一种IGBT并联均流电路的制作方法

一种igbt并联均流电路
技术领域
[0001]
本申请涉及均流电路的领域，尤其是涉及一种igbt并联均流电路。


背景技术：

[0002]
igbt是绝缘栅双极型晶体管的缩写，igbt是由mosfet和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为mosfet，输出极为pnp晶体管。它融和了这两种器件的优点：既具有mosfet器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，其频率特性介于mosfet与功率晶体管之间，可正常工作于几十khz频率范围内。igbt在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
[0003]
由于工业要求，常需要将igbt模块并联，在igbt并联电路中，若各支路的电阻值相等，在相同的电压下，每条支路的电流值理论上相等，但由于实际使用中的导线具有电阻，电流会优先选择阻值最小的支路，因而距离电源最近的支路中的电流最大，支路中的igbt模块易出现损坏。常见的解决方法是从物理特性着手：由于某一igbt模块中的电流增大会导致该模块温度上升，根据模块中电阻本身的特性，温度升高电阻会增大，在电压不变的前提下，能够自然地降低该模块的中的电流。
[0004]
针对上述的相关技术，发明人认为由于电流的抄近路能力很强，尤其在高频情况下，仅仅依靠温度上升时，电阻值的上升，不足以使得各个并联支路中的电流相等，均流效果不好。


技术实现要素：

[0005]
为了有助于使得各并联的支路内电流相等，本申请提供了一种igbt并联均流电路。
[0006]
本申请提供的一种igbt并联均流电路采用如下的技术方案：一种igbt并联均流电路，包括第一igbt支路电路和至少一条第二igbt支路电路，所述第一igbt支路电路与第二igbt支路电路并联，第一igbt支路电路为电流优先经过的支路电路，每一所述第二igbt支路电路的一端导线外侧与第一igbt支路电路的一端导线外侧均共同套设有环形的感性元件，每一所述感性元件内的第一igbt支路电路的电流流向与第二igbt支路电路的电流流向相反。
[0007]
通过采用上述技术方案，感性元件的作用是增强两根导线之间的磁耦合，感性元件套设在导线外侧，安装较为方便也便于更换。在均流情况下，感应元件内的磁通量为零；当第一igbt支路电路中的电流增大时，根据互感应原理，第二igbt支路电路的电流会产生变大的趋势，由于总电流大小不变，第一igbt支路电路中的电流会产生变小的趋势，最终趋于平衡；当某一第二igbt支路电路中的电流增大时，由于该第二igbt支路电路与第一igbt支路电路外套有感性元件，第一igbt支路电路的电流会产生由小变大的趋势，同时，第二igbt支路电路的电流会产生由大变小的趋势，从而使得第一igbt支路电路和第二igbt支路
电路的电流趋于相等，从而有助于起到均流的效果。电路结构简单，工作稳定性高。
[0008]
可选的，所述感性元件套设于第一igbt支路电路和各个第二igbt支路电路的输出端的导线外侧。
[0009]
通过采用上述技术方案，便于进行电路的安装，同时也便于对感性元件进行隔离，避免感性元件的漏磁通对其他电路产生影响。
[0010]
可选的，所述感性元件内第一igbt支路电路的输出端导线和第二igbt支路电路的输出端导线的横截面均呈直径相同的半圆形，且两根导线贴合组成一个完整的圆形，两根导线的弧形外壁均紧贴对应感性元件内壁。
[0011]
通过采用上述技术方案，第一igbt支路电路和第二igbt支路电路的横截面相等，当电流相等时，它们在感性元件中产生的磁通量相等，有助于相互抵消从而相等；同时，两根导线在感性元件中的半径尽可能大，使得产生的互感现象更为明显，均流效果更好。
[0012]
可选的，所述第一igbt支路电路包括第一igbt模块，所述第二igbt支路电路包括第二igbt模块；第一igbt模块和第二igbt模块的输出均连接有对应的电流采集电路。
[0013]
通过采用上述技术方案，便于检测第一igbt支路电路和各个第二igbt支路电路的电流。
[0014]
可选的，所述第一igbt模块和所述第二igbt模块的输入端均连接有独立的驱动电路，驱动电路用于控制对应的第一igbt模块或对应的第二igbt模块的脉冲输入，位于同一支路电路上的驱动电路与电流采集电路通过反馈电路连接。
[0015]
通过采用上述技术方案，第一igbt支路电路和第二igbt支路电路由独立的驱动电路驱动，对各独立的驱动电路功率要求较小，同时，驱动电路可以根据电流采集电路的信号，有针对性地调整对igbt模块的驱动输入，从而辅助达到均流的效果。
[0016]
可选的，所述第一igbt模块与第二igbt模块的输入端连接有共同的驱动电路，驱动电路用于控制第一igbt模块和第二igbt模块共同的脉冲输入，所述驱动电路与第一igbt支路的电流采集电路通过反馈电路连接。
[0017]
通过采用上述技术方案，驱动电路有助于将控制信号放大，从而实现对igbt模块可靠的驱动，同时使用一个驱动电路驱动所有的igbt模块，节省元器件。
[0018]
可选的，所述第一igbt模块的额定功率大于第二igbt模块的额定功率。
[0019]
通过采用上述技术方案，由于电流本身较强的抄近路能力，电路刚刚导通时，第一igbt模块的电流往往更大，第一igbt模块较大的额定功率，可以避免其由于过大的电流而损坏，有助于提高安全性。
[0020]
可选的，还包括报警电路和用于检测周围温度的温度感应电路，温度感应电路的输入端与整个电路的输入端相连，温度感应电路的输出端与报警电路的输入端。
[0021]
通过采用上述技术方案，电路长时间工作会使得电阻温度上升，过高的温度会对电路造成损伤，同时也会影响感性元件的性能，当电路中温度过高时，温度感应电路能够捕捉到这一信号，并通过报警电路警告工作人员，有助于保障电路的安全性。
[0022]
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.通过将感性元件，套设在第一igbt支路电路和各个第二igbt支路电路的导线外，有助于均衡各个并联的igbt支路电路中的电流；2.温度感应电路能够实时感应电路周围的温度，当温度过高时，通过报警电路提示工
作人员，以此提高电路的安全性。
附图说明
[0023]
图1是现有的igbt并联电路的结构示意图；图2是本申请实施例1的电路结构示意图；图3是本申请实施例1中用于体现磁环及其内部导线之间的位置关系的结构示意图；图4是本申请实施例1的温度感应电路和报警电路的电路连接示意图；图5是本申请实施例2的电路结构示意图。
[0024]
附图标记说明：1、第一igbt支路电路；2、第二igbt支路电路；3、感性元件；4、驱动电路；5、电流采集电路；6、温度感应电路；7、报警电路；8、反馈电路。
具体实施方式
[0025]
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-5及实施例，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用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0026]
参照图1，常见的igbt并联电路，包括一条第一igbt支路电路1和多条第二igbt支路电路2，其中，第一igbt支路电路1包括第一igbt模块，第二igbt支路电路2包括第二igbt模块。第一igbt支路电路1和第二igbt支路电路2之间并联，各第二igbt支路电路2之间也并联，且第一igbt支路电路1距离整个电路的电压输入端in的距离最近。由于电流抄近路的能力较强，所以即使第一igbt模块和第二igbt模块的电阻相同，第一igbt支路电路1中的电流依然大于第二igbt支路电路2中的电流。
[0027]
另外，根据模块内的电阻自身的特性：当电阻通过较大的电流时，消耗功率较大，从而升温明显，导致电阻自身的阻值增大，在电阻两端电压不变的前提下，该电阻内的电流能够自然减小。但由于电流的抄近路能力较大，随温度升高而减小的电流较小，电流不均衡的情况依然存在，即，第一igbt支路电路1中的电流仍然大于第二igbt支路电路2中的电流。而第一igbt模块由于长时间通过大电流，容易发生损坏。
[0028]
为解决上述问题，本申请实施例公开了一种igbt并联均流电路。
[0029]
实施例1参照图2，一种igbt并联均流电路包括一条第一igbt支路电路1和多条第二igbt支路电路2，第一igbt支路电路1和各条第二igbt支路电路2之间相互并联，第一igbt支路电路1和每条第二igbt支路电路2的导线外侧均套设有一个感性元件3，感性元件3为由铁氧体制成的磁环。在感性元件3中，第一igbt支路电路1的导线中的电流流向与第二igbt支路电路2的导线中的电流流向相反。根据互感应原理，当第一igbt支路电路1的电流增大时，能够使得第二igbt支路电路2的电流有增大的趋势，在相等的电路总电流的情况下，第二igbt支路电路2的电流存在减小的趋势，从而使得各支路电路中的电流趋于平衡，有助于起到均流的效果。
[0030]
参照图2，第一igbt模块的输出端连接有独立的电流采集电路5，各第二igbt模块的输出端均同样连接有独立的电流采集电路5，电流采集电路5为采样电阻电路，第一igbt模块与对应支路的采样电阻串联，第二igbt模块同样与对应支路的采样电阻串联。通过将
对应的第一igbt支路电路或对应的第二igbt支路电路的电流转换为采样电阻上的电压，有助于起到实时检测支路电流的效果。进一步的，第一igbt模块的额定功率大于第二igbt模块的额定功率，有助于在电路导通的瞬间而感性元件3还未来得及调节时，避免第一igbt模块由于通过的电流较大而损坏。
[0031]
参照图2，第一igbt支路电路1和第二igbt支路电路2各自包括独立的驱动电路4，驱动电路4为igbt驱动电路，驱动电路4有助于将控制信号放大，从而实现对第一igbt模块和第二igbt模块可靠地控制。驱动电路4的输入端与整个电路的电压输入端in相连，第一igbt模块的输入端与第一igbt支路电路1中的驱动电路4输出端连接，各第二igbt模块的输入端与对应支路中的驱动电路4输出端连接。
[0032]
参照图2，第一igbt支路电路1和第二igbt支路电路2各自包括独立的反馈电路8，反馈电路8为电流串联负反馈电路，反馈电路8的一个输入端与电流采集电路5的输出端连接，反馈电路8的另一个输入端与对比电压连接，反馈电路8的输出端与反馈电路8自身所在支路的驱动电路4的pwm输入端连接。在第一igbt支路电路1或某一第二igbt支路电路2的电流发生波动使得支路间电流不均衡，而感性元件3未能完全将各个支路中的电流均流时，相应的电流采集电路5能捕捉到这一信号，并将其通过对应的反馈电路8反馈给对应的驱动电路4，有助于使得驱动电路4通过软关闭的方式关闭igbt模块，从而缩短电流较大的支路的脉冲输入时间，有助于起到均流的效果。
[0033]
参照图3，在环形的感性元件3中，第一igbt支路电路1的导线横截面与第二igbt支路电路2的导线横截面形状大小相同，均为半圆形，两个半圆形的横截面能够拼接成一个完整的圆形。第一igbt支路电路1的导线与第二igbt支路电路2导线的弧形外壁与感性元件3的内壁紧贴，尽可能增大导线中的磁通量强度，在保证便于安装和拆卸的前提下，使得两根导线之间的互感现象更明显。
[0034]
参照图4，第一igbt支路电路1并联有温度感应电路6，温度感应电路6的输入端与电压输入端in连接。温度感应电路6包括热敏电阻rt和接地的分压电阻r1，分压电阻r1与热敏电阻rt串联，热敏电阻rt的一端与控制电路9的输出端连接。热敏电阻rt可随着环境温度的升高而降低，从而使得r1上的电压随着温度的升高而降低。
[0035]
参照图4，温度感应电路6的一端连接有报警电路7，报警电路7包括电压比较器模块u1、三极管q和蜂鸣器l。电压比较器模块u1的一个输入端连接有比较电压va，电压比较器模块u1的另一个输入端与热敏电阻rt与分压电阻r1的连接端连接，电压比较器模块u1的输出端与三极管q的基极相连。三极管q为npn型晶体管，三极管q的集电极连接有工作电压vcc，三极管q的发射极与蜂鸣器l的正极相连，蜂鸣器l的负极接地。当温度感应电路6检测到环境温度过高，则会通过报警电路7报警，向工作人员发出警告，有助于提高电路的安全性。
[0036]
本申请实施例一种igbt并联均流电路的实施原理为：当第一igbt支路电路1或第二igbt支路电路2中的电流出现波动，如第一igbt支路电路1中的电流增大时，由于感性元件3增强了导线之间的互感应作用，能够带动所有第二igbt支路电路2中的电流增大，第二igbt支路电路2起到分流作用，第一igbt支路电路1的电流减小，第一igbt支路电路1和第二igbt支路电路2间的电流趋于相等；同时电流采集电路5检测将电流情况反馈给每条支路上独立的驱动电路4，驱动电路4针对对应支路上的情况调节输送给igbt模块的脉冲时间，有
助于实现电流均流的效果。
[0037]
实施例2本实施例与实施例1的不同之处在于：参照图5，驱动电路4不是每条igbt支路电路独立的，而是所有支路共有的。驱动电路4的输入端与整个电路的电压输入端in连接，驱动电路4的输出端与第一igbt模块和各第二igbt模块的输入端均连接。驱动电路4与第一igbt支路电路1中的电流采集电路5通过反馈电路8连接，有助于在第一igbt支路电路1的电流过大时，减小电路整体的驱动输入。
[0038]
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。