一种变频器及其IGBT短路保护电路的制作方法

本实用新型属于电路保护技术领域，尤其涉及一种变频器及其IGBT短路保护电路。

背景技术：

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。目前在大功率变频装置(变频器、伺服控制器)中多采用单管IGBT或是IGBT模组作为逆变电路的主要器件，因此IGBT的驱动和保护成为大功率变频装置可靠工作的关键。现有技术在大功率变频装置的IGBT驱动方面采用IGBT短路保护芯片进行短路保护，然而，采用IGBT短路保护芯片进行短路保护会提高成本。因此，现有技术存在成本高的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种变频器及其IGBT短路保护电路，旨在解决现有的IGBT短路保护电路中采用IGBT短路保护芯片进行短路保护而存在的成本高的问题。

本实用新型提供了一种IGBT短路保护电路，与变频器中的主控制器连接，所述主控制器对所述变频器中的IGBT电路进行通断控制，所述IGBT电路的输出端连接直流电源的负输出端；

所述IGBT短路保护电路包括：信号采样单元、信号处理单元以及信号隔离单元；

所述信号采样单元的输入端与所述信号处理单元的电源端共同连接直流电源的正输出端，所述信号采样单元的输出端与所述信号处理单元的输入端及所述IGBT电路连接，所述信号处理单元的输出端和回路端分别与所述信号隔离单元的电输入端和电输出端连接，所述信号隔离单元的信号输出端连接所述主控制器；

所述信号采样单元对所述IGBT电路进行电流采样，当所述IGBT电路短路时，所述信号采样单元将通过电流采样所得到采样信号输出至所述信号处理单元；所述信号处理单元根据所述采样信号通过所述信号隔离单元输出关断控制信号，使所述主控制器控制所述IGBT电路中的IGBT关断。

本实用新型还提供了一种变频器，包括主控制器和IGBT电路，所述变频器还包括上述的IGBT短路保护电路。

本实用新型提供的IGBT短路保护电路通过信号采样单元对IGBT电路进行电流采样，在IGBT电路短路的情况下，信号采样单元会采集电流信号并输出电压信号至信号处理单元，信号处理单元对信号进行处理以使信号隔离单元输出关断控制信号至主控制器，控制IGBT电路中的IGBT关断，通过控制IGBT关断，避免IGBT烧坏损毁，从而有效的保护IGBT电路。本实用新型所提供的IGBT短路保护电路具有电路简单和成本低的优点。

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是本实用新型实施例提供的IGBT短路保护电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的IGBT短路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。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的单元，而是可选地还包括没有列出的单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

本实用新型实施例为了解决现有的IGBT短路保护电路成本高的问题，提供了一种变频器及其IGBT短路保护电路，IGBT短路保护电路通过信号采样单元对IGBT电路进行电流采样，在IGBT电路短路的情况下，信号采样单元会采集电流信号并输出电压信号至信号处理单元，信号处理单元对信号进行处理以使信号隔离单元输出关断控制信号至主控制器，控制IGBT电路中的IGBT关断，通过控制IGBT关断，避免IGBT烧坏损毁，从而有效的保护IGBT电路。本实用新型所提供的IGBT短路保护电路具有电路简单和成本低的优点。其中，IGBT电路是指变频器中包括IGBT及其外围器件的电路。

为了具体说明上述变频器及其IGBT短路保护电路，以下结合具体实施例进行详细说明：

图1示出了本实用新型实施例提供的IGBT短路保护电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本实用新型实施例提供的IGBT短路保护电路10，与变频器中的主控制器20连接，主控制器20对变频器中的IGBT电路30进行通断控制，IGBT电路20的输出端连接直流电源的负输出端Vin-；IGBT短路保护电路10包括：信号采样单元101、信号处理单元102以及信号隔离单元103。

信号采样单元101的输入端与信号处理单元102的电源端共同连接直流电源的正输出端Vin+，信号采样单元101的输出端与信号处理单元102的输入端及IGBT电路30的输入端连接，信号处理单元102的输出端和回路端分别与信号隔离单元103的电输入端和电输出端连接，信号隔离单元103的信号输出端连接主控制器20。

信号采样单元101对IGBT电路30进行电流采样，当IGBT电路30短路时，信号采样单元101将通过电流采样所得到采样信号输出至信号处理单元102；信号处理单元102对该采样信号进行处理，并通过信号隔离单元103输出关断控制信号使主控制器20控制IGBT电路30中的IGBT关断。

图2示出了本实用新型实施例提供的IGBT短路保护电路的电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

如图2所示，作为本实用新型一实施例，信号采样单元101包括第一电阻R1和第一电容C1。

第一电阻C1的第一端为信号采样单元101的输入端，第一电阻R1的第一端连接第一电容C1的第一端，第一电阻R1的第二端连接第一电容C1的第二端，第一电容C1的第二端为信号采样单元101的输出端。

信号处理单元102包括：第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一稳压二极管ZD1、第二稳压二极管ZD2、开关管Q1、信号处理芯片U1和第一电解电容C7。

第二电容C2的第一端为信号处理单元102的电源端，第二电阻R2的第一端为信号处理单元102的输入端，第二电容C2的第二端接第二电阻R2的第二端，第二电阻R2的第二端接信号处理芯片U1的第一输入端IN1，信号处理芯片的第一受控端CT1、第二受控端CT2以及第一输出端OUT1共同连接第三电阻R3的第一端，第三电阻R3的第二端接地，第三电容C1的第一端与第三电阻R3的第一端连接，第三电容C3的第二端与第三电阻R3的第二端连接，第五电阻R5的第一端连接第二电容C2的第一端，第五电阻R5的第二端和调节端共接于信号处理芯片U1的第二输入端IN2，第六电阻R6的第一端与信号处理芯片的第二输出端OUT2连接，第六电阻R6的第二端与第三电容C3的第二端连接，第五电容C5的第一端与第六电阻R6的第一端连接，第五电容C5的第二端与第六电阻R6的第二端连接，开关管Q1的受控端与第五电容C5的第一端连接，开关管Q1的输出端与第二稳压二极管ZD2的负极连接，开关管Q1的输入端与第七电阻R7的第二端连接，第二稳压二极管ZD2的正极与第五电容C5的第二端连接，第七电阻R7的第一端与第四电阻R4的第二端连接，第四电容C4的第一端与第五电阻R5的第一端连接，第四电容C4的第二端与第四电阻R4的第二端连接，第四电阻R4的第一端与第四电容C4的第一端连接，第四电阻R4的第一端为信号处理单元102的输出端，第四电阻R4的第二端为信号处理单元102的回路端，第一稳压二极管ZD1的负极接第二电容C2的第一端，第一稳压二极管ZD1的负极与第一电解电容C7的正极连接，第一稳压二极管ZD1的正极接地，第一电解电容C7的负极连接第一稳压二极管ZD1的正极。其中，第五电阻R5为可调电阻。

具体的，上述开关管Q1为NPN型三极管，NPN型三极管的基极为开关管Q1的受控端，NPN型三极管的发射极为开关管Q1的输出端，NPN型三极管的集电极为开关管Q1的输入端。

具体的，上述信号处理芯片是型号为BC857BS的芯片。

信号隔离单元103包括光电耦合器U2、第六电容C6以及第八电阻R8。

光电耦合器U2中发光二极管的阳极为信号隔离单元103的电输入端，光电耦合器U2中发光二极管的阴极为信号隔离单元103的电输出端，光电耦合器U2中光敏三极管的集电极连接第六电容C6的第一端，光电耦合器U2中光敏三极管的发射极连接第六电容C6的第二端，第六电容C6的第二端接地，第八电阻R8的第一端接电源VCC，第八电阻R8的第二端与第六电容C6的第一端的共接点作为信号隔离单元103的输出端。需要说明的是，在实际应用中，上述光电耦合器可以是型号为PS817的光电耦合器。

以下结合工作原理和图2对上述IGBT短路保护电路作进一步说明：

当IGBT电路30短路时，信号采样单元101中的第一电阻R1对电流信号进行采样，经过第一电容C3对信号进行滤波处理后输出采样信号至信号处理单元102，信号处理单元102的信号处理芯片对上述采样信号进行处理后输出电控制开关管Q1导通，其中，第五电阻R5为可调电阻，通过对第五电阻R5的调节使得信号隔离单元103中的光电耦合器U2导通，上述光电耦合器U2导通后输出关断控制信号至主控制器20，以使主控制器20控制IGBT电路30关断。

本实用新型实施例提供的IGBT短路保护电路通过信号采样单元对IGBT电路进行电流采样，在IGBT电路短路的情况下，信号采样单元会采集电流信号并输出电压信号至信号处理单元，信号处理单元对信号进行处理以使信号处理单元的开关管导通，从而使信号隔离单元的光电耦合器导通以输出关断控制信号至主控制器，以使主控制器控制IGBT电路中的IGBT关断。通过控制IGBT关断，避免IGBT烧坏损毁，从而有效的保护IGBT电路。本实用新型实施例所提供的IGBT短路保护电路具有电路简单和成本低的优点，有效的解决现有的IGBT短路保护电路成本高的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。