉及一种 可有效地检测出器件的过流、异常导通和截止的功率器件驱动电路。
技术介绍
随着电力电子技术的发展与成熟，大功率的电力电子器件，例如IGBT，IGCT，IEGT， Mosfet等也越来越多的应用到工业产品中。目前的电力电子器件技术与制造工艺已经达到了很高的水平，但是电力电子器件 得到可靠应用的有效保证就完全依赖于驱动电路和保护电路设计。目前通用的保护电路为 采集Vcesat (导通压降)电压实现对电力电子器件电流的检测，实现过电流保护，但其对于 驱动信号为低电平、但功率器件异常导通的状态不能有效检测。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种可有效地检测出器件的过流、 异常导通和截止的具有检测功能的功率器件驱动电路。本专利技术的具有检测功能的功率器件驱动电路，包括过流检测电路和驱动信号反馈 电路；所述过流检测电路包括二极管D1、稳压管Z1、三极管Tl和光电耦合器IC2，Zl的阴 极、阳极分别与Dl的阳极、Tl的基极相连接，Tl的集电极经电阻R4与IC2的初级发光二极 管相连接，IC2的次级光敏三极管的集电极形成过流检测电路的输出信号SC ；D1的阴极与 功率器件VTl相连接，驱动信号Ga经电阻R1、R2分别与功率器件VTl的控制端、Dl的阳极 相连接；所述驱动信号反馈电路包括二极管D2、稳压管Z2、三极管T3和光电耦合器IC3，D2 的阴极与Dl的阴极相连接；Z2的阳极、阴极分别与T2的基极、D2的阳极相连接，T2的集电 极经电阻R8与IC3的初级发光二极管相连接，IC3的次级光敏三极管的集电极形成驱动信 号反馈电路的输出信号FS ;所述Z2的阴极经电阻R6与驱动侧电源正极相连接。本专利技术的具有检测功能的功率器件驱动电路，所述光电耦合器IC2和IC3的初级 发光二极管的阳极均接于驱动侧电源正极上，次级光敏三极管的发射极均接于信号侧电源 地上，次级光敏三极管的集电极分别经电阻R5、R9分别接于信号侧电源正极上；三极管Tl 和T2的发射极均接于驱动侧电源地上，基极分别经电阻R3、R7接于驱动侧电源地上；信号 侧电源正极、驱动侧电源正极分别为+5V、+15V。本专利技术的具有检测功能的功率器件驱动电路，包括具有隔离作用的驱动信号转化 电路ICl和可编程逻辑电路IC4，驱动信号转化电路ICl用于将O +5V的原始驱动信号 Gs转化为-10 +15V的驱动信号Ga ;过流检测电路的输出信号SC、驱动信号反馈电路的 输出信号FS均与可编程逻辑电路IC4的输入端相连接，可编程逻辑电路IC4的输出端产生 原始驱动信号Gs ;所述可编程逻辑电路IC4连接有主控设备或上位PC机。本专利技术的具有检测功能的功率器件驱动电路，设Vscmax为功率器件VTl导通压降 的最大值，所述稳压管Zl和Z2的方向击穿电源均等于Vscmax。本专利技术的有益效果是(I)本专利技术的电路可用于IGBT或Mosfet等高速开关动作的电力电子功率器件的驱 动，是一种IGBT或Mosfet等功率器件的驱动异常检测电路，主要特点是能够根据驱动发出 的信号实时反馈IGBT或其他功率开关管的实际执行动作是否和驱动信号一致，同时检测 IGBT或其他功率开关管的导通压降Vcesat的数值，判断功率开关管是否出现短路过流而 给予及时的保护，防止功率开关管的由于误导通或误关断等造成的损坏。(2)本专利技术提出的电路具有器件成本低，电路简单可靠，抗干扰能力强，具有较强 的适应性和推广性，可作为目前大功率电力电子器件驱动的优选电路。(3)可以通过改变Zl的选型，来自由调节对功率器件的保护界限，有效的保证了 电路的实用性与适应性。(4)通过时时检测电力电子开关器件的动作状态是否与驱动信号一致，能够有效 检查出由于工艺或环境因素导致的接触不良、误驱动、干扰等原因产生的驱动异常现象。附图说明图1为本专利技术的驱动电路的电路图。图中1驱动信号转化电路ICl，2可编程逻辑电路IC4。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，给出了本专利技术的具有检测功能的功率器件驱动电路的电路图，其分 为过流检测电路和驱动信号反馈电路两部分。本专利技术的驱动电路有两套隔离电源，分别为 信号侧电源和驱动侧电源，信号侧电源为Vcc_+5V、GND ;信号侧电源为VCC_+15V、VCC_-10V 和 Vcc_0V。过流检测电路由二极管D1、稳压管Z1、三极管Tl、光电耦合器IC2以及电阻R2、 R3、R4和R5组成；所示的稳压管Zl的阳极、阴极分别于Tl的基极、Dl的阳极相连接，Zl的 阴极经R2后与驱动信号Ga相连接；D1的阴极(C点)与功率器件VTl相连接，例如接于功 率器件IGBT的集电极上，对于可控整流和逆变电路来说，C点与直流母线或输出端相连接。 Tl的发射极、Tl的基极经电阻R3均接于Vcc_0V上，Tl的集电极经电阻R4后接于光电耦 合器IC2的初级发光二极管上；IC2次级光敏三极管的集电极经电阻R5接于Vcc_+15V上， 发射极接于GND上，IC2次级光敏三极管的集电极形成过流检测电路的输出信号SC。驱动 信号转化电路ICll用于将O 5V的原始驱动信号Gs转化为-10 +15V的驱动信号Ga， 并具有光电隔离的作用。驱动信号反馈电路有二极管D2、稳压管Z2、三极管T2、光电耦合器IC3以及电阻 R6、R7、R8和R9组成，所示的稳压管Z2的阳极、阴极分别与T2的基极、D2的阳极相连接， Z2的阴极经上拉电阻R6接于Vcc_+15V上，D2的阴极与Dl的阴极相连接。T2的发射极、 T2的基极经R7后接于Vcc_0V上，T2的集电极经R8接于IC3的初级发光二极管上；IC3次 级光敏三极管的集电极经R9基于Vcc_+5V上，发射极接于GND上，IC3次级光敏三极管的 集电极形成驱动信号反馈电路的输出信号FS。过流检测电路的输出信号SC、驱动信号反馈 电路的输出信号FS均与可编程逻辑电路IC42的输入端相连接，可编程逻辑电路IC42的输出端产生原始驱动信号Gs ;可编程逻辑电路IC42可实现对信号SC、FS和Gs运算和处理， 对功率器件的运行状态做出判断，并可将信息上传至主控设备或上位PC机上；当出现过流或驱动异常时，其可将Gs信号封锁。设Vscmax为功率器件VTl导通压降的最大值，所述稳压管Zl和Z2的反向击穿电压均应选为Vscmax。在驱动信号Ga为高电平时(I)如果VTl在Rl的限流下(IGBT或Mosfet等开关管)正常导通。对于过流检测电路来说，信号Ga会通过R2，Dl、VT1产生一个通路电流，此时A点对Vcc_0V的电位为Dl的导通压降(Vdl)与VTl的导通压降(Vcesat)之和，A点电位记为Vsc,则Vsc = Vdl + Vcesat0 此时的A点电压会低于Zl的反向击穿电压,Zl、T1均处于截止状态,输出信号SC保持高电平不便。对于驱动信号反馈电路来说，B点的电压也等于Dl的导通压降(Vdl)与VTl的导通压降(Vcesat)之和，为Vdl + Vcesat0此时的B点电压会低于Z2的反向击穿电压，Z2、 T2均处于截止状态，输出信号FS为高电平。(2)如果VTl未能正常导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有检测功能的功率器件驱动电路，其特征在于：包括过流检测电路和驱动信号反馈电路；所述过流检测电路包括二极管D1、稳压管Z1、三极管T1和光电耦合器IC2，Z1的阴极、阳极分别与D1的阳极、T1的基极相连接，T1的集电极经电阻R4与IC2的初级发光二极管相连接，IC2的次级光敏三极管的集电极形成过流检测电路的输出信号SC；D1的阴极与功率器件VT1相连接，驱动信号Ga经电阻R1、R2分别与功率器件VT1的控制端、D1的阳极相连接；所述驱动信号反馈电路包括二极管D2、稳压管Z2、三极管T3和光电耦合器IC3，D2的阴极与D1的阴极相连接；Z2的阳极、阴极分别与T2的基极、D2的阳极相连接，T2的集电极经电阻R8与IC3的初级发光二极管相连接，IC3的次级光敏三极管的集电极形成驱动信号反馈电路的输出信号FS；所述Z2的阴极经电阻R6与驱动侧电源正极相连接。

【技术特征摘要】
1.一种具有检测功能的功率器件驱动电路，其特征在于包括过流检测电路和驱动信号反馈电路；所述过流检测电路包括二极管D1、稳压管Z1、三极管Tl和光电耦合器IC2，Z1的阴极、 阳极分别与Dl的阳极、Tl的基极相连接，Tl的集电极经电阻R4与IC2的初级发光二极管相连接，IC2的次级光敏三极管的集电极形成过流检测电路的输出信号SC ；D1的阴极与功率器件VTl相连接，驱动信号Ga经电阻R1、R2分别与功率器件VTl的控制端、Dl的阳极相连接；所述驱动信号反馈电路包括二极管D2、稳压管Z2、三极管T3和光电耦合器IC3，D2的阴极与Dl的阴极相连接；Z2的阳极、阴极分别与T2的基极、D2的阳极相连接，T2的集电极经电阻R8与IC3的初级发光二极管相连接，IC3的次级光敏三极管的集电极形成驱动信号反馈电路的输出信号FS ;所述Z2的阴极经电阻R6与驱动侧电源正极相连接。2.根据权利要求1所述的具有检测功能的功率器件驱动电路，其特征在于所述光电耦合器IC2和IC3的初级发光二极管的阳极均接于驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长元，胡顺全，魏学森，郭少明，郭延冲，石广保，
申请(专利权)人：山东新风光电子科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：