一种浪涌保护方法及电路、igbt电路和加热器的制造方法_3

文档序号:9550648阅读:来源:国知局
述IGBT的工作效果。
[0065]其中,通过所述IGBT的控制器,重新开通所述IGBT,可以包括:所述IGBT的CE极电压恢复至预设的安全状态时,所述第二比较器U2B的正相输入端电压低于第二比较器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。
[0066]在一个例子中,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,可以包括:在浪涌能量未被完全释放、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,维持所述IGBT的关断状态。通过在浪涌能量释放情况和所述IGBT另一侧的CE极电压下降情况的检测过程中对所述IGBT的双重浪涌保护,可以进一步提高浪涌保护的可靠性和有效性,减少误动作率。
[0067]其中,通过所述IGBT的控制器,维持所述IGBT的关断状态,可以包括:将至少一个第二比较器U2B和/或至少一个控制器连接于所述IGBT ;所述IGBT另一侧的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。通过控制器关断的方式,在浪涌能量未释放彻底时,进一步维持所述IGBT的关断状态,可以提高浪涌保护的可靠性和安全性,提升所述IGBT工作的安全性,使用户可以放心地使用。
[0068]其中,第二比较器U2B反相输入端预设的基准电压,可以通过电阻(例如:分压电阻R16、分压电阻R5和预设的第四基准直流电源)分压输入,具体参数根据实际需要的浪涌解除电压阀值来设置。其中,该第四基准直流电源可以是5V直流电源。
[0069]例如:在分压电阻R5的两端还可以并联电容C5,以滤除第二比较器U2B的反相输入端电压中的谐波信号。
[0070]例如:在第二比较器U2B的输出端,还可以依次连接电阻U11和第五直流基准电源(例如:+5V直流电源),以进行限流,从而可以在第二比较器U2B的输出电压信号较大时保护控制器的中断检测口。
[0071]经大量的试验验证,采用本实施例的技术方案,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。
[0072]根据本发明的实施例,还提供了对应于浪涌保护方法的一种浪涌保护电路。参见图4所示本发明的电路的一实施例的结构示意图。该电路至少包括:浪涌保护单元102和保护解除单元104。
[0073]其中,浪涌保护单元102,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。该浪涌保护单元102的具体功能及处理参见步骤SllOo通过实时检测待保护IGBT的CE极电压,可以在浪涌发生的第一时间给予该IGBT瞬时的浪涌保护,以保证IGBT及其所在线路的安全。
[0074]具体地,浪涌实时保护是靠浪涌保护单元102检测市电输入浪涌电压,IGBT的CE极电压实时检测是属于保护解除单元104。在浪涌保护单元102检测到没有浪涌(例如:自市电的L、N线输入的浪涌)的基础上,同时保护解除单元104检测到IGBT的CE极电压安全时才解除浪涌保护。
[0075]在一个实施方式中,浪涌保护单元102,包括:浪涌检测模块1022和瞬时保护模块1024。
[0076]其中,浪涌检测模块1022,用于实时检测待保护IGBT —侧的CE极电压,以确定是否有浪涌发生。该浪涌检测模块1022的具体功能及处理参见步骤S210。通过实时检测待保护IGBT靠近电源一侧的CE极电压,判断是否有浪涌发生,精确性好,操作方式简便,可靠性高。
[0077]在一个例子中,所述浪涌检测模块1022,包括: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,通过所述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 一侧的CE极电压;所述IGBT的C极连接于所述直流电源输入侧,IGBT的E极接地(参见图6所示的例子)。通过滤波电路与同步电阻相配合的方式检测所述IGBT的CE极电压,检测方式简便、可靠,检测结果精准性好。
[0078]例如:参见图6所示的例子,浪涌电压瞬间响应电路,可以包括连接在电源正极(例如:DC+输入端)与采样电阻R7靠近电源侧之间的RC滤波电路(例如:由电容C2和电阻R2构成的滤波电路)。高频信号滤波电路,可以包括连接在隔离二极管D1的阴极与地之间的RC滤波电路(例如:由电容C4和电阻R4构成的滤波电路)。
[0079]其中,瞬时保护模块1024,用于基于对所述IGBT —侧的CE极电压的检测结果,在浪涌发生的瞬时对所述IGBT进行浪涌保护。该瞬时保护模块1024的具体功能及处理参见步骤S220。通过检测结果对所述IGBT进行瞬时的浪涌保护,安全性和及时性都可以得到保证。
[0080]参加图3,所述瞬时保护模块1024,包括:驱动信号拉低子模10242,和/或,驱动信号关断子模块10244。
[0081]在一个例子中,驱动信号拉低子模10242,用于浪涌发生的瞬时,通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式,关断所述IGBT。
[0082]在一个例子中,驱动信号关断子模块10244,用于浪涌发生的瞬时,通过所述IGBT的控制器,关断所述IGBT。其中,控制器,可以包括MCU、MPU、CPU、单片机和DSP处理器等中的至少一种,可以根据实际的功能需求选择和匹配多种控制器,以提升浪涌保护的通用性和可靠性。
[0083]由此,通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式关断所述IGBT,和/或,通过控制器控制的方式关断所述IGBT,可以提高浪涌保护的及时性和可靠性,进而提升所述IGBT工作的安全性和有效性。
[0084]具体地,通过拉低所述IGBT的驱动信号的方式,关断所述IGBT,可以包括:将至少一个第一比较器U1B和/或至少一个开关器件(例如:三极管T1)连接于所述IGBT,所述IGBT—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,使得所述开关器件(例如:三极管T1)处于导通状态,所述IGBT的驱动信号被拉低到地,IGBT关断。
[0085]其中,第一比较器U1B的反相输入端预设的基准电压,可以通过电阻(例如:分压电阻R3、分压电阻R6和预设的第一基准直流电源)分压输入,具体参数根据保护电压阀值来设置。其中,该第一基准直流电源可以是5V直流电源。
[0086]例如:在分压电阻R3的两端还可以并联电容C3,以滤除第一比较器U1B的反相输入端电压中的谐波信号。
[0087]例如:在第一比较器U1B的输出端,还可以连接电阻R9,以进行限流,从而可以在第一比较器U1B的输出电压信号较大时保护控制器的中断检测口。
[0088]其中,在开关器件(例如:三极管T1)的B极(即基极),可以依次连接电阻R10和第二基准直流电源(例如:+15V直流电源),以与第一比较器U1B输出的高电平信号进行比较,当第一比较器U1B输出的高电平信号高于所述第二基准直流电源为开关器件(例如??三极管T1)的B极提供的电压时,开关器件(例如:三极管T1)才导通,可以减小对所述IGBT的误保护。
[0089]进一步,在开关器件(例如:三极管T1)的C极(即集电极),可以依次连接电阻R8和第三基准直流电源(例如:+15V直流电源),以进一步限制开关器件(例如:三极管T1)的导通条件,从而更进一步减小甚至避免对所述IGBT的误保护而影响所述IGBT工作的有效性。
[0090]具体地,通过所述IGBT的控制器,关断所述IGBT,可以包括:将至少一个控制器连接于所述IGBT和所述第一比较器U1B ;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,所述控制器关断所述IGBT的驱动信号。
[0091]其中,保护解除单元104,用于基于对所述IGBT的浪涌保护,实时检测所述IGBT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。该保护解除单元104的具体功能及处理参见步骤S120。该保护解除单元104,包括:释放量检测模块1042和检测结果处理模块1044。
[0092]在对待保护IGBT进行浪涌保护的同时,继续实时检测该IGBT的CE极电压,实现浪涌能量完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压下降至预设的安全状态之后IGBT才能再次开通,可以提高浪涌发生的瞬时IGBT使用的可靠性和加热器(例如:IH电饭煲煮饭、电磁炉等)的加热效果,避免电网干扰信号使浪涌保护电路误保护而造成经常停机工作的情况,使用户可放心使用,人性化好。
[0093]其中,所述预设的安全状态,是IGBT正常工作前待机状态时CE极的合理电压,例如:IGBT所属整机的安全工作电压(即该整机规定的使用电压范围,高低压保护电压范围之外)下的待机电压范围。
[0094]其中,IGBT的CE极电压恢复至所述预设的安全状态:通过电路(例如:控制器)监控IGBT的CE极电压,避免提前开通而使IGBT损坏或延时开通造成加热效果变差。IGBT的CE极电压恢复至所述预设的安全状态的时间不固定,只要CE极电压恢复至所述预设的安全状态时即可重新开通IGBT,从而避免提前或延时开通,IGBT处于关断状态的时间更加可靠合理。
[0095]其中,释放量检测模块1042,用于实时检测所述IGBT另一侧的CE极电压,以确定浪涌能量是否被完全释放、且所述IGBT另一侧的CE极电压是否下降至预设的安全状态。该释放量检测模块1042的具体功能及处理参见步骤S310。通过实时检测所述IGBT另一侧的CE极电压判断浪涌能量是否已释放彻底,检测精度高,操作难度低。
[0096]在一个例子中,释放量检测模块1042,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,以获取所述IGBT另一侧的CE极电压。通过一路或多路的采用电阻和分压保护电阻配合的方式,获取所述IGBT的CE极电压,操作方式简便,获取电压信号的精度高、可靠性高。
[0097]其中,检测结果处理
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