有源开关器件电路以及电力电子设备的制作方法

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种有源开关器件电路以及电力电子设备。

背景技术：

如图1所示的一种有源开关器件电路，其包括依次串联连接在电源vcc与地之间的电感l1以及开关器件q1，以及与电感l1并联连接的续流电路。

如图2所示，针对图1所示的有源开关器件电路，在某些重要应用场合(如励磁控制、安全控制等)下为了提高有源开关器件的应用可靠性，一般在该电路中串联两个开关器件(图中的q1和q2所示)以提供冗余度，而且要求这两个开关器件尽量选用不同的生产厂家以避免器件一致性失效。

虽然这种处理可以有效提供硬件电路的可靠性，但由于控制信号来源是一样的，如果控制信号出现异常(例如持续导通)，则会出现两个开关器件都不能关断的情况，从而会产生电路应用风险。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种有源开关器件电路以及电力电子设备，以解决由于有源开关器件自身短路失效或者控制信号异常导致的电路失效问题。

本申请解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

本申请一方面提供一种有源开关器件电路，包括依次串联连接在电源vcc与地之间的电感l1和开关器件q1，以及与电感l1并联连接的续流电路；

所述开关器件q1的第一电极端与所述电感l1连接，所述开关器件q1的第二电极端接地，所述开关器件q1的控制端用于接收控制信号以实现断开或者导通；

所述有源开关器件电路还包括短路保护电路；所述短路保护电路被配置为在所述开关器件q1出现无法正常关断的故障时，将所述开关器件q1从所述有源开关器件电路中切除。

本申请另一方面提供一种电力电子设备，包括所述有源开关器件电路。

本申请实施例提供的有源开关器件电路以及电力电子设备，通过短路保护电路可快速的切断故障回路，避免了由于有源开关器件自身短路失效或者控制信号异常导致的电路失效问题。

附图说明

图1为现有的一种有源开关器件电路示意图；

图2为现有的另一种有源开关器件电路示意图；

图3为本申请第一实施例提供的一种有源开关器件电路示意图；

图4为本申请第一实施例提供的一种续流电路示意图；

图5为本申请第一实施例提供的另一种续流电路示意图；

图6为本申请第二实施例提供的一种有源开关器件电路示意图；

图7为本申请第二实施例提供的一种续流电路示意图；

图8为本申请第二实施例提供的另一种续流电路示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

如图3所示，本申请第一实施例提供一种有源开关器件电路，包括依次串联连接在电源vcc与地之间的电感l1和开关器件q1，以及与电感l1并联连接的续流电路；

所述开关器件q1的第一电极端与所述电感l1连接，所述开关器件q1的第二电极端接地，所述开关器件q1的控制端用于接收控制信号以实现断开或者导通；

所述有源开关器件电路还包括短路保护电路；所述短路保护电路被配置为在所述开关器件q1出现无法正常关断的故障时，将所述开关器件q1从所述有源开关器件电路中切除。

具体地，所述短路保护电路包括电阻r2、二极管d2、电容c1以及继电器k1；

所述电阻r2的一端与电源vcc连接，另一端与所述二极管d2的阳极端以及所述开关器件q1的第一电极端连接；所述二极管d2的阴极端与所述电容c1的一端连接，所述电容c1的另一端接地；

所述继电器k1的控制部分与所述电容c1并联连接，所述继电器k1的常开触点连接在所述电感l1与所述开关器件q1的第一电极端之间。

在本示例中，所述电容c1被配置为当所述电容c1上的充电电压大于或等于所述继电器k1的启动电压时，所述继电器k1的常开触点导通。

在本示例中，所述电容c1还被配置为当所述开关器件q1正常导通工作时，所述电容c1上的最小电压值大于所述继电器k1的释放电压。

在本示例中，所述开关器件q1选自igbt，mosfet、bjt中的一种。

以下对有源开关器件电路的工作原理进行示例说明：

当vcc上电后，vcc通过电阻r2和二极管d2给电容c1充电，当电容c1上的充电电压大于或等于继电器k1的线圈的启动电压时，继电器k1的常开触点导通，此时开关器件q1可以接收控制信号进行正常工作。当开关器件q1正常按pwm脉冲控制导通或断开时，电容c1是在不断的充电和放电，可通过合理的电路设计(包括合理选取器件参数)使其在最大占空比工作时，电容c1上的最小电压值大于继电器k1的线圈的释放电压即可；当开关器件q1本身短路失效或驱动信号为100％占空比时，此时二极管d2截止，电容c1将持续通过继电器k1的线圈自动放电，当其电压小于继电器k1的线圈的释放电压时，继电器k1的常开触点断开，从而切断回路。

进一步地，请参考图4所示，本申请实施例提供的有源开关器件电路的续流电路包括二极管d1；所述二极管d1与所述电感l1并联，所述二极管d1的阴极端与电源vcc连接。

进一步地，请参考图5所示，与图4不同的是，本申请实施例提供的有源开关器件电路的续流电路还包括串联连接于所述二极管d1的阳极端的电阻r1。

实施例2

如图6所示，本申请第二实施例提供一种有源开关器件电路，与图3不同的是：所述短路保护电路包括电阻r2、二极管d2、电容c1、开关器件q2以及电阻r3；所述电阻r2的一端与电源vcc连接，另一端与所述二极管d2的阳极端、所述开关器件q2的第二电极端以及所述开关器件q1的第一电极端连接；所述二极管d2的阴极端与所述电容c1的一端、所述开关器件q2的控制端以及所述电阻r3的一端连接，所述电容c1和所述电阻r3的另一端接地；所述开关器件q2的第一电极端与所述电感l1连接。

在该示例中，所述电容c1被配置为当所述电容c1上的电压大于或等于所述开关器件q2的启动电压时，所述开关器件q2导通。

在该示例中，所述电容c1还被配置为当所述开关器件q1正常导通工作时，所述电容c1上的最小电压值大于所述开关器件q2的启动电压。

在该示例中，所述开关器件q1和所述开关器件q2均选自igbt，mosfet、bjt中的一种。

以下对该示例的有源开关器件电路的工作原理进行说明：

当vcc上电后，vcc通过电阻r2和二极管d2给电容c1充电，当电容c1上的充电电压大于或等于开关器件q2的启动电压时，开关器件q2导通，此时开关器件q1可以接收控制信号进行正常工作。当开关器件q1正常按pwm脉冲控制导通或断开时，电容c1是在不断的充电和放电，可通过合理的电路设计(包括合理选取器件参数)使其在最大占空比工作时，电容c1上的最小电压值大于开关器件q2的启动电压即可；当开关器件q1本身短路失效或驱动信号为100％占空比时，此时二极管d2截至，电容c1将持续通过电阻r3自动放电，当其电压小于开关器件q2的启动电压时，开关器件q2关断，从而切断回路。

进一步地，请参考图7所示，本申请实施例提供的有源开关器件电路的续流电路包括二极管d1；所述二极管d1与所述电感l1并联，所述二极管d1的阴极端与电源vcc连接。

进一步地，请参考图8所示，与图7不同的是，本申请实施例提供的有源开关器件电路的续流电路还包括串联连接于所述二极管d1的阳极端的电阻r1。

实施例3

本申请第三实施例提供一种电力电子设备，包括第一实施例或者第二实施例所述的有源开关器件电路。

在该示例中，电力电子设备包括但不限于变频器。

以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。