用于高压充电电源逆变回路主开关电流检测保护的电路的制作方法

本实用新型涉及高压充电电源技术领域，尤其涉及一种用于高压充电电源逆变回路主开关电流检测保护的电路。

背景技术：

电容高压充电型电源一般采用开关逆变的形式，主要原理为先将220V市电整流，再利用逆变技术将整流后的直流电变成交流电，然后经过高压变压器升压，最后通过高压整流后对高压电容进行充电。开关器件通常采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降两方面的优点，因此开关逆变式充电电源的逆变回路主开关多采用IGBT模块。

当通过IGBT的电流过大时，IGBT会发生过电流损坏，主要有如下三种:

①锁定效应。IGBT 为复合器件,其内有一个寄生晶闸管,在规定的漏极电流范围内, NPN 的正偏压不足以使 NPN 晶体管导通,当漏极电流大到一定程度时,这个正偏压足以使NPN晶体管开通，进而使 NPN 或PNP晶体管处于饱和状态, 于是寄生晶闸管开通, 栅极失去了控制作用,便发生了锁定效应。IGBT发生锁定效应后,集电极电流过大,造成了过高的功耗而导致器件损坏。

②长时间过流运行。IGBT模块长时间过流运行是指 IGBT 的运行指标达到或超出 RBSOA (反偏安全工作区)所限定的电流安全边界(如选型失误、安全系数偏小等),出现这种情况时, 电路必须能在电流到达 RBSOA 限定边界前立即关断器件,才能达到保护器件的目的。

③短路超时 (>10us)。短路超时是指 IGBT 所承受的电流值达到或超出SCSOA (短路安全工作区)所限定的最大边界,比如4-5倍额定电流时,必须在10us 之内关断IGBT。如果此时IGBT所承受的最大电压也超过器件标称值, IGBT必须在更短的时间内被关断。

所以对电路中通过IGBT的电流检测是十分必要的，确保开关主回路的正常工作。

技术实现要素：

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于高压充电电源逆变回路主开关电流检测保护的电路。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于高压充电电源逆变回路主开关电流检测保护的电路，包括有端口ST1、电压跟随器U1、电位器W1、比较器U2、光耦OC1、或非门U3和D触发器U4，霍尔传感器将检测到的流经IGBT管的电流转化成电压信号，从端口ST1输入电路中，经过电压跟随器U1进行阻抗变换，电压跟随器U1的输出信号送至比较器U2的同相输入端2号脚，比较器U2的反向输入端接电位器W1的中心抽头，电位器W1两端分别接电源VCC和地GND；比较器U2输出端接光耦OC1的2号脚，其1号脚接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电源VCC，光耦OC1的隔离侧5号脚接电源VCC0，4号脚分别接电阻R2的一端和或非门U3的11号脚，电阻R2的另一端接地；或非门U3的输出端1号脚接到D触发器U4的2号脚，同时接电阻R3、R4和电容C1组成的RC滤波网络然后接U4的3号脚；D触发器U4的1号脚接R5、电阻R6和电容C2组成的RC滤波网络，电阻R5一端接电源VCC0，电阻R6和电容C2的一端接地GND0， D触发器U4的5号脚接电阻R7进行信号的输出。

所述的光耦OC1的型号为CNY17F-3。

所述的电压跟随器U1的型号为LM358；比较器U2的型号为LM311的；或非门U3的型号为74HC4078；D触发器U4的型号为74ls74。

本实用新型的优点是：本实用新型使用了光耦隔离，可以有效的将取样信号端的电源和地与逻辑控制端的电源和地隔离开，避免电磁干扰；使用多路或非门结构，满足多路信号采集使用；D触发器的信号输入端和复位端均采用RC电路延迟上升沿的结构，起到防止逻辑器件误动作和上电自复位的功能。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于高压充电电源逆变回路主开关电流检测保护的电路，霍尔传感器将检测到的流经IGBT管的电流转化成电压信号，从ST1端口输入电路中；首先经过运放U1搭建的电压跟随器，进行阻抗的变换；电压跟随器U1的输出信号送至集电极开路型比较器U2的同相输入端2号脚，U2的反向输入端接电位器W1的中心抽头，W1两端分别接电源VCC和地GND；比较器输出端接光耦OC1的2号脚，其1号脚接电阻R1接电源VCC；光耦OC1的隔离侧5号脚接电源VCC0，4号脚接电阻R2接地同时信号送多输入或非门U3的11号脚；U3的多路输入脚还可以接其他的检测信号，多种信号共同对该芯片输出作用；或非门U3的输出端1号脚接到D触发器U4的2号脚；同时接电阻R3、R4和C1组成的RC滤波网络然后接U4的3号脚，该RC网络起到延迟信号上升沿的作用，使得U4的3号脚接收到的上升沿晚于2号脚获得的上升沿；D触发器U4的1号脚接R5、R6和C2组成的RC滤波网络，R5一端接电源VCC0，R6和C2的一端接地GND0，这样U4的1号脚在上电过程中会获得一个延时上电，起到对芯片U4的复位作用；D触发器U4的5号脚接电阻R7进行最终信号的输出，后端的单片机系统接收到控制信号后进行相应处理。

所述的光耦OC1的型号为CNY17F-3。

所述的电压跟随器U1的型号为LM358；比较器U2的型号为LM311的；或非门U3的型号为74HC4078；D触发器U4的型号为74ls74。