一种基于双向变换器的驱动保护装置的制作方法

[0001]
本发明涉及双向变换器领域，尤其涉及一种基于双向变换器的驱动保护装置。


背景技术：

[0002]
随着新能源汽车的不断发展及其保有量的持续快速增长，电动汽车这个庞大群体及其退役梯次电池在能量存储及其应用方面将扮演着越来越重要的角色，v2g技术应运而生，其中v2g双向变换器可以实现电动汽车与电网的能量双向互动，在电网调度下实现削峰填谷的效应。
[0003]
目前v2g双向变换器所使用的拓扑架构多数基于全桥式，对于全桥结构的拓扑，如图1所示，其上下功率开关管在导通及关断时，会产生瞬态di/dt及瞬态du/dt，其产生原因在于功率开关管在高频工作时，电流走向的突变及电压走向的突变，这些突变量作用在功率开关管特有的寄生电容及寄生电感时，将导致功率开关管的误触发导通及电压击穿，引起电路短路，导致设备烧毁。


技术实现要素：

[0004]
为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种基于双向变换器的驱动保护装置，通过设计电压钳位和电流泄放电路，对功率开关管进行保护，避免功率开关管误触发导通导致直通短路，以及避免功率开关管过电压导致击穿。
[0005]
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种基于双向变换器的驱动保护装置，包括驱动ic和功率开关管，所述驱动ic的一端与功率开关管的栅极相连，所述驱动ic的另一端与功率开关管的发射极相连；包括：
[0006]
电压钳位电路，设置在功率开关管的集电极、栅极两端，当寄生电感引起高瞬态电压时，降低高瞬态电压的峰尖，避免功率开关管击穿；
[0007]
电流泄放电路，设置在功率开关管的栅极、发射极两端，当寄生电容引起高瞬态电流时，其上的比较器输出高电平将功率三级管的集电极、发射极导通，将高瞬态电流导流接地。
[0008]
进一步来说，所述电压钳位电路包括稳压管和二极管，所述稳压管的负极与功率开关管的集电极相连，稳压管的正极与二极管的正极相连，所述二极管的负极与功率开关管的栅极相连。
[0009]
进一步来说，所述电流泄放电路包括功率三级管和比较器，比较器由电源供电；所述功率三级管的基极通过第六电阻与比较器的输出端相连，所述功率三级管的集电极与功率开关管的栅极相连，所述功率三级管的发射极与功率开关管的发射极相连并接地，所述比较器的反相端为基准电压，所述比较器的同相端分别通过第一电阻与功率开关管的栅极相连、与驱动ic的一端相连。
[0010]
进一步来说，所述比较器的反相端分别与第四电阻、第五电阻的一端相连，所述第四电阻的另一端与电源的正极相连，所述第五电阻的另一端接地并与电源的负极相连。
[0011]
进一步来说，所述比较器的输出端与第六电阻之间还与第二电阻的一端、第三电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与电源的正极相连，所述第三电阻的另一端接地。
[0012]
与现有技术相比，本发明通过稳压管和二极管组成的电压钳位电路，当寄生电感引起的高瞬态电压发生时，此装置可以有效的降低电压尖峰，以防止功率开关管的击穿；通过功率三级管、比较器和电阻组成的电流泄放电路，当寄生电容引起的高瞬态电流发生时，此装置可以有效的进行检测并开启功率三级管将电流疏导至电源地，以此避免高瞬态电流引起的功率开关管误触发的事故出现。
附图说明
[0013]
图1全桥式v2g能量转换拓扑示意图。
[0014]
图2为本发明实施例中电压钳位电路位置状态图。
[0015]
图3为本发明实施例中电流泄放电路位置状态图。
[0016]
图4为电压钳位电路、电流泄放电路电路分布图。
具体实施方式
[0017]
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0018]
实施例
[0019]
参见附图2～图4所示，本实施例中的一种基于双向变换器的驱动保护装置，该双向变换器包括功率开关管q1、功率开关管q2、驱动icu1，功率开关管q1的集电极与直流电源的正极相连，功率开关管q1的发射极与功率开关管q2的集电极相连，功率开关管q2的发射极接地并与驱动icu1的一端相连，驱动icu1的另一端通过第一电阻r1与功率开关管q2的栅极相连。在功率开关管q2的集电极、栅极两端连接有电压钳位电路，当寄生电感引起高瞬态电压时，降低高瞬态电压的峰尖，避免功率开关管击穿；在功率开关管q2的栅极、发射极两端连接有电流泄放电路，当寄生电容引起高瞬态电流时，其上的比较器输出高电平将功率三级管的集电极、发射极导通，将高瞬态电流导流接地。
[0020]
具体来说，电压钳位电路包括稳压管z1和二极管d1，稳压管z1的负极与功率开关管q2的集电极相连，稳压管z1的正极与二极管d1的正极相连，二极管d1的负极与功率开关管q2的栅极相连。当高瞬态电压发生时，功率开关管q2的集电极产生高压，稳压管z1被击穿，电流流过功率开关管q2的栅极，使该处的电位升高，减小电流变化率，从而减小尖峰电压。
[0021]
具体来说，电流泄放电路包括功率三级管q3和比较器u2，比较器u2由电源vcc供电；功率三级管q3的基极通过第六电阻r6与比较器u2的输出端相连，功率三级管q3的集电极与功率开关管q2的栅极相连，所述功率三级管q3的发射极与功率开关管q2的发射极相连并接地，并与驱动icu1的一端相连。比较器u2的反相端分别与第四电阻r4、第五电阻r5的一端相连，第四电阻r4的另一端与电源vcc的正极相连，第五电阻r5的另一端接地并与电源vcc的负极相连。第五电阻r5两端电压接入比较器u2反相端，作为基准电压。比较器u2的同相端分别通过第一电阻r1与功率开关管q2的栅极相连、与驱动icu1的一端相连。所述比较器u2的输出端与第六电阻r6之间还与第二电阻r2的一端、第三电阻r3的一端相连，所述第
二电阻r2的另一端与电源vcc的正极相连，所述第三电阻r3的另一端接地。
[0022]
当功率开关管q2正常工作时，比较器u2同相端采集到的电压信号小于反相端基准电压，则比较器u2输出低电平，功率三极管q3工作在截止状态，功率开关管q2栅极与发射极之间未被短接；当功率开关管q2因寄生电容引起高瞬态电流时，比较器u2同相端采集到的电压信号大于反相端基准电压，则比较器u2输出高电平，功率三极管q3工作在饱和导通状态，功率开关管q2栅极与发射极之间被短接，电流得到释放，从而保证功率开关管q2不被损坏。
[0023]
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。