专利名称：一种智能igbt的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种绝缘栅双极型晶体管，通称为IGBTansulatedGate Bipolar Transistor)，特别涉及一种具有智能保护的IGBT，属于IGBT的改进技术领域。
背景技术：
常规的IGBT可见图1，可看作是一个简单的晶体管，由G极输入信号，控制C极与 E极的截止与开通。此电子器件没有任何保护功能，因此抗干扰能力非常差，在使用过程中 发生任何一些异常如超温、过流、过压、欠压等状况都有可能烧坏而失效。现在也出现了具 有保护功能的IGBT，IGBT保护的技术方案一般是在IGBT的外围电路中加入各种保护电路， 但这种外围保护电路的灵敏度不高，且电路连接关系复杂、涉及较多昂贵的电子元器件，因 此往往因成本高昂而难以真正有效应用。
实用新型内容本实用新型的目的在于考虑现有技术的不足，提供一种成本低廉、安全可靠、内部 具备智能保护模块的IGBT。本实用新型的技术方案是一种智能IGBT，其特征在于包括电源电路(1)、C极过 压侦测电路O)、温度侦测电路(3)、E极过流侦测电路G)、输入过压欠压侦测电路(5)、驱 动控制IGBT电路(6)，所述电源电路⑴输入端分别与C极引脚和G极引脚连接，C极过 压侦测电路( 输入端连接C极引脚、温度侦测电路(3)、E极过流侦测电路的输入端 分别连接E极引脚、输入过压欠压侦测电路(5)的输入端连接G极引脚，C极过压侦测电路 O)、温度侦测电路(3)、E极过流侦测电路G)、输入过压欠压侦测电路(5)的输出端连接 驱动控制IGBT电路(6)输入端。所述驱动控制IGBT电路(6)，包括逻辑或门U4、逻辑与门U5、比例晶体管Q1，逻辑 或门U4的输出端Y连接逻辑与门U5的输入端B，逻辑与门U5的输入端A连接G极引脚，输 出端Y连接比例晶体管Ql的基极，比例晶体管Ql的栅极连接C极引脚，发射极接地。所述C极过压侦测电路(2)包括电阻R1、电阻R2、比较器U3、逻辑非门U2、RS锁 存器TO，比较器U3的正输入端分别连接电阻Rl与R2，负输入端连接参考电压ref3，输出端 连接逻辑非门U2的输入端A以及RS锁存器U6的输入端S ；电阻Rl另一端连接C极引脚， 电阻R2的另一端接地；RS锁存器TO的输入端R接收输入过压欠压侦测电路( 输出的比 较信号，输出端S连接驱动控制IGBT电路(6)中逻辑或门U4的输入端A。所述电源电路(1)包括电阻R6、二极管D1、二极管D2、恒流源U12、电源U1，电阻 R6 一端连接C极引脚，另一端连接恒流源U12输入端，恒流源U12输出端连接二极管Dl正 极，二极管D2的正极与G极引脚连接，二极管Dl与二极管D2的负极分别连接电源Ul，恒流 源U12的控制端连接C极过压侦测电路(2)中逻辑非门U2的输出端。所述温度侦测电路C3)包括热敏元件NTC、比较器Ull和电阻R3，热敏元件NTC — 端连接电源VCC，另一端分别连接于电阻R3 —端以及比较器Ull的正输入端，电阻R3另一端接地，比较器Ull的输出端连接驱动控制IGBT电路(6)中逻辑或门U4的输入端D。所述E极过流侦测电路(4)包括比较器U8、电阻R5，比较器U8的正输入端连接驱 动控制IGBT电路(6)中的比例晶体管Q1，负输入端接参考电压ref2，输出端连接驱动控制 IGBT电路(6)中逻辑或门U4输入端E ；电阻R5 —端连接比较器U8的正输入端，另一端接 地。于所述输入过压欠压侦测电路( 包括窗口比较器U7、比较器U9和RS锁存器 U10,窗口比较器U7的正输入端连接参考电压ref4，负输入端连接G极引脚，输出端分别连 接RS锁存器UlO的输入端R、C极过压侦测电路O)中RS锁存器U6的输入端R以及驱动 控制IGBT电路(6)中逻辑或门U4的输入端B ；比较器U9的正输入端连接G极引脚，负输 入端连接参考电压ref5，输出端连接RS锁存器UlO的S输入端；RS锁存器UlO的输出端Q 连接驱动控制IGBT电路(6)中逻辑或门U4的输入端C。其中，所述C极过压侦测电路O)的RS锁存器TO的输入端R连接输入过压欠压 侦测电路(5)中窗口比较器U7的输出端。本实用新型的工作原理为，电源电路由C与G极取得电压输入，经过转换得到系统 电源电压，C极过压侦测电路、温度侦测电路、E极过流侦测电路G)、输入过压欠压侦测电 路输出信号连接到驱动控制IGBT电路的输入端，驱动控制IGBT电路经过运算处理，以决定 开通或关闭IGBT。本实用新型的有益效果是，在不改变IGBT当前封装的情况下，在其内部规划设计 智能电路模块，在出现异常时及时关断IGBT，不仅省去了复杂的外围保护电路，且所加入 的电路模块设计简洁明了、布装简便，由于多用比较器、锁存器等常规IC组成，因此成本低 廉、易于实现，特别适用于电磁炉、开关电源或变频产品领域。
图1为现有IGBT器件的电路符号图。图2为本实用新型的电路框图。图3为本实用新型实施例的电路原理图。图4为本实用新型实施例的RS逻辑电路图。图5为本实用新型实施例的RS逻辑真值表。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式
作进一步说明。如图2、图3所示，一种智能IGBT，包括电源电路1、C极过压侦测电路2、温度侦测 电路3、E极过流侦测电路4、输入过压欠压侦测电路5、驱动控制IGBT电路6，其中电源电 路1的输入端分别与C极引脚和G极引脚连接，C极过压侦测电路2、温度侦测电路3及E 极过流侦测电路4、输入过压欠压侦测电路5的输入端分别连接C极引脚、E极引脚和G极 引脚，输出端连接驱动控制IGBT电路6输入端。具体来说，电源电路1包括电阻R6、二极管D1、二极管D2、恒流源U12、电源U1，电 阻R6 —端连接C极引脚，另一端连接恒流源U12输入端，恒流源U12输出端连接二极管Dl 正极，二极管D2的正极与G极引脚连接，二极管Dl与二极管D2的负极分别连接电源Ul，恒流源U12的控制端连接C极过压侦测电路2中逻辑非门U2的输出端。C极过压侦测电路2包括电阻R1、电阻R2、比较器U3、逻辑非门U2、RS锁存器U6， 比较器U3的正输入端分别连接电阻Rl与R2，负输入端连接参考电压ref3，输出端连接逻 辑非门U2的输入端A以及RS锁存器U6的输入端S ；电阻Rl另一端连接C极引脚，电阻R2 的另一端接地；RS锁存器U6的输入端R连接输入过压欠压侦测电路5中窗口比较器U7的 输出端，输出端S连接驱动控制IGBT电路6中逻辑或门U4的输入端A。温度侦测电路3包括热敏元件NTC、比较器Ul 1和电阻R3，热敏元件NTC —端连接 电源VCC，另一端分别连接于电阻R3 —端以及比较器Ull的正输入端，电阻R3另一端接地， 比较器Ull的输出端连接驱动控制IGBT电路6中逻辑或门U4的输入端D。E极过流侦测电路4包括比较器U8、电阻R5，比较器U8的正输入端连接驱动控制 IGBT电路6中的比例晶体管Q1，负输入端接参考电压ref2，输出端连接驱动控制IGBT电路 6中逻辑或门U4输入端E ；电阻R5 —端连接比较器U8的正输入端，另一端接地。输入过压欠压侦测电路5包括窗口比较器U7、比较器U9和RS锁存器U10，窗口比 较器U7的正输入端连接参考电压ref4，负输入端连接G极引脚，输出端分别连接RS锁存器 UlO的输入端R、C极过压侦测电路2中RS锁存器U6的输入端R以及驱动控制IGBT电路 6中逻辑或门U4的输入端B ；比较器W的正输入端连接G极引脚，负输入端连接参考电压 ref5，输出端连接RS锁存器UlO的S输入端；RS锁存器UlO的输出端Q连接驱动控制IGBT 电路6中逻辑或门U4的输入端C。驱动控制IGBT电路6，包括逻辑或门U4、逻辑与门TO、IGBT Q1，逻辑或门U4的输 出端Y连接逻辑与门U5的输入端B，逻辑与门U5的输入端A连接G极引脚，输出端Y连接 比例晶体管Ql的基极，比例晶体管Ql的栅极连接C极引脚，发射极接地。图4和图5分别为上述实施例输入过压欠压侦测电路中RS锁存器UlO的逻辑电 路图和RS逻辑真值表。通过以上电路的配置设计，IGBT内部形成一系列保护电路，对IGBT实时监控。 IGBT工作时一旦发生异常，内部电路立刻输出相应信号，马上关断IGBT，保护IGBT，待异常 消除后。IGBT仍可正常工作。相比较常规的IGBT，带内部保护模块的IGBT其可靠性与寿 命大幅提升，为IGBT的应用推广提供了更加坚实的保障。
权利要求1.一种智能IGBT，其特征在于包括电源电路(1)、C极过压侦测电路O)、温度侦测电 路(3)、E极过流侦测电路(4)、输入过压欠压侦测电路( 、驱动控制IGBT电路(6)，所述 电源电路(1)输入端分别与C极引脚和G极引脚连接，C极过压侦测电路( 输入端连接 C极引脚、温度侦测电路(3)、E极过流侦测电路的输入端分别连接E极引脚、输入过压 欠压侦测电路(5)的输入端连接G极引脚，C极过压侦测电路O)、温度侦测电路(3)、E极 过流侦测电路G)、输入过压欠压侦测电路(5)的输出端连接驱动控制IGBT电路(6)输入 端。
2.根据权利1所述的一种智能IGBT，其特征在于所述驱动控制IGBT电路(6)，包括逻 辑或门U4、逻辑与门U5、比例晶体管Q1，逻辑或门U4的输出端Y连接逻辑与门U5的输入端 B，逻辑与门U5的输入端A连接G极引脚，输出端Y连接比例晶体管Ql的基极，比例晶体管 Ql的栅极连接C极引脚，发射极接地。
3.根据权利2所述的一种智能IGBT，其特征在于所述C极过压侦测电路⑵包括电阻 R1、电阻R2、比较器U3、逻辑非门U2、RS锁存器U6，比较器U3的正输入端分别连接电阻Rl 与R2，负输入端连接参考电压ref3，输出端连接逻辑非门U2的输入端A以及RS锁存器U6 的输入端S ；电阻Rl另一端连接C极引脚，电阻R2的另一端接地；RS锁存器U6的输入端R 接收输入过压欠压侦测电路( 输出的比较信号，输出端S连接驱动控制IGBT电路(6)中 逻辑或门U4的输入端A。
4.根据权利3所述的一种智能IGBT，其特征在于所述电源电路⑴包括电阻R6、二极 管D1、二极管D2、恒流源U12、电源U1，电阻R6 —端连接C极引脚，另一端连接恒流源U12 输入端，恒流源U12输出端连接二极管Dl正极，二极管D2的正极与G极引脚连接，二极管 Dl与二极管D2的负极分别连接电源U1，恒流源U12的控制端连接C极过压侦测电路(2) 中逻辑非门U2的输出端。
5.根据权利2所述的一种智能IGBT，其特征在于所述温度侦测电路C3)包括热敏元件 NTC、比较器Ul 1和电阻R3，热敏元件NTC —端连接电源VCC，另一端分别连接于电阻R3 —端 以及比较器Ull的正输入端，电阻R3另一端接地，比较器Ull的输出端连接驱动控制IGBT 电路(6)中逻辑或门U4的输入端D。
6.根据权利2所述的一种智能IGBT，其特征在于所述E极过流侦测电路(4)包括比较 器U8、电阻R5，比较器U8的正输入端连接驱动控制IGBT电路(6)中的比例晶体管Q1，负 输入端接参考电压ref2，输出端连接驱动控制IGBT电路(6)中逻辑或门U4输入端E ；电阻 R5 一端连接比较器U8的正输入端，另一端接地。
7.根据权利3所述的一种智能IGBT，其特征在于所述输入过压欠压侦测电路( 包括 窗口比较器U7、比较器U9和RS锁存器U10，窗口比较器U7的正输入端连接参考电压ref4， 负输入端连接G极引脚，输出端分别连接RS锁存器UlO的输入端R、C极过压侦测电路(2) 中RS锁存器U6的输入端R以及驱动控制IGBT电路(6)中逻辑或门U4的输入端B ；比较 器U9的正输入端连接G极引脚，负输入端连接参考电压ref5，输出端连接RS锁存器UlO的 S输入端；RS锁存器UlO的输出端Q连接驱动控制IGBT电路(6)中逻辑或门U4的输入端 C0
8.根据权利7所述的一种智能IGBT，其特征在于所述C极过压侦测电路( 的RS锁 存器U6的输入端R连接输入过压欠压侦测电路(5)中窗口比较器U7的输出端。
9.根据权利1所述的一种智能IGBT，其特征在于所述电源电路(1)包括电阻R6、二极管D1、二极管D2、恒流源U12、电源U1，电阻R6 — 端连接C极引脚，另一端连接恒流源U12输入端，恒流源U12输出端连接二极管Dl正极，二 极管D2的正极与G极引脚连接，二极管Dl与二极管D2的负极分别连接电源Ul，恒流源U12 的控制端连接C极过压侦测电路(2)中逻辑非门U2的输出端；所述C极过压侦测电路( 包括电阻R1、电阻R2、比较器U3、逻辑非门U2、RS锁存器 U6,比较器U3的正输入端分别连接电阻Rl与R2，负输入端连接参考电压ref 3，输出端连 接逻辑非门U2的输入端A以及RS锁存器U6的输入端S ；电阻Rl另一端连接C极引脚，电 阻R2的另一端接地；RS锁存器TO的输入端R连接输入过压欠压侦测电路(5)中窗口比较 器U7的输出端，输出端S连接驱动控制IGBT电路(6)中逻辑或门U4的输入端A;所述温度侦测电路C3)包括热敏元件NTC、比较器Ull和电阻R3，热敏元件NTC—端连 接电源VCC，另一端分别连接于电阻R3 —端以及比较器Ull的正输入端，电阻R3另一端接 地，比较器Ull的输出端连接驱动控制IGBT电路(6)中逻辑或门U4的输入端D ；所述E极过流侦测电路(4)包括比较器U8、电阻R5，比较器U8的正输入端连接驱动控 制IGBT电路(6)中比例晶体管Q1，负输入端接参考电压ref2，输出端连接驱动控制IGBT 电路(6)中逻辑或门U4输入端E;电阻R5—端连接比较器U8的正输入端，另一端接地；所述输入过压欠压侦测电路( 包括窗口比较器U7、比较器U9和RS锁存器U10，窗口 比较器U7的正输入端连接参考电压ref4，负输入端连接G极引脚，输出端分别连接RS锁存 器UlO的输入端R、C极过压侦测电路O)中RS锁存器U6的输入端R以及驱动控制IGBT 电路(6)中逻辑或门U4的输入端B ；比较器U9的正输入端连接G极引脚，负输入端连接参 考电压ref5，输出端连接RS锁存器UlO的S输入端；RS锁存器UlO的输出端Q连接驱动控 制IGBT电路(6)中逻辑或门U4的输入端C ；所述驱动控制IGBT电路(6)，包括逻辑或门U4、逻辑与门U5、比例晶体管Q1，逻辑或门 U4的输出端Y连接逻辑与门U5的输入端B，逻辑与门U5的输入端A连接G极引脚，输出端 Y连接比例晶体管Ql的基极，比例晶体管Ql的栅极连接C极引脚，发射极接地。
专利摘要本实用新型涉及智能IGBT，包括电源电路、C极过压侦测电路、温度侦测电路、E极过流侦测电路、输入过压欠压侦测电路、驱动控制IGBT电路，电源电路输入端分别与C极引脚和G极引脚连接，C极过压侦测电路输入端连接C极引脚、温度侦测电路、E极过流侦测电路的输入端分别连接E极引脚、输入过压欠压侦测电路的输入端连接G极引脚，它们的输出端连接驱动控制IGBT电路输入端。本方案在不改变IGBT当前封装的情况下，在其内部设计智能电路模块，出现异常时及时关断IGBT，不仅省去了复杂的外围保护电路，且所加入的电路模块设计简洁明了、布装简便，由于多用比较器、锁存器等常规IC组成，因此成本低廉、易于实现，特别适用于电磁炉、开关电源或变频产品领域。
文档编号H03K17/567GK201928251SQ201020596858
公开日2011年8月10日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者洪尧枝, 谢波 申请人:佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司