一种绝缘栅双极型晶体管的过流保护电路的制作方法

本属于实用新型属于半导体技术领域，特别涉及一种绝缘栅双极型晶体管的过流保护电路。

背景技术：

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)具有驱动简单、稳定性好等优点，广泛应用于各种电源产品中。IGBT通常在大功率、环境多变的条件下工作，并且在功率变换中起着关键作用，同时也容易发生IGBT短路烧毁事故，因此，IGBT的过流保护直接关系各种电源产品的安全和使用寿命。

目前，可以通过电流霍尔采集三相线的电流输入至DSP对IGBT的过流进行软件保护，但是，电流霍尔采样后送进DSP处理周期长，如果IGBT工作在10KHz开关频率下，其处理周期大约需要100uS，因此，软件保护存在延时。

此外，还可以通过驱动芯片检测IGBT压降Vce进行硬件保护，如图1所示，当恒定电流I经过电阻R时，通过电阻R和IGBT发射极之间的压降Vout获取IGBT压降Vce为：Vce＝Vout-I*R-Vd，通过驱动芯片检测Vce并且在Vce大于芯片设定的保护值时，驱动芯片关断IGBT，使IGBT获得保护，但是，IGBT压降Vce受温度影响较大，导致IGBT过流保护效果不好。

综述所述，现有的IGBT过流保护存在软件保护延时和硬件保护时IGBT压降Vce受温度影响而导致IGBT过流时无法获得快速准确保护的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种绝缘栅双极型晶体管的过流保护电路，旨在解决现有技术中存在现有的IGBT过流保护存在软件保护延时和硬件保护时IGBT压降Vce受温度影响而导致IGBT过流时无法获得快速准确保护的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种绝缘栅双极型晶体管的过流保护电路，所述过流保护电路包括驱动单元、分流单元及IGBT单元；

所述IGBT单元的第一输出端和所述分流单元的第一端共接至所述驱动单元的第一输入端，所述IGBT单元的第二输出端和所述分流单元的第二端共接至所述驱动单元的第二输入端，所述驱动单元的第一输出端和第二输出端分别连接所述IGBT单元的输入端和控制端；

当所述IGBT单元处于工作状态时，所述驱动单元检测所述分流单元两端的电压获取经过所述分流单元的电流值，根据所述电流值获取所述IGBT的输入电流，当所述输入电流大于参考电流时，所述驱动单元控制所述IGBT单元关断以保护所述IGBT单元。

进一步的，所述IGBT单元包括IGBT和第一电阻，所述IGBT包括第一发射极、第二发射极、集电极以及栅极，所述第一发射极和所述第二发射极共接；

所述IGBT的集电极和栅极分别为所述IGBT单元的输入端和控制端，所述IGBT的第一发射极为所述IGBT单元第一输出端，所述IGBT的第二发射极与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端为所述IGBT单元的第二输出端。

进一步的，所述分流单元包括第二电阻，所述第二电阻的第一端和第二端分别为所述分流单元的第一端和第二端。

进一步的，所述过流保护电路还包括比较单元和锁存单元；所述比较单元的输入端与工作电压连接，所述比较单元的输出端与所述锁存单元的输入端连接，所述锁存单元的输出端与所述驱动单元的第一输入端连接；

所述比较单元与工作电压接通后，所述比较单元将所述工作电压与参考电压进行比较，当所述工作电压大于所述参考电压时向所述锁存单元输出电压信号进行锁存，所述锁存单元向所述驱动单元输出故障信号。

进一步的，所述锁存单元包括所述CPLD逻辑控制芯片，所述CPLD逻辑控制芯片的输入端和输出端分别为所述锁存单元的输入端和输出端。

进一步的，所述过流保护电路还包括滤波单元，所述滤波单元的第一端与所述驱动单元的第一输出端连接，所述滤波单元的第二端与所述IGBT单元的输入端连接；

所述滤波单元对所述工作电压进行滤波处理。

进一步的，所述滤波单元包括第三电阻和电容；

所述第三电阻的第一端和所述电容的第一端共接形成所述滤波单元的第一端，所述第三电阻的第二端为所述滤波单元的第二端，所述电容的第二端连接地。

进一步的，所述过流保护电路还包括防逆流单元，所述防逆流单元的第一端与所述滤波单元的第二端连接，所述防逆流单元的第二端与所述IGBT单元的输入端连接；

所述防逆流单元用于防止所述IGBT单元逆流。

进一步的，所述防逆流单元包括二极管，所述二极管的阳极和阴极分别为所述防逆流单元的第一端和第二端。

进一步的，所述驱动单元为驱动芯片，所述驱动芯片的第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一输出端及第二输出端分别为所述驱动单元的第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一输出端及第二输出端。

本实用新型提供的绝缘栅双极型晶体管的过流保护电路的有益效果在于，当IGBT单元处于工作状态时，驱动单元通过检测分流单元两端的电压获取经过分流单元的电流值，并根据电流值获取IGBT的输入电流，当输入电流大于参考电流时，驱动单元控制IGBT单元关断以保护IGBT单元，该过流保护电路通过新增分流单元以便实时采集IGBT单元的输入电流，从而不需要根据IGBT Vce压降特性来获取IGBT单元的输入电流，能更真实的反应IGBT的输入电流，提高了IGBT过流保护的准确性，解决了现有技术中存在现有的IGBT过流保护存在软件保护延时和硬件保护时IGBT压降Vce受温度影响而导致IGBT过流时无法获得快速准确保护的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术所提供的绝缘栅双极型晶体管的过流保护电路的电路结构示意图；

图2是本实用新型一实施例所提供的绝缘栅双极型晶体管的过流保护电路的电路结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例所提供的绝缘栅双极型晶体管的过流保护电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图2示出了本实用新型实施例所提供的绝缘栅双极型晶体管的过流保护电路，为了便于说明，仅示出与本实施例相关的部分，详述如下：

如图2所示，本实用新型实施例所提供的过流保护电路，用于对绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)的过流进行保护，该过流保护电路包括驱动单元300、分流单元200及IGBT单元100。

其中，IGBT单元100的第一输出端和分流单元200的第一端共接至驱动单元300的第一输入端，IGBT单元100的第二输出端和分流单元200的第二端共接至驱动单元300的第二输入端，驱动单元300的第一输出端和第二输出端分别连接IGBT单元100的输入端和控制端。

具体的，当IGBT单元100处于工作状态时，驱动单元300检测分流单元200两端的电压获取经过分流单元200的电流值，根据电流值获取IGBT的输入电流，当输入电流大于参考电流时，驱动单元300控制IGBT单元100关断以保护IGBT单元100。

如图2所示，本实用新型实施例所提供的过流保护电路中的IGBT单元100包括IGBT和第一电阻R1，IGBT包括第一发射极、第二发射极、集电极以及栅极，第一发射极和第二发射极共接。

其中，IGBT的集电极和栅极分别为IGBT单元100的输入端和控制端，IGBT的第一发射极为IGBT单元100第一输出端，IGBT的第二发射极与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端为IGBT单元100的第二输出端。

如图2所示，本实用新型实施例所提供的过流保护电路中的分流单元200包括第二电阻R2。

其中，第二电阻R2的第一端和第二端分别为分流单元200的第一端和第二端。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，根据电流值获取IGBT的输入电流指的是第二电阻R2与第一电阻R1按两者的阻值比例进行分配，通过驱动单元检测第二电阻R2两端的电压获取经过第二电阻R2的电流，从而获取IGBT的输入电流。

本实用新型提供的绝缘栅双极型晶体管的过流保护电路的有益效果在于，当IGBT单元处于工作状态时，驱动单元通过检测分流单元两端的电压获取经过分流单元的电流值，并根据电流值获取IGBT的输入电流，当输入电流大于参考电流时，驱动单元控制IGBT单元关断以保护IGBT单元，该过流保护电路通过新增分流单元以便实时采集IGBT单元的输入电流，从而不需要根据IGBT Vce压降特性来获取IGBT单元的输入电流，能更真实的反应IGBT的输入电流，在快速对IGBT过流进行保护的同时提高了IGBT过流保护的准确性。

进一步的，作为本实用新型一优选实施方式，如图3所示，本实用新型实施例所提供的过流保护电路还包括比较单元400和锁存单元500。

其中，比较单元400的输入端与工作电压连接，比较单元400的输出端与锁存单元500的输入端连接，锁存单元500的输出端与驱动单元300的第一输入端连接。

具体的，比较单元400与工作电压接通后，比较单元400将工作电压与参考电压进行比较，当工作电压大于参考电压时向锁存单元500输出电压信号进行锁存，锁存单元500向驱动单元300输出故障信号。

如图3所示，本实用新型实施例所提供的过流保护电路中的锁存单元500包括CPLD逻辑控制芯片，CPLD逻辑控制芯片的输入端和输出端分别为锁存单元500的输入端和输出端。

进一步的，作为本实用新型一优选实施方式，如图3所示，本实用新型实施例所提供的过流保护电路还包括滤波单元600。

其中，滤波单元600的第一端与驱动单元300的第一输出端连接，滤波单元600的第二端与IGBT单元100的输入端连接。

具体的，滤波单元600对工作电压进行滤波处理。

如图3所示，本实用新型实施例所提供的过流保护电路中的滤波单元600包括第三电阻R3和电容C。

其中，第三电阻R3的第一端和电容C的第一端共接形成滤波单元600的第一端，第三电阻R3的第二端为滤波单元600的第二端，电容R3的第二端连接地。

需要说明的是，在本实施例中，滤波单元600还可以由多个电容C串联或者并联实现。

进一步的，作为本实用新型一优选实施方式，如图3所示，本实用新型实施例所提供的过流保护电路还包括防逆流单元700。

其中，防逆流单元700的第一端与滤波单元600的第二端连接，防逆流单元700的第二端与IGBT单元100的输入端连接；

具体的，防逆流单元700用于防止IGBT单元100逆流。

如图3所示，本实用新型实施例所提供的过流保护电路中的防逆流单元700包括二极管D。

其中，二极管D的阳极和阴极分别为防逆流单元700的第一端和第二端。

如图3所示，本实用新型实施例所提供的过流保护电路中的驱动单元300为驱动芯片。

其中，驱动芯片的第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一输出端及第二输出端分别为驱动单元300的第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一输出端及第二输出端。

在本实施例中，通过新增电流霍尔采样后的锁存单元和在IGBT发射极新增分流引脚以连接分流电阻，驱动单元实时检测分流电阻两端的电压值获取经过分流电阻的电流，从而获取经过IGBT的工作电流，使得在IGBT过流时，驱动单元关断IGBT，以使IGBT过流时获得快速准确保护，此外，锁存单元对输入的工作电压进行锁存以切断IGBT与外部输入电路的连接，从而使IGBT过流时获得双重硬件保护。

下面以图3所示的电路为例对本实用新型的IGBT的过流保护电路的工作原理进行说明，详述如下：

如图3所示，当IGBT处于工作状态时，驱动芯片实时检测第二电阻R2两端的电压获取经过第二电阻R2的电流值，由于第一电阻R1与第二电阻R2并联，第一电阻R1与第二电阻R2两端电压相等，使得经过第一电阻R1和第二电阻R2的电流按两者的阻值分配，从而获取经过第一电阻R1的电流，即为IGBT的输入电流。

当IGBT的输入电流大于参考电流时，驱动芯片控制IGBT关断以快速保护IGBT。另外，比较单元也将工作电压与参考电压进行比较，在工作电压大于参考电压时向CPLD逻辑控制芯片输出电压信号进行锁存，以切断IGBT与输入电路的连接，同时CPLD逻辑控制芯片向驱动芯片输出故障信号，以确保IGBT关断。

本实用新型实施例提供的绝缘栅双极型晶体管的过流保护电路，当IGBT单元处于工作状态时，驱动单元通过检测分流单元两端的电压获取经过分流单元的电流值，并根据电流值获取IGBT的输入电流，当输入电流大于参考电流时，驱动单元控制IGBT单元关断以保护IGBT单元，此外，锁存单元对输入电压信号进行锁存以切断IGBT单元与外部输入电路的连接，该过流保护电路通过新增分流单元以便实时采集IGBT单元的输入电流，从而不需要根据IGBT Vce压降特性来获取IGBT单元的输入电流，能更真实的反应IGBT的输入电流，在快速对IGBT过流进行保护的同时提高了IGBT过流保护的准确性，解决了现有技术中存在现有的IGBT过流保护存在软件保护延时和硬件保护时IGBT压降Vce受温度影响而导致IGBT过流时无法获得快速准确保护的问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。