Igbt管保护方法、保护电路以及使用该保护电路的功率模块的制作方法_4

文档序号:9767254阅读:来源:国知局
,用于分别驱动上桥臂IGBT管411、412和413。同时,该三个驱动电路441、442和443分别接收欠压保护电路431、432和433产生的上桥臂欠压保护控制信号,根据相应的上桥臂欠压保护控制信号信号,关闭相应的上桥臂驱动电路。
[0116]下桥臂模块与上桥臂模块的结构基本相同。下桥臂模块包含三个下桥臂IGBT管451、452、453。每个上桥臂1681'管451、452、453的集电极和发射极均耦接一个电压检测电路461、462、463和一个欠压保护电路471、472和473。电压检测电路461、462和463以及欠压保护电路471、472和473分别构成三个欠压保护控制信号产生电路,可采用上面描述的电路结构。下桥臂模块还包括三个驱动电路(U相上桥臂驱动电路481、V相下桥臂驱动电路482和W相下桥臂驱动电路483),用于分别驱动下桥臂IGBT管451、452和453。同时,该三个驱动电路481、482和483分别接收欠压保护电路471、472和473产生的下桥臂欠压保护控制信号,根据相应的下桥臂欠压保护控制信号信号,关闭相应的下桥臂驱动电路。
[0117]图4所示功率模块的所有部件,在实际制作时,可以全部封装一个电路中。
[0118]图5示出了使用了本发明的IGBT管保护电路的功率模块的另一种电路结构。
[0119]如图5所示,该功率模块包括上桥臂模块和下桥臂模块。上桥臂模块包括三个上桥臂IGBT管511、512和513、三个上桥臂电压检测电路521、522和523、三个上桥臂欠压保护电路531、532和533以及三个驱动电路(U相上桥臂驱动电路541、V相上桥臂驱动电路542和W相上桥臂驱动电路543)。其结构与图4所示的功率模块中的上桥臂模块相同,因此对该模块的结构和工作原理在此不再赘述。
[0120]下桥臂模块包含三个下桥臂IGBT管511、512、513。每个下桥臂1681'管551、552、553的集电极和发射极均耦接一个电压检测电路561、562、563。三个下桥臂电压检测电路561、562、563的输出连接到一个下桥臂欠压保护电路57上。三个电压检测电路561、562和563与下桥臂欠压保护电路57—起构成下桥臂欠压保护控制信号产生电路。
[0121]下桥臂模块还包括三个驱动电路(U相下桥臂驱动电路581、V相下桥臂驱动电路582和W相下桥臂驱动电路583),用于分别驱动下桥臂IGBT管551、552和553。同时,该三个驱动电路581、582和583接收下桥臂欠压保护电路57产生的下桥臂欠压保护控制信号,根据下桥臂欠压保护控制信号,关闭各自的驱动电路。
[0122]三个下桥臂电压检测电路561、562和563可采用上面描述的电路结构。下桥臂欠压保护电路57的结构请参见图6。如图6所示,下桥臂欠压保护电路57包括三个比较器0P31、0P32和0P33,分别与三个下桥臂电压检测电路561、562和563的输出连接。即三个下桥臂电压检测电路561、562和563输出的电压检测信号分别输入至比较器0?31、0?32和0?33的负端,比较器0P31、0P32和0P33的正端输入参考电压,参考电压等于IGBT管的安全阈值。三个比较器0P31、0P32和0P33的输出连接到与门P5。
[0123]当三个下桥臂电压检测电路561、562和563输出的电压检测信号中至少有一个电压检测信号大于安全阈值,即表示下桥臂IGBT管551、552、553中至少有一个IGBT管处于线性导通状态,则相应的比较器0P31、0P32、0P33的输出端中至少有一个输出低电平信号(第一信号),与门P5的输出也变为低电平信号,即欠压保护控制信号。如上所述,三个驱动电路(U相下桥臂驱动电路581、V相下桥臂驱动电路582和W相下桥臂驱动电路583)均与欠压保护电路53相连,因此,当欠压保护电路53产生欠压保护控制信号时,三个驱动电路(U相下桥臂驱动电路581、V相下桥臂驱动电路582和W相下桥臂驱动电路583)均关闭。
[0124]当三个下桥臂电压检测电路561、562和563输出的电压检测信号均小于安全阈值时,则三个比较器0P31、0P32、0P33的输出端均输出高电平信号(第二信号),与门P5的输出也仍为高电平信号,与之相连的三个驱动电路(U相下桥臂驱动电路581、V相下桥臂驱动电路582和W相下桥臂驱动电路583)均不关闭,正常响应驱动电路的输入信号。
[0125]在与门P5的输出端还串联有两个反相器P6、P7,电容C2的一端连接在这两个反相器P5、P6之间,另一端接地。反相器P6、P7和电容C2的作用与图3所示的反相器P3、P4和电容C2相同,在此不再赘述。
[0126]图5所示功率模块的所有部件,在实际制作时,可以全部封装一个电路中。
【主权项】
1.一种IGBT管保护方法,包括以下步骤: a)检测IGBT管的集电极-发射极电压; b)当所述IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高于一安全阈值时,产生欠压保护控制信号;以及 c)所述欠压保护控制信号关闭一驱动电路,使所述IGBT管截止。2.如权利要求1所述的IGBT管保护方法,其特征在于, 所述步骤a)还包括根据所述集电极-发射极电压,产生电压检测信号; 所述步骤b)包括当所述电压检测信号表示所述IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高于所述安全阈值时,产生欠压保护控制信号。3.如权利要求2所述的IGBT管保护方法,其特征在于,所述产生电压检测信号的步骤包括: al)在所述IGBT管截止时,输出表示所述IGBT管截止的所述电压检测信号;a2)在所述IGBT管的集电极-发射极电压高于所述安全阈值时,输出表示所述IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高于所述安全阈值的所述电压检测信号; a3)在所述IGBT管的集电极-发射极电压不高于所述安全阈值时,输出表示所述IGBT管进入饱和导通的所述电压检测信号。4.如权利要求1、2或3所述的IGBT管保护方法,其特征在于,所述安全阈值大于或等于所述IGBT管集电极-发射极的饱和电压。5.如权利要求4所述的IGBT管保护方法,其特征在于,所述安全阈值等于所述IGBT管集电极-发射极的I.5倍。6.一种IGBT管保护电路,包括: 欠压保护控制信号产生电路,检测一IGBT管的集电极-发射极电压,当所述IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高于一安全阈值时,产生欠压保护控制信号; 驱动电路,与所述欠压保护控制信号产生电路耦接,根据所述欠压保护控制信号,关闭所述驱动电路,使所述IGBT管截止。7.如权利要求6所述的IGBT管保护电路,其特征在于,欠压保护控制信号产生电路包括: 电压检测电路,检测所述IGBT管的集电极-发射极电压,在所述IGBT管截止时,输出表示所述IGBT管截止的电压检测信号;在所述IGBT管的集电极-发射极电压高于所述安全阈值时,输出表示所述IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高于所述安全阈值的所述电压检测信号;在所述IGBT管的集电极-发射极电压不高于所述安全阈值时,输出表示所述IGBT管进入饱和导通的所述电压检测信号;以及 欠压保护电路,接收所述电压检测信号,当所述电压检测信号表示所述IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高于所述安全阈值时,产生欠压保护控制信号。8.如权利要求7所述的IGBT管保护电路,其特征在于,所述电压检测电路包括: 高压隔离电路,其输入端连接到所述IGBT管的集电极与发射极,并输出差分电压信号;所述IGBT管导通时,正常传输所述IGBT管的集电极-发射极电压;所述IGBT管截止时,将所述IGBT管集电极-发射极间的高电压转换为低电压; 差分减法电路,与所述高压隔离电路耦接,接收所述高压隔离电路输出的差分电压信号,对差分电压信号进行减法处理后,输出电压压差;以及 电压选择电路,其输入端接收所述IGBT管的驱动信号,其输出端与所述差分减法电路相连,当所述驱动信号表示所述IGBT管处于截止状态时,则所述电压选择电路使所述差分减法电路的输出端输出低于所述安全阈值的电压信号作为电压检测信号,表示所述IGBT管工作于截止状态;当所述驱动信号表示所述IGBT管处于导通状态时,则所述电压选择电路使所述差分减法电路的输出端输出所述IGBT管的集电极-发射极电压信号作为电压检测信号。9.如权利要求8所述的IGBT管保护电路,其特征在于,所述欠压保护电路包括一比较器,所述比较器的一个输入端与所述电压选择电路的输出端相连,所述比较器的另一个输入端接收一参考电压;当所述电压检测信号大于所述参考电压时,所述比较器输出欠压保护控制信号,以关闭所述驱动电路;其中所述参考电压等于所述安全阈值。10.如权利要求6、7、8或9所述的IGBT管保护电路,其特征在于,所述安全阈值大于或等于所述IGBT管集电极-发射极的饱和电压。11.如权利要求10所述的IGBT管保护电路,其特征在于,所述安全阈值等于所述IGBT管集电极-发射极的1.5倍。12.—种功率模块,包括: 三个上桥臂IGBT管; 三个上桥臂欠压保护控制信号产生电路,与所述三个上桥臂IGBT管耦接,分别检测三个所述上桥臂IGBT的集电极-发射极电压,当相应的所述上桥臂IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高于一安全阈值时,产生相应的上桥臂欠压保护控制信号; 三个上桥臂驱动电路,分别连接在三个所述上桥臂IGBT管与三个所述上桥臂欠压保护控制信号产生电路之间,根据相应的所述上桥臂欠压保护控制信号,关闭相应的所述上桥臂驱动电路,使相应的所述上桥臂IGBT管截止; 三个下桥臂IGBT管; 三个下桥臂欠压保护控制信号产生电路,与三个所述下桥臂IGBT管耦接,分别检测三个所述下桥臂IGBT的集电极-发射极电压,当相应的所述下桥臂IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高于一安全阈值时,产生相应的下桥臂欠压保护控制信号;以及 三个下桥臂驱动电路,分别连接在三个所述下桥臂IGBT管与三个所述下桥臂欠压保护控制信号产生电路之间,根据相应的所述下桥臂欠压保护控制信号,关闭相应的所述下桥臂驱动电路,使相应的所述下桥臂IGBT管截止。13.如权利要求12所述的功率模块,其特征在于,所述上桥臂欠压保护控制信号产生电路包括: 上桥臂电压检测电路,检测相应所述上桥臂IGBT管的集电极-发射极电压,在相应所述上桥臂IGBT管截止时,输出表示相应所述上桥臂IGBT管截止的上桥臂电压检测信号;在相应所述上桥臂IGBT管的集电极-发射极电压高于所述安全阈值时,输出表示相应所述上桥臂IGBT管在导通时其所述集电极-发射极电压高于所述安全阈值的所述上桥臂电压检测信号;在相应所述上桥臂IGBT管的集电极-发射极电
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