一种浪涌保护方法及电路、igbt电路和加热器的制造方法

文档序号:9550648阅读:604来源:国知局
一种浪涌保护方法及电路、igbt电路和加热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子技术领域,具体地,涉及一种浪涌保护方法及电路、IGBT电路和加热器。
【背景技术】
[0002]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘棚.双极型晶体管)是由双极型三极管BJT和绝缘栅型场效应管M0S组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有金氧半场效晶体管M0SFET的高输入阻抗和电力晶体管GTR的低导通压降两方面的优点。
[0003]目前,IH(Indirect Heating,间接加热、旁热)电饭煲、电磁炉等,为防止浪涌电压损坏IGBT等器件而设置了浪涌保护电路。浪涌保护电路在关断IGBT之后,浪涌能量在短时间内还未能完全释放;此时IGBT的CE极(集电极C-发射极E)电压较高,若立即开通IGBT则有击穿的风险。
[0004]针对立即开通IGBT存在的击穿风险,一般的处理方式是延时一定的时间才再次开通IGBT。但此保护方式经常由于保护时间过短而未能有效保护IGBT ;或保护时间过长影响煮饭、加热效果等,同时电网干扰信号使浪涌保护电路误保护(一般保护停机1S左右)而造成经常停机工作的情况。
[0005]现有技术中,存在保护时长难以掌控、抗干扰能力弱和用户体验差等缺陷。

【发明内容】

[0006]本发明的目的在于,针对上述缺陷,提出一种浪涌保护方法及电路、IGBT电路和加热器,以解决通过CE极电压(例如:CE极电压)实时检测对IGBT进行保护和控制,更准确地控制IGBT的通断,提升IGBT使用的可靠性、避免因电网干扰信号而发生误保护的问题,从而达到保护时长易掌控、抗干扰能力强和用户体验好等效果。
[0007]本发明一方面提供一种浪涌保护方法,包括:实时检测待保护IGBT —侧的CE极电压,并在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护;基于对所述IGBT的浪涌保护,实时检测所述IGBT另一侧的CE极电压,并在浪涌能量未完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时对所述IGBT进行另一重的浪涌保护,以及在浪涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时及时解除对所述IGBT的前述浪涌保护。
[0008]其中,实时检测待保护IGBT—侧的CE极电压,包括:通过依次连接于所述IGBT的直流电源输入侧的浪涌电压瞬间响应电路、采样电阻R7、隔离二极管D1和高频信号滤波电路,获取所述IGBT靠近电源侧的CE极电压,以确定是否有浪涌发生。
[0009]其中,在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护,包括:在浪涌发生的瞬时,通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式,关断拉低所述IGBT的驱动信号至预设驱动阈值以下;其中,通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式,包括:将至少一个第一比较器U1B和与所述第一比较器U1B的数量匹配的三极管T1,同时连接于所述IGBT靠近电源侧的CE极电压作为所述第一比较器U1B的正相输入端电压,所述第一比较器U1B的反相输入端电压为预设的基准电压;所述第一比较器U1B的正相输入端电压瞬间抬高,使得第一比较器U1B的正相输入端电压高于第一比较器U1B的反向输入端电压,第一比较器U1B输出高阻态,使得所述三极管T1处于导通状态,所述IGBT的驱动信号被拉低到地。
[0010]进一步地,在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护,还包括:在浪涌发生的瞬时,通过所述IGBT的控制器发出关断信号的方式,关断所述IGBT的驱动信号;其中,通过所述IGBT的控制器发出关断信号的方式,包括:将数量匹配的至少一个所述IGBT的控制器和所述第一比较器U1B,连接于所述IGBT ;所述第一比较器U1B输出的高电平信号,同时输入到所述控制器的中断检测口,所述控制器发出关断信号。
[0011]其中,实时检测所述IGBT另一侧的CE极电压,包括:通过依次连接于所述IGBT远离直流电源输入侧的第一同步电阻R12和/或第二同步电阻R14、以及第一分压保护电阻R13和/或第二分压保护电阻R15,获取所述IGBT远离电源侧的CE极电压,以确定浪涌能量是否被完全释放。
[0012]优选地,在浪涌能量未完全释放时对所述IGBT进行另一重的浪涌保护,包括:在浪涌能量未被完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时,通过所述IGBT的控制器,维持所述IGBT的关断状态;其中,通过所述IGBT的控制器,维持所述IGBT的关断状态,包括:将数量匹配地至少一个所述IGBT的控制器和第二比较器U2B,连接于所述IGBT ;所述IGBT远离电源侧的CE极电压作为所述第二比较器U2B的正相输入端电压,所述第二比较器U2B的反相输入端电压为预设的另一基准电压;所述第二比较器U2B的正相输入端电压高于第二比较器U2B的反相输入端电压,所述第二比较器U2B输出高电平信号到所述控制器的I/O 口或中断口,所述控制器关断IGBT的驱动信号。
[0013]进一步地,在浪涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时及时解除对所述IGBT的前述浪涌保护,包括:在涌能量被完全释放时,通过所述IGBT的控制器,重新开通所述IGBT ;其中,通过所述IGBT的控制器,重新开通所述IGBT,包括:所述IGBT的CE极电压恢复至预设的安全状态时,所述比较器U2B的正相输入端电压低于比较器U2B的反相输入端电压,所述比较器U2B输出低电平信号到所述控制器的I/O口或中断口,所述控制器重新开通所述IGBT的驱动信号。
[0014]与上述方法相匹配,本发明另一方面提供一种浪涌保护电路,包括:浪涌保护单元,用于实时检测待保护IGBT —侧的CE极电压,并在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护;保护解除单元,用于基于对所述IGBT的浪涌保护,实时检测所述IGBT另一侧的CE极电压,完全释放并在浪涌能量未完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时对所述IGBT进行另一重的浪涌保护,以及在浪涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时及时解除对所述IGBT的前述浪涌保护。
[0015]其中,所述浪涌保护单元,包括:浪涌检测模块,用于通过依次连接于所述IGBT的直流电源输入侧的浪涌电压瞬间响应电路、采样电阻R7、隔离二极管D1和高频信号滤波电路,获取所述IGBT靠近电源侧的CE极电压,以确定是否有浪涌发生。
[0016]其中,所述浪涌保护单元,还包括:第一瞬时保护模块,用于在浪涌发生的瞬时,通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式,关断拉低所述IGBT的驱动信号至预设驱动阈值以下;其中,通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式,包括:将至少一个第一比较器U1B和与所述第一比较器U1B的数量匹配的三极管T1,同时连接于所述IGBT靠近电源侧的CE极电压作为所述第一比较器U1B的正相输入端电压,所述第一比较器U1B的反相输入端电压为预设的基准电压;所述第一比较器U1B的正相输入端电压瞬间抬高,使得第一比较器U1B的正相输入端电压高于第一比较器U1B的反向输入端电压,第一比较器U1B输出高阻态,使得所述三极管T1处于导通状态,所述IGBT的驱动信号被拉低到地。
[0017]进一步地,所述浪涌保护单元,还包括:第二瞬时保护模块,用于在浪涌发生的瞬时,通过所述IGBT的控制器发出关断信号的方式,关断所述IGBT的驱动信号;其中,通过所述IGBT的控制器发出关断信号的方式,包括:将数量匹配的至少一个所述IGBT的控制器和所述第一比较器U1B,连接于所述IGBT ;所述第一比较器U1B输出的高电平信号,同时输入到所述控制器的中断检测口,所述控制器发出关断信号。
[0018]其中,所述保护解除单元,包括:释放量检测模块,包括依次连接于所述IGBT远离直流电源输入侧的第一同步电阻R12和/或第二同步电阻R14、以及第一分压保护电阻R13和/或第二分压保护电阻R15,获取所述IGBT远离电源侧的CE极电压,以确定浪涌能量是否被完全释放。
[0019]优选地,所述保护解除单元,还包括:第一检测结果处理模块,用于在浪涌能量未被完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时,通过所述IGBT的控制器,维持所述IGBT的关断状态;其中,通过所述IGBT的控制器,维持所述IGBT的关断状态,包括:将数量匹配地至少一个所述IGBT的控制器和第二比较器U2B,连接于所述IGBT ;所述IGBT远离电源侧的CE极电压作为所述第二比较器U2B的正相输入端电压,所述第二比较器U2B的反相输入端电压为预设的另一基准电压;所述第二比较器U2B的正相输入端电压高于第二比较器U2B的反相输入端电压,所述第二比较器U2B输出高电平信号到所述控制器的I/O 口或中断口,所述控制器关断IGBT的驱动信号。
[0020]进一步地,所述保护解除单元,还包括:第二检测结果处理模块,用于在涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时,通过所述IGBT的控制器,重新开通所述IGBT ;其中,通过所述IGBT的控制器,重新开通所述IGBT,包括:所述IGBT的CE极电压恢复至预设的安全状态时,所述比较器U2B的正相输入端电压低于比较器U2B的反相输入端电压,所述比较器U2B输出低电平信号到所述控制器的I/O 口或中断口,所述控制器重新开通所述IGBT的驱动信号。
[0021]与上述方法和/或电路相匹配,本发明再一方面提供一种IGBT电路,包括:IGBT,以及,以上所述的浪涌保护电路;其中,所述浪涌保护电路的输入端与所述电源连接,输出端分别所述IGBT的控制器和所述IGBT的B极连接,以实时检测待保护IGBT —侧的CE极电压,并在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护;所述保护解除单元的输入端与所述电磁单元连接,输出端与所述IGBT的控制器连接,以实时检测所述IGBT另一侧的CE极电压,并在浪涌能量未完全释放、和/或所述IGBT另一侧的CE极电压未下降至预设的安全状态时对所述IGBT进行另一重的浪涌保护,以及在浪涌能量被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态时及时解除对所述IGBT的前述浪涌保护完全释放;所述IGBT的E极接地,所述电源的负极接地。
[0022]其中,所述电磁单元,包括:连接在所述电源的正极与负极之间的滤波电容C1,依次连接在所述电源正极与所述IGBT的C极之间的线圈盘L1,以及连接在所述IGBT的C极与浪涌保护解除检测电路之间的分流电阻R1。
[0023]与上述方法和/或电路和/或IGBT电路相匹配,本发明再一方面提供一种加热器,包括以上所述的IGBT电路。
[0024]本发明的方案,通过实时检测浪涌发生的瞬时IGBT的CE极电压(例如:CE极电压),当浪涌能量完全释放,CE极电压(例如:CE极电压)恢复至安全状态浪涌保护才得以解除;不仅提高了浪涌发生的瞬时IGBT使用的可靠性,而且提高了加热器(例如:IH电饭煲煮饭、电磁炉等)的加热效果等。
[0025]进一步,本发明的方案
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