一种IGBT故障检测电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种IGBT故障检测电路。包括IGBT损坏检测电路、IGBT过流检测电路、IGBT过压检测电路、信号反馈电路。三个检测电路均通过高灵敏度的电压比较器检测IGBT集电极-发射极的电压，并与各电压比较器所设定的参考电压进行比较。各个检测电路将检测结果以TTL电平的形式输入信号反馈电路，当IGBT损坏、过流以及过压中任何一种故障发生时，反馈电路中的光纤发光头都将被触发，得到的故障反馈信号通过光纤隔离传输后，由高速光耦输出。本实用新型专利技术能实时检测IGBT是否已经损坏；实时检测IGBT是否出现过流；实时检测IGBT是否出现过压；当其任何一种故障时，都能快速输出故障反馈信号。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种故障检测电路，尤其是涉及一种IGBT故障检测电路。
技术介绍
绝缘栅双极晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor—IGBT)是由功率MOSFET和GTR复合而成的功率器件，因具有高电压、大电流、易于驱动、工作频率广等特性而被广泛使用在各种脉冲功率设备中:如雷达发射机、高压脉冲电场杀菌设备等。随着IGBT电压、电流、频率等级的不断提升，IGBT的价格也越来越高。IGBT本身是一种耐过压、耐过流能力较差的器件，在使用过程中，往往会因及极短时间的过流、过压造成损坏。另一方面，目前对IGBT串联技术的研究越来越广泛，但主要集中在:①各串联IGBT在开通和关断期间的动态均压；@ IGBT驱动电路的传输时间监控。这两种研究的主要目的在于最大限度地确保IGBT串联电路中各IGBT都能正常工作。但是任何一个电路系统经过长时间的运行后，都有可能因个别元器件出现故障而导致系统无法正常工作。特别是对于元器件数量庞大，且又要在高电压、大电流下工作的IGBT串联电路，出现元器件故障的几率相比与低压系统更高。在IGBT串联电路中，一个IGBT损坏，会增加其他IGBT所承受的电压，进而增加其他IGBT损坏的几率；情况严重时，会破坏整个IGBT串联电路的控制系统，从而造成更大的系统损失和安全事故。可见，研究可靠的、快速响应的IGBT故障检测电路对IGBT多级串联电路具有非常重要的作用。IGBT出现故障通常有三种情况:损坏、过流、过压。IGBT本身具有一个很小的通态电阻(0.03、.06 Ω )，即当IGBT处于开通状态时，流过IGBT集电极-发射极的电流会在这个通态电阻两端产生一个较小的压降，该电压称为IGBT的饱和压降。在一定的结温范围内，饱和压降与电流呈线性关系。在绝大部分IGBT的应用中，饱和压降都在f5V之间。在IGBT关断时，因所有IGBT串联连接，则理论上，每个IGBT所分担的电压相等。但由于各IGBT驱动电路传输时间的差异以及IGBT自身开关特性的差异，使得各IGBT很难同时开通和关断。当其他IGBT已经开通时，母线电压将分担到延迟开通的IGBT上，使得这些延迟开通的IGBT上产生过压。在IGBT串联电路中，造成IGBT损坏的原因有很多，但不论何种原因造成IGBT损坏，IGBT集电极-发射极都将被击穿，其集电极-发射极电压变为O。因此通过检测IGBT集电极-发射极电压是否降到0，可判断IGBT是否已损坏。当IGBT出现过流(包括短路)时，集电极-发射极电流在通态电阻两端产生的电压大于正常工作时的饱和压降。因此通过检测IGBT集电极-发射极电压是否高于正常工作时的饱和压降，可判断IGBT是否发生过流。IGBT过压发生在IGBT关断过程中，同样，通过检测其集电极-发射极电压是否突然增加到IGBT正常工作所允许的电压以上，可判断该IGBT是否发生过压。高灵敏度的电压比较器目前已广泛应用于对电压的快速检测，因此只要通过电压比较器，配合其外围电路即可实现对IGBT集电极-发射极电压的快速检测。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于IGBT多级串联电路的IGBT故障检测电路。利用该电路能够实现对IGBT串联电路中各IGBT是否发生损坏、过流和过压的实时检测，并输出反馈信号。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是:本技术包括IGBT损坏检测电路、IGBT过流检测电路、IGBT过压检测电路、信号反馈电路；IGBT损坏检测电路的两个检测端分别与被检测的IGBT的集电极和发射极相连；IGBT过流检测电路的两个检测端分别与被检测的IGBT的集电极和发射极相连；IGBT过压检测电路的两个检测端分别与被检测的IGBT的集电极和发射极相连；IGBT损坏检测电路的过流检测信号输出端与信号反馈电路的第一个输入端相连；IGBT过流检测电路的损坏检测信号输出端与信号反馈电路的第二个输入端相连，IGBT过压检测电路的损坏检测信号输出端与信号反馈电路的第三个输入端相连；IGBT损坏检测电路的一端同时与IGBT过流检测电路的一端和IGBT过压检测电路的一端相连，IGBT损坏检测电路的另一端同时与IGBT过流检测电路的另一端和IGBT过压检测电路的另一端相连。所述的IGBT损坏检测电路，包括第I 4个快速恢复二极管VD1、VD2、VD3、VD4，第I个锗二极管D1，第I 3个稳压二极管VS1、VS2、VS3，第I 3个电容C1、C2、C3，第I 4个电阻R1、R2、R3、R4，第I个电压比较器U1，15V电源和-15V电源；第2个快速恢复二极管VD2的负极与被检测的IGBT集电极相连，同时与IGBT过流检测电路的一端和IGBT过压检测电路的一端相连，第4个快速恢复二极管VD4的负极与被检测的IGBT发射极相连，同时与IGBT过流检测电路的另一端和IGBT过压检测电路的另一端相连；第I个电压比较器Ul的2脚与信号反馈电路的第一个输入端相连。所述的IGBT过流检测电路，包括第5 8个快速恢复二极管VD5、VD6、VD7、VD8，第4 5个稳压二极管VS4、VS5，第4 6个电容C4、C5、C6，第5 10个电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10，第2 3个电压比较器U2、U3，异或非门U4，第2个锗二极管D2，15V电源和-15V电源；第6个快速恢复二极管VD6的负极与被检测的IGBT集电极相连，同时与IGBT损坏检测电路的一端和IGBT过压检测电路的一端相连，第8个快速恢复二极管VD8的负极与被检测的IGBT发射极相连，同时与IGBT损坏检测电路的另一端和IGBT过压检测电路的另一端相连；异或非门U4的3脚与信号反馈电路的第二个输入端相连。 所述的IGBT过压检测电路，包括雪崩二极管VAl，第3个锗二极管D3，第6个稳压二极管VS6，第7 9个电容C7、C8、C9，第11 14个电阻Rll、R12、R13、R14，第4个电压比较器U5，非门U6，15V电源和-15V电源；雪崩二极管VAl的负极与被检测的IGBT集电极相连，同时与IGBT损坏检测电路的一端和IGBT过流检测电路的一端相连，第3个D3的负极与被检测的IGBT发射极相连，同时与IGBT损坏检测电路的另一端和IGBT过流检测电路的另一端相连；非门U6的2脚与信号反馈电路的第三个输入端相连。所述的信号反馈电路IGBT，包括第7个稳压二极管VS7，第10 11个电容C10、Cll,H 15 20个电阻R15、R16、R17、R18、R19、R20，三输入与非门U7，光纤发光头U8，光纤收光头U9，高速光耦U10，三极管Ql，15V电源和-15V电源；三输入与非门U7的I脚为信号反馈电路的第一个输入端，与IGBT损坏检测电路的电压比较器Ul的2脚相连；三输入与非门U7的2脚为信号反馈电路的第二个输入端，与IGBT过流检测电路的异或非门U4的3脚相连；三输入与非门U7的13脚为信号反馈电路的第三个输入端，与IGBT过压检测电路的非门U6的2脚相连；光纤发光头U8和光纤收光头U9通过光纤相连；高速光耦UlO的6脚是反馈信号输出端。本技术具有的有益效果是:I)实时检测IGBT是否已经损坏。2)实时检测IGBT是否出现过流(包括短路)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT故障检测电路，其特征在于：包括IGBT损坏检测电路、IGBT过流检测电路、IGBT过压检测电路、信号反馈电路；IGBT损坏检测电路的两个检测端分别与被检测的IGBT的集电极和发射极相连；IGBT过流检测电路的两个检测端分别与被检测的IGBT的集电极和发射极相连；IGBT过压检测电路的两个检测端分别与被检测的IGBT的集电极和发射极相连；IGBT损坏检测电路的过流检测信号输出端与信号反馈电路的第一个输入端相连；IGBT过流检测电路的损坏检测信号输出端与信号反馈电路的第二个输入端相连，IGBT过压检测电路的损坏检测信号输出端与信号反馈电路的第三个输入端相连；IGBT损坏检测电路的一端同时与IGBT过流检测电路的一端和IGBT过压检测电路的一端相连，IGBT损坏检测电路的另一端同时与IGBT过流检测电路的另一端和IGBT过压检测电路的另一端相连。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT故障检测电路，其特征在于:包括IGBT损坏检测电路、IGBT过流检测电路、IGBT过压检测电路、信号反馈电路；IGBT损坏检测电路的两个检测端分别与被检测的IGBT的集电极和发射极相连；IGBT过流检测电路的两个检测端分别与被检测的IGBT的集电极和发射极相连；IGBT过压检测电路的两个检测端分别与被检测的IGBT的集电极和发射极相连；IGBT损坏检测电路的过流检测信号输出端与信号反馈电路的第一个输入端相连；IGBT过流检测电路的损坏检测信号输出端与信号反馈电路的第二个输入端相连，IGBT过压检测电路的损坏检测信号输出端与信号反馈电路的第三个输入端相连；IGBT损坏检测电路的一端同时与IGBT过流检测电路的一端和IGBT过压检测电路的一端相连，IGBT损坏检测电路的另一端同时与IGBT过流检测电路的另一端和IGBT过压检测电路的另一端相连。2.根据权利要求1所述的一种IGBT故障检测电路，其特征在于:所述的IGBT损坏检测电路，包括第I 4个快速恢复二极管VD1、VD2、VD3、VD4，第I个锗二极管Dl，第I 3个稳压二极管VS1、VS2、VS3，第I 3个电容C1、C2、C3，第I 4个电阻R1、R2、R3、R4，第I个电压比较器Ul，15V电源和-15V电源；第2个快速恢复二极管VD2的负极与被检测的IGBT集电极相连，同时与IGBT过流检测电路的一端和IGBT过压检测电路的一端相连，第4个快速恢复二极管VD4的负极与被检测的IGBT发射极相连，同时与IGBT过流检测电路的另一端和IGBT过压检测电路的另一端相连;第I个电压比较器Ul的2脚与信号反馈电路的第一个输入端相连。3.根据权利要求1所述的IGBT故障检测电路，其特征在于:所述的IGBT过流检测电路，包括第5 8个快速恢复二极管VD5、VD6、VD7、VD8，第4 5个稳压二极管VS4、VS5,第4 6个电容C4、C5、C6，第5 10个电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑平，余琳，江婷婷，黄康，王海军，盖玲，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：