一种可连续调节过流点的igbt过流检测电路及其实现方法
【专利摘要】本发明涉及一种可连续调节过流点的IGBT过流检测电路及其实现方法。IGBT集电极与第一二极管阴极连接，第一二极管阳极接入由第一运算放大器与电阻构成的第一电压跟随电路，第一运算放大器的输出端接入由第二运算放大器与电阻构成的第一反相比例放大电路，第二运算放大器的输出端接入由第三运算放大器、可调电阻、电阻构成的第二反相比例放大电路，第三运算放大器的输出端接入由第四运算放大器、电阻构成的第二电压跟随电路，第四运算放大器的输出端经电阻连接至第二二极管阴极，第二二极管阳极与驱动芯片的过流保护端连接。本发明旨在通过一种电路实现对IGBT过流点的线性、连续、双向调节，从而满足相关产品对IGBT过流点一致性、准确性和可调节性的要求。
【专利说明】
-种可连续调节过流点的IGBT过流检测电路及其实现方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力电子技术领域，具体包括电源、发输电、新能源等需要利用绝缘栅 双极型晶体管（IGBT)器件的场合，属于IGBT的保护电路设计，具体为一种可连续调节过流 点的IGBT过流检测电路及其实现方法。
【背景技术】
[0002] IGBT在电源、变频器、新能源发电、电机等电力电子领域得到了广泛应用，IGBT作 为相关产品的核屯、器件，其可靠安全性直接关系到产品的品质。电力电子产品在使用过程 中发生过载、短路等故障时，易使IGBT通过较大电流。为防止导通电流过大使IGBT发生过热 甚至损坏现象，需对IGBT进行过流保护。
[0003] IGBT导通时，集电极C与发射极E之间的饱和导通压降与通过IGBT的电流近似为正 比例关系，目前IGBT的驱动忍片均根据此原理通过检测饱和导通压降间接的进行过流检 。运些忍片将IGBT的集电极C通过一个二极管与忍片的过流保护引脚(DESAT管脚)相连， 通过检测饱和导通压降进一步判断IGBT是否过流。最终接入驱动忍片过流保护引脚的电压 为：
[0004] U = Uce+Udl
[0005] 式中，Uce为饱和导通压降，Udi为二极管的正向压降。
[0006] 当接入驱动忍片过流保护引脚的电压大于驱动忍片过流保护启动电压时，驱动忍 片关断IGB巧E动信号，防止IGBT因过流导致过热而损坏。过流点的饱和导通压降为：
[0007] Uce = Udesa 广 Udl
[000引式中，Udesat为驱动忍片DESAT管脚过流保护启动电压值。
[0009] 为了调节过流点，目前均采用多个二极管串联的方式。多个二极管串联时，过流点 的饱和导通压降为：
[0010] Uce = UdesalHJd 广 Ud2-----Udn
[0011] 二极管正向导通后，其正向压降保持基本恒定，如娃二极管正向压降为0.7V，错二 极管正向压降为0.3V。通过调节二极管的数量和类型可改变过流点，但运种方法存在W下 缺陷：一过流保护点断续，不是连续可调的；二过流保护点无法准确调节;=设置新过流点 时需更改硬件电路，不利于现场更改参数。
[0012] 为了扩大过流点调节范围，文献《IGBT的驱动和过流保护电路的研究》提出了二极 管和电阻串联的方式改变过流点；文献《EXB841对IGBT的过流保护研究》提出了二极管和稳 压管串联的方式改变过流点。但运些方法只能降低过流点，不能提高过流点，存在调节盲 区。
[OOU]当产品对IGBT过流保护点有一致性和准确性要求时，无法通过现有电路设计对过 流点进行连续、双向调节，因此本发明设计了一种IGBT过流检测电路。通过本发明的电路设 计，一方面可准确的提高或降低过流点，另一方面无需更改硬件电路，可在现场实时调节参 数。
【发明内容】
[0014] 本发明的目的在于提供一种可连续调节过流点的IGBT过流检测电路及其实现方 法，该电路可比例放大或缩小IGBT集电极与发射极间的饱和导通压降，通过饱和导通压降 来判断IGBT是否过电流，最终实现对IGBT过流点的连续调节。
[0015] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种可连续调节过流点的IGBT过流检测 电路，包括IGBT、第一二极管、第二二极管、第一至第四运算放大器、第一至九电阻、第一可 调电阻、第二可调电阻和驱动忍片;所述IGBT集电极与第一二极管阴极连接，所述第一二极 管阳极接入由第一运算放大器与第一电阻、第二电阻构成的第一电压跟随电路，所述第一 运算放大器的输出端接入由第二运算放大器与第=电阻、第四电阻、第五电阻构成的第一 反相比例放大电路，所述第二运算放大器的输出端接入由第=运算放大器、第一可调电阻、 第二可调电阻、第六电阻构成的第二反相比例放大电路，所述第=运算放大器的输出端接 入由第四运算放大器、第屯电阻、第八电阻构成的第二电压跟随电路，所述第四运算放大器 的输出端经第九电阻连接至第二二极管阴极，第二二极管阳极与所述驱动忍片的过流保护 端连接。
[0016] 在本发明一实施例中，所述第一至第九电阻阻值相同。
[0017] 在本发明一实施例中，所述第一电压跟随电路连接关系如下：第一运算放大器的 正相输入端与第一电阻的一端连接，第一运算放大器的反相输入端经第二电阻连接至第一 运算放大器的输出端，其中，第一电阻的另一端作为第一电压跟随电路的输入端，第一运算 放大器的输出端作为第一电压跟随电路的输出端。
[0018] 在本发明一实施例中，所述第一反相比例放大电路连接关系如下：第二运算放大 器的正相输入端连接第=电阻的一端，第二运算放大器的反相输入端与第四电阻的一端连 接，第二运算放大器的反相输入端还经第五电阻连接至第二运算放大器的输出端，其中，第 =电阻的另一端、第四电阻的另一端分别作为第一反相比例放大电路的第一输入端、第二 输入端，所述第一运算放大器的输出端连接至第一反相比例放大电路的第二输入端，第二 运算放大器的输出端作为第一反相比例放大电路的输出端。
[0019] 在本发明一实施例中，所述第二反相比例放大电路连接关系如下：第=运算放大 器的正相输入端连接第六电阻的一端，第=运算放大器的反相输入端与第一可调电阻的一 端连接，第=运算放大器的反相输入端还经第二可调电阻连接至第=运算放大器的输出 端，其中，第六电阻的另一端、第一可调电阻的另一端分别作为第二反相比例放大电路的第 一输入端、第二输入端，所述第二运算放大器的输出端连接至第二反相比例放大电路的第 二输入端，第=运算放大器的输出端作为第二反相比例放大电路的输出端。
[0020] 在本发明一实施例中，所述第二电压跟随电路连接关系如下：第四运算放大器的 正相输入端与第屯电阻的一端连接，第四运算放大器的反相输入端经第八电阻连接至第四 运算放大器的输出端，其中，第屯电阻的另一端作为第二电压跟随电路的输入端，第四运算 放大器的输出端作为第二电压跟随电路的输出端。
[0021] 在本发明一实施例中，该电路的参数设计方式如下，
[0022] 步骤1:根据设备保护需求设定IGBT过流保护启动的电流值；
[0023] 步骤2:根据IGBT集电极与发射极之间的饱和导通压降与通过IGBT的电流近似为 正比例关系，确定IGBT过流时刻的饱和导通压降值；
[0024] 步骤3:完成驱动忍片、第一至第二二极管、第一至第四运算放大器的选型；
[0025] 步骤4:根据驱动忍片过流保护电压设定值和IGBT过流时刻的饱和导通压降，确定 第二比例反相放大电路的变比值；
[00%]步骤5:完成第一、第二可调电阻型号选型，通过调节第一、第二可调电阻阻值，使 第二比例反相放大电路达到所需的变比值；
[0027]步骤6:相关设备带电进行过流保护测试，微调可调电阻阻值，使过流保护点达到 设计需求。
[00%]本发明还提供了一种如上所述的可连续调节过流点的IGBT过流检测电路的实现 方法，具体实现如下，
[0029] 当IGBT处于正常导通，设其饱和导通压降为化6,则第一二极管阳极的电压化为：
[0030] 化=Uce+Udl
[0031] 此时第一电压跟随电路在电路中起阻抗匹配作用，降低对IGBT的影响，第一运算 放大器的输出端电压化为：
[0032] 化二化= Uce+Udl
[0033] 然后第一反相比例放大器将电压进行取反，第二运算放大器的输出端电压化为：
[0034] 化=-化= -(Uce+Udl)
[0035] 再而第二反相比例放大电路通过第一、第二可调电阻将线性比例放大或缩小电压 化，第=运算放大器的输出端电压化为：
[0036]
[0037] 而后第二电压跟随电路在电路中起阻抗匹配作用，降低对驱动忍片的影响，第四 运算放大器的输出端电压化为
[00；3 引
[0039] 由化W见W见IGBT饱和导通压降经过第一至第四运算放大器组成的四级运算放 大器电路调理后能够比例放大或缩小；
[0040] 由于第四运算放大器的输出端连接第二二极管阴极，第二二极管阳极的电压即接 入驱动忍片的过流保护端的电压U为：
[0041]
[0042] 当电压U小于驱动私片过流保护启动电压Udesat时，保护功能不启动，IGBT驱动信号 化正常，IGBT正常工作；当电压U大于驱动忍片过流保护启动电压Udesat时，保护功能启动， IGB巧E动信号化为低电平，IGBT关断；
[0043] 当电压U等于驱动忍片过流保护启动电压Udesat时，此时IGBT饱和导通压降对应于 IGBT导通电流临界过流点，其数值为：
[0044]
[0045] 通过调节第一、第二可调电阻的阻值，能够连续调节过流点对应的饱和导通压降， 从而实现过流点电流值的连续调节。
[0046] 相较于现有技术，本发明具有W下有益效果：
[0047] 1、过流点连续可调：
[004引与传统方法相比，无需通过增加或减少二极管数量的方式断续的调节过流点，而 是通过调节可调电阻阻值线性、连续的改变IGBT饱和导通压降，最终实现过流点连续可调；
[0049] 2、过流点双向可调：
[0050] 传统方法只能通过增加二极管、电阻或稳压管的方式不断降低过流点，而不能提 高过流点，无法实现过流点的双向可调。本发明的电路可比例放大或缩小IGBT饱和导通压 降，实现过流点双向可调；
[0化1] 3、过流点准确度高：
[0052]通过高精度运算放大器和可调电阻，可使接入驱动忍片的电压值精度较高，从而 具有过流点准确度高的优势；
[0化3] 4、过流点一致性高：
[0054] 传统方法由于二极管等器件存在性能差异等问题，且无法进行微调，使各产品的 过流点一致性较低;本发明的电路可通过微调可调电阻阻值的方法进一步修正过流点，使 产品的过流点一致性较高；
[0055] 5、可实时更改过流点参数设置：
[0056] 传统方法使用的二极管、电阻或稳压管型号确定后，需更换硬件才可更改过流点， 不利于现场调节过流点参数;本发明的电路只需更改可调电阻阻值，即可实时更改过流点 参数设置。
【附图说明】
[0057] 图1是本发明可连续调节过流点的IGBT过流检测电路图。
[005引图2是IGBT饱和导通压降与导通电流的关系图。
[0059] 图3是IGBT饱和导通压降与各运放电路输出电压的波形图。
[0060] 图4是IGBT饱和导通压降、驱动忍片过流保护引脚与驱动信号输出引脚的波形图。
[0061] 图5是过流点与可调电阻阻值的关系图。
[0062] 图6是电路参数设计流程图。
【具体实施方式】
[0063] 下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
[0064] 本发明的一种可连续调节过流点的IGBT过流检测电路，包括IGBT、第一二极管、第 二二极管、第一至第四运算放大器、第一至九电阻、第一可调电阻、第二可调电阻和驱动忍 片;所述IGBT集电极与第一二极管阴极连接，所述第一二极管阳极接入由第一运算放大器 与第一电阻、第二电阻构成的第一电压跟随电路，所述第一运算放大器的输出端接入由第 二运算放大器与第=电阻、第四电阻、第五电阻构成的第一反相比例放大电路，所述第二运 算放大器的输出端接入由第=运算放大器、第一可调电阻、第二可调电阻、第六电阻构成的 第二反相比例放大电路，所述第=运算放大器的输出端接入由第四运算放大器、第屯电阻、 第八电阻构成的第二电压跟随电路，所述第四运算放大器的输出端经第九电阻连接至第二 二极管阴极，第二二极管阳极与所述驱动忍片的过流保护端连接。
[0065] 所述第一至第九电阻阻值相同。
[0066] 所述第一电压跟随电路连接关系如下:第一运算放大器的正相输入端与第一电阻 的一端连接，第一运算放大器的反相输入端经第二电阻连接至第一运算放大器的输出端， 其中，第一电阻的另一端作为第一电压跟随电路的输入端，第一运算放大器的输出端作为 第一电压跟随电路的输出端。所述第一反相比例放大电路连接关系如下：第二运算放大器 的正相输入端连接第=电阻的一端，第二运算放大器的反相输入端与第四电阻的一端连 接，第二运算放大器的反相输入端还经第五电阻连接至第二运算放大器的输出端，其中，第 =电阻的另一端、第四电阻的另一端分别作为第一反相比例放大电路的第一输入端、第二 输入端，所述第一运算放大器的输出端连接至第一反相比例放大电路的第二输入端，第二 运算放大器的输出端作为第一反相比例放大电路的输出端。所述第二反相比例放大电路连 接关系如下：第=运算放大器的正相输入端连接第六电阻的一端，第=运算放大器的反相 输入端与第一可调电阻的一端连接，第=运算放大器的反相输入端还经第二可调电阻连接 至第=运算放大器的输出端，其中，第六电阻的另一端、第一可调电阻的另一端分别作为第 二反相比例放大电路的第一输入端、第二输入端，所述第二运算放大器的输出端连接至第 二反相比例放大电路的第二输入端，第=运算放大器的输出端作为第二反相比例放大电路 的输出端。所述第二电压跟随电路连接关系如下：第四运算放大器的正相输入端与第屯电 阻的一端连接，第四运算放大器的反相输入端经第八电阻连接至第四运算放大器的输出 端，其中，第屯电阻的另一端作为第二电压跟随电路的输入端，第四运算放大器的输出端作 为第二电压跟随电路的输出端。
[0067] 本发明电路的参数设计方式如下，
[0068] 步骤1:根据设备保护需求设定IGBT过流保护启动的电流值；
[0069] 步骤2:根据IGBT集电极与发射极之间的饱和导通压降与通过IGBT的电流近似为 正比例关系，确定IGBT过流时刻的饱和导通压降值；
[0070] 步骤3:完成驱动忍片、第一至第二二极管、第一至第四运算放大器的选型；
[0071] 步骤4:根据驱动忍片过流保护电压设定值和IGBT过流时刻的饱和导通压降，确定 第二比例反相放大电路的变比值；
[0072] 步骤5:完成第一、第二可调电阻型号选型，通过调节第一、第二可调电阻阻值，使 第二比例反相放大电路达到所需的变比值；
[0073] 步骤6:相关设备带电进行过流保护测试，微调可调电阻阻值，使过流保护点达到 设计需求。
[0074] 本发明还提供了一种如上所述的可连续调节过流点的IGBT过流检测电路的实现 方法，具体实现如下，
[0075] 当IGBT处于正常导通，设其饱和导通压降为化6,则第一二极管阳极的电压化为：
[0076] 化=Uce+Udl
[0077] 此时第一电压跟随电路在电路中起阻抗匹配作用，降低对IGBT的影响，第一运算 放大器的输出端电压化为：
[007引化二化= Uce+Udl
[0079] 然后第一反相比例放大器将电压进行取反，第二运算放大器的输出端电压化为：
[0080] 化=-化= -(Uce+Udl)
[0081] 再而第二反相比例放大电路通过第一、第二可调电阻将线性比例放大或缩小电压 化，第=运算放大器的输出端电压化为：
[0082]
[0083] 而后第二电压跟随电路在电路中起阻抗匹配作用，降低对驱动忍片的影响，第四 运算放大器的输出端电压化为
[0084]
[0085] 由此可见可见IGBT饱和导通压降经过第一至第四运算放大器组成的四级运算放 大器电路调理后能够比例放大或缩小；
[0086] 由于第四运算放大器的输出端连接第二二极管阴极，第二二极管阳极的电压即接 入驱动忍片的过流保护端的电压U为：
[0087]
[008引当电压U小于驱动忍片过流保护启动电压Udesat时，保护功能不启动，IGB巧区动信号 化正常，IGBT正常工作；当电压U大于驱动忍片过流保护启动电压Udesat时，保护功能启动， IGB巧E动信号化为低电平，IGBT关断；
[0089] 当电压U等于驱动忍片过流保护启动电压Udesat时，此时IGBT饱和导通压降对应于 IGBT导通电流临界过流点，其数值为：
[0090]
[0091] 通过调节第一、第二可调电阻的阻值，能够连续调节过流点对应的饱和导通压降， 从而实现过流点电流值的连续调节。
[0092] W下为本发明的具体实现过程。
[0093] 如图1所示，本发明提供一种可连续调节过流点的IGBT过流检测电路，包括IGBT、 二极管化、运算放大器化、化、化、N4,可调电阻Ri、R2,驱动忍片ICi, W及其它电阻R。所述 IGBT集电极与二极管化的阴极联接;所述二极管化阳极接入由运算放大器化和电阻R构成的 电压跟随电路;所述运算放大器化的输出端接入由运算放大器化和电阻財勾成的反相比例放 大电路;所述运算放大器化的输出端接入由运算放大器化，可调电阻Ri、R2, W及电阻R构成 的反相比例放大电路;所述运算放大器化的输出端接入由运算放大器N4和电阻財勾成的电压 跟随电路;所述运算放大器N4的输出端接入二极管化的阴极;所述二极管化的阳极接入驱动 忍片ICi的肥SAT管脚。
[0094] IGBT饱和导通压降与导通电流的关系如图2所示，可见IGBT饱和导通压降与导通 电流呈近似线性关系，可通过检测IGBT饱和导通压降实现对IGBT导通电流的监测。当IGBT 正常导通时，设其饱和导通压降为化e，则二极管化阳极的电压化为：
[0095] 化=Uce+Udl (1)
[0096] 运算放大器化和电阻R构成的电压跟随电路在电路中起阻抗匹配作用，降低对 IGBT的影响，运算放大器化输出端的电压化为：
[0097] 化二化= Uce+Udi (2)
[0098] 运算放大器化和电阻財勾成的反相比例放大电路将电压进行取反，运算放大器化输 出端的电压化为：
[0099] 化=-化= -(Uce+Udi) (3)
[0100] 运算放大器化，可调电阻Ri、R2和电阻R构成的反相比例放大电路将线性比例放大 或缩小电压化，其输出端电压化为：
[0101]
(斗)
[0102] 运算放大器N4和电阻R构成的电压跟随电路在电路中起阻抗匹配作用，降低对驱 动忍片ICl的影响，运算放大器N4输出端的电压化为
[0103]
(5)
[0104] W上运算放大器输出端的电比波形如图3所示，可见IGBT饱和导通压降经过四级 运算放大器电路调理后可比例放大或缩小。
[0105] 由于运算放大器N4输出端联接二极管化阴极，则二极管化阳极的电压即接入驱动 忍片ICi肥SAT管脚的由压U为：
[0106]
(6)
[0107] 如图4所示，当电压U小于驱动忍片过流保护启动电压Udesat时，保护功能不启动， IGBT驱动信号化正常，IGBT正常工作；当电压U大于驱动忍片过流保护启动电压Udesat时，保 护功能启动，IGB巧E动信号化为低电平，IGBT关断。
[0108] 当电压U等于驱动忍片过流保护启动电压Udesat时，此时饱和导通压降对应于IGBT 导通电流临界过流点，其数值为：
[0109]
Cl)
[0110] 根据公式（7)和图2内容可知，通过调节可调电阻Ri、R2的阻值，可连续调节过流点 对应的饱和导通压降，从而实现过流点电流值的连续调节。如图5所示，共有=种调节方式： 固定Ri的阻值、调节化的阻值;固定化的阻值、调节Ri的阻值；同时调节化、R2的阻值。
[0111] 根据公式（1)-(7)的推导可知，所述IGBT集电极与发射极间的饱和导通压降可进 行线性比例放大或缩小;所述驱动忍片的过流保护端测量放大或缩小后的饱和导通压降电 压值，当大于驱动忍片过流保护电压设定值时，判断IGBT过流并进行闭锁保护;所述电压跟 随电路在电路中起阻抗匹配作用，降低对IGBT和驱动忍片的影响;所述反相比例放大电路 在电路中起线性比例放大或缩小的作用，通过改变电路中可调电阻阻值实现对IGBT过流点 的线性、连续、双向调节。
[0112] 本发明提供的一种可连续调节过流点的IGBT过流检测电路的参数设计，其特征在 于，包含W下步骤：
[0113] 步骤1:根据设备保护需求设定IGBT过流保护启动的电流值；
[0114] 步骤2:根据IGBT集电极与发射极之间的饱和导通压降与通过IGBT的电流近似为 正比例关系，确定IGBT过流时刻的饱和导通压降值。
[0115] 步骤3:完成二极管、驱动忍片、运算放大器的选型。
[0116] 步骤4:根据驱动忍片过流保护电压设定值和IGBT过流时刻的饱和导通压降，确定 比例反相放大电路的变比值。
[0117] 步骤5:完成可调电阻型号选型，通过调节可调电阻阻值，使反相比例放大电路达 到所需的变比值。
[0118] 步骤6:相关设备带电进行过流保护测试，微调可调电阻阻值，使过流保护点达到 设计需求。
[0119] 如图6所示，首选根据设备的过流保护要求设定IGBT过流点的电流值;然后查阅所 使用IGBT型号的器件资料，根据此型号IGBT饱和导通压降与IGBT导通电流的关系图，确定 过流点对应的饱和导通压降化e;选取二极管、驱动忍片和运算放大器的型号，确定二极管的 正向压降化dl、Ud2)、驱动忍片过流保护启动电压化desat)、运算放大器输出电压范围（各运算 放大器输出电压不应超过其输出范围）等;根据运算放大器输入电流和功率的要求，确定电 压跟随电路和第一个反相比例放大电路所使用的电阻阻值，可选取kQ级，如IOkQ ;根据 Udesat、Udl、Ud2和化e大小，由公式(7)计算确定第二个反相比例放大电路的变化值，确定可调 电阻Ri、R2的比例关系；选取电阻阻值调节模式，例如可选取固定Ri阻值为IOk Q左右、根据 比例关系调节R2阻值的模式；确定电阻Ri、R2的型号和初始电阻阻值;如果设备对过流保护 准确度要求较高，可将相关设备带电进行过流保护测试并微调可调电阻阻值，使过流保护 点达到设计需求。
[0120] 本发明可W非常方便地对IGBT过流点进行连续调节，过流点电流值可根据现场需 求实时进行设置，具有双向可调、准确度高、一致性高等优点。设置过程只需调节可调电阻 阻值，无需更改电路硬件电路，无需增加或减少电子器件。当电源、变频器、电机等电力电子 产品对IGBT过流保护有较高的一致性、准确度要求时，通过本发明的电路设计，一方面可准 确的设置过流点，另一方面可在现场实时调节参数、便于参数修正。此外，可将本发明的电 路设计适用于多种IGBT驱动忍片；同时可通过半导体制成设计出新的IGBT驱动忍片，在新 驱动忍片外围只需增加可调电阻即可实现过流保护点连续可调的目标。
[0121] W上对本发明的目的、技术方案和优点进行了详细说明，所应理解的是，W上所述 仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作 的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种可连续调节过流点的IGBT过流检测电路，其特征在于：包括IGBT、第一二极管、 第二二极管、第一至第四运算放大器、第一至九电阻、第一可调电阻、第二可调电阻和驱动 芯片;所述IGBT集电极与第一二极管阴极连接，所述第一二极管阳极接入由第一运算放大 器与第一电阻、第二电阻构成的第一电压跟随电路，所述第一运算放大器的输出端接入由 第二运算放大器与第三电阻、第四电阻、第五电阻构成的第一反相比例放大电路，所述第二 运算放大器的输出端接入由第三运算放大器、第一可调电阻、第二可调电阻、第六电阻构成 的第二反相比例放大电路，所述第三运算放大器的输出端接入由第四运算放大器、第七电 阻、第八电阻构成的第二电压跟随电路，所述第四运算放大器的输出端经第九电阻连接至 第二二极管阴极，第二二极管阳极与所述驱动芯片的过流保护端连接。2. 根据权利要求1所述的可连续调节过流点的IGBT过流检测电路，其特征在于:所述第 一至第九电阻阻值相同。3. 根据权利要求1所述的可连续调节过流点的IGBT过流检测电路，其特征在于:所述第 一电压跟随电路连接关系如下：第一运算放大器的正相输入端与第一电阻的一端连接，第 一运算放大器的反相输入端经第二电阻连接至第一运算放大器的输出端，其中，第一电阻 的另一端作为第一电压跟随电路的输入端，第一运算放大器的输出端作为第一电压跟随电 路的输出端。4. 根据权利要求1所述的可连续调节过流点的IGBT过流检测电路，其特征在于:所述第 一反相比例放大电路连接关系如下：第二运算放大器的正相输入端连接第三电阻的一端， 第二运算放大器的反相输入端与第四电阻的一端连接，第二运算放大器的反相输入端还经 第五电阻连接至第二运算放大器的输出端，其中，第三电阻的另一端、第四电阻的另一端分 别作为第一反相比例放大电路的第一输入端、第二输入端，所述第一运算放大器的输出端 连接至第一反相比例放大电路的第二输入端，第二运算放大器的输出端作为第一反相比例 放大电路的输出端。5. 根据权利要求1所述的可连续调节过流点的IGBT过流检测电路，其特征在于:所述第 二反相比例放大电路连接关系如下：第三运算放大器的正相输入端连接第六电阻的一端， 第三运算放大器的反相输入端与第一可调电阻的一端连接，第三运算放大器的反相输入端 还经第二可调电阻连接至第三运算放大器的输出端，其中，第六电阻的另一端、第一可调电 阻的另一端分别作为第二反相比例放大电路的第一输入端、第二输入端，所述第二运算放 大器的输出端连接至第二反相比例放大电路的第二输入端，第三运算放大器的输出端作为 第二反相比例放大电路的输出端。6. 根据权利要求1所述的可连续调节过流点的IGBT过流检测电路，其特征在于:所述第 二电压跟随电路连接关系如下：第四运算放大器的正相输入端与第七电阻的一端连接，第 四运算放大器的反相输入端经第八电阻连接至第四运算放大器的输出端，其中，第七电阻 的另一端作为第二电压跟随电路的输入端，第四运算放大器的输出端作为第二电压跟随电 路的输出端。7. 根据权利要求1至6所述的可连续调节过流点的IGBT过流检测电路，其特征在于：该 电路的参数设计方式如下， 步骤1:根据设备保护需求设定IGBT过流保护启动的电流值； 步骤2:根据IGBT集电极与发射极之间的饱和导通压降与通过IGBT的电流近似为正比 例关系，确定IGBT过流时刻的饱和导通压降值； 步骤3:完成驱动芯片、第一至第二二极管、第一至第四运算放大器的选型； 步骤4:根据驱动芯片过流保护电压设定值和IGBT过流时刻的饱和导通压降，确定第二 比例反相放大电路的变比值； 步骤5:完成第一、第二可调电阻型号选型，通过调节第一、第二可调电阻阻值，使第二 比例反相放大电路达到所需的变比值； 步骤6:相关设备带电进行过流保护测试，微调可调电阻阻值，使过流保护点达到设计 需求。8. -种如权利要求1至7所述的可连续调节过流点的IGBT过流检测电路的实现方法，其 特征在于:具体实现如下， 当IGBT处于正常导通，设其饱和导通压降为Uce，则第一二极管阳极的电压山为： Ul - Uce+Udl 此时第一电压跟随电路在电路中起阻抗匹配作用，降低对IGBT的影响，第一运算放大 器的输出端电压U2为： U2 = Ul = Uce+Udl 然后第一反相比例放大器将电压进行取反，第二运算放大器的输出端电压U3为： U3 = _U2 = _(Uce+Udl ) 再而第二反相比例放大电路通过第一、第二可调电阻将线性比例放大或缩小电压U3,第 三运算放大器的输出端电压U4为：而后第二电压跟随电路在电路中起阻抗匹配作用，降低对驱动芯片的影响，第四运算 放大器的输出端电压U5为由此可见可见IGBT饱和导通压降经过第一至第四运算放大器组成的四级运算放大器 电路调理后能够比例放大或缩小； 由于第四运算放大器的输出端连接第二二极管阴极，第二二极管阳极的电压即接入驱 动芯片的过流保护端的电压U为：当电压U小于驱动芯片过流保护启动电压UdesaJt，保护功能不启动，IGBT驱动信号Ug正 常，IGBT正常工作；当电压U大于驱动芯片过流保护启动电压UdesaJt，保护功能启动，IGBT驱 动信号Ug为低电平，IGBT关断； 当电压U等于驱动芯片过流保护启动电压UdesaJt，此时IGBT饱和导通压降对应于IGBT 胃; 由疮临思?寸疮占 _苴撒估先.
【文档编号】G01R19/165GK106018934SQ201610619972
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月1日
【发明人】李超, 唐志军, 林国栋, 晁武杰, 胡文旺, 郭健生
【申请人】国网福建省电力有限公司, 国家电网公司, 国网福建省电力有限公司电力科学研究院