专利名称：一种电子功率开关串联桥的保护电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电气控制保护装置。特别涉及的是一种电子功率开关串联桥的保护电路。
背景技术：
电子功率开关因其优良的电气控制特性而广泛用于电力电子行业中，如在斩波器中的IGBT桥，各高、中压变频器中的IGBT桥臂。通常电子功率开关的耐压值较低，在高压电路中，如果采用数只功率开关串联工作，由于各功率开关的开、关时间的不一致性，以及电感性负载引起的反冲电压，导致后开通的功率开关承受电压太高而损坏，使功率开关的串联应用成为开发的难点。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述缺点，为电子功率开关串联桥提供一种具有静态均压、动态均压、反冲电压吸收功能的保护电路。
实现本发明目的的电子功率开关串联桥的保护电路由一个状态检测电路和数个串联的动静态均压吸收单元电路(DRwC)以及数个并接于每个DRwC电路两端的浪涌吸收器组成，每一个DRwC电路的负极与下一级DRwC电路的正极相接构成一串联连接节点，所述的状态检测电路的高电平检测端与第一个DRwC电路的正极端相接，状态检测电路的低电平检测端与最后一个DRwC电路的负极端相接，所述的DRwC电路由一个二极管D、一个电容C和一个稳压器Rw组成，其中，二极管D与呈并联连接的稳压器Rw、电容C相串接，所述的状态检测电路由比较器A、二极管DL、DH和电阻R3、R4、R5、R6组成，其中，DL的阳极和电阻R5、R6的一端接比较器A的1脚，DL的阴极接电阻R4的一端，电阻R5的另一端接二极管DH的阳极和电阻R3的一端，电阻R6的另一端接功率开关串联桥的负极端。使用时所述的动静态均压吸收单元电路DRwC的个数与所保护的电子功率开关串联桥的功率开关的个数相同，第一个DRwC电路的正极端接第一个功率开关的输入端，第一个DRwC电路的负极端与第二个DRwC电路的正极端相接的串联连接节点接第一个功率开关的输出端(也是第二个功率开关的输入端)，以此顺序对应连接，最后一个DRwC电路的负极端接最后一个功率开关的输出端和状态检测电路的低电平检测端。由串联的DRwC电路对串联的功率开关进行静态均压、动态均压、箝压、反冲电压吸收处理。浪涌吸收器在完成高电压稳压吸收抗干扰作用的同时，还可起到当某个功率开关不导通时使每个功率开关两端的电压维持在一定的允许值范围内的作用。状态检测电路对串联的DRwC电路的头和尾两端电压进行检测比较，从而判断电子功率开关的工作状态。
本保护电路的优点是结构简单，零部件少，可大大提高功率开关串联桥的工作可靠性。DRwC电路中的稳压器使功率开关串联桥的稳压精度大为提高。适用于斩波器、变频器等各种电气控制设备中的功率开关串联桥。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。但本发明的内容并不仅限于本实施例。
图1本发明的结构框2本实施例的电路结构示意3另一种DRwC等效电路4用于两只IGBT串联的状态检测简化电路图5斩波式稳压器电路结构图具体实施例方式参见图1，图2，本电子功率开关串联桥的保护电路由一个状态检测电路T、数个串联的动静态均压吸收单元电路DRwC1、DRwC2……DRwCN和数个并接于每个DRwC电路两端的浪涌吸收器LY1、LY2……LYN组成，每一个DRwC电路的负极端与下一级DRwC电路的正极端相接构成一串联连接节点j1、j2……jN，所述的状态检测电路的高电平检测端UH与第一个DRwC1电路的正极端以及功率开关串联桥(本实施例以IGBT串联桥为例，以双点划线示之)的第一个功率开关IGBT1的输入端相接，状态检测电路的低电平检测端UL与最后一个DRwCN电路的负极端和最后一个IGBTN的输出端相接。所述的DRwC电路(参见图2)由一个二极管D、一个电容C和一个稳压器Rw组成，其中，二极管D与呈并联连接的稳压器Rw、电容C相串接D的阳极作为输入正端，D的阴极接电容C的一端，另一端接稳压器Rw的一端，作为输出负端，Rw的另一端接D的阴极。所述的状态检测电路T由比较器A、二极管DL、DH和电阻R3、R4、R5、R6组成，其中，DL的阳极和电阻R5、R6的一端接比较器A的1脚、DL的阴极接电阻R4的一端，电阻R5的另一端接二极管DH的阳极和电阻R3的一端，电阻R6的另一端接功率开关串联桥的负极端。也就是IGBTN的负极端。节点j1接第一个功率开关IGBT1的输出端，(也是第二个功率开关IGBT2的输入端)，以此顺序对应相接。浪涌吸收器LY可选用现有的高压浪涌吸收器，如快速稳压管、瞬态电压吸收器等。工作时由DRwC电路中的稳压器Rw串联分压，使加在每只IGBT两端的静态电压都相同，其值为高电压U的N分之一(N为IGBT的只数)。当某只IGBT两端电压升高时，经二极管D对电容C充电，吸收过电压。电容C经稳压器Rw放电，使电容电压维持分压值。电容C不经IGBT放电，因此IGBT的开通能耗也较小。所以DRwC电路起到了静态均压、动态均压、电压箝位、反冲过压吸收、减小IGBT能耗的作用。同时，电容C值选大些，使之缓冲能力强、过压冲击小。状态检测电路通过检测串联的DRwC电路的头和尾两端电压的高低来判断IGBT的工作状态。由电压Vcc经R3、R5、R6分压给比较器1脚提供高电平，该高电平大于基准电压VRf，所以只要驱动信号V1和N个串联DRwC的端电压都为高电平，则比较器A的3脚输出高电平保护信号。正常工作时，当驱动信号V1为正，则IGBT都开通，每只IGBT饱和压降仅为2-8V，使得DRwC的端电压很低，比较器A的1脚电压被拉低，比较器A的3脚输出低电平。当驱动信号V1为负时，也把比较器A的1脚的电压拉低，其3脚为低电平。二极管DL、DH起高电平隔离、低电平导通作用。DH可由数只二极管串联构成。
图3给出了另一种连接形式的DRwC等效电路，由电容C的一端和稳压器Rw的一端相接作为输入正端，电容C的另一端接稳压器Rw的一端和二极管D的阳极，二极管D的阴极作为输出负端。
图4是用于仅由两只IGBT构成的串联桥的状态检测简化电路特例。该电路是对图2中的状态检测电路部分的简化，省略了电阻R3，将DL的极性与图2中相反，其工作原理与图2基本相同。即当驱动信号V1为正、且两个串联的DRwC电路的端电压为高电平时，则比较器A的3脚输出保护信号；当驱动信号为负或者两串联的DRwC电路的端电压为低电平时，比较器A的3脚输出低电平。
所述的稳压器Rw可以是高耐压稳压管，也可以是斩波式稳压器。图5给出了斩波式稳压器的电路结构图，由功率器件MOS管M、比较器B、分压电阻R7、R8以及能耗电阻Rx组成，是一个典型的斩波式稳压电路。当DRwC电路中的电容C两端电压超过设定值时(即Va＞Vb时)，电压以较器B翻转，功率器件M开通，将能量在电阻Rx上消耗掉，使得电容C两端电压保持在设定值以下。其作用相当于一个自动可变电阻。静态时，其等效电阻R＝R7+R8，过压动态时，R＝Rx，而Rx<<R7+R8，使电容C的放电时间大大缩短，从而使稳压精度提高。
权利要求
1.一种电子功率开关串联桥的保护电路，其特征在于所述的保护电路由一个状态检测电路和数个串联的动静态均压吸收单元电路(DRwC)以及数个并接于每个DRwC电路两端的浪涌吸收器组成，每一个DRwC电路的负极与下一级DRwC电路的正极相接构成一串联连接节点，所述的状态检测电路的高电平检测端与第一个DRwC电路的正极端相接，状态检测电路的低电平检测端与最后一个DRwC电路的负极端相接，所述的DRwC电路由一个二极管D、一个电容C和一个稳压器Rw组成，其中，二极管D与呈并联连接的稳压器Rw、电容C相串接，所述的状态检测电路由比较器A、二极管DL、DH和电阻R3、R4、R5、R6组成，其中，DL的阳极和电阻R5、R6的一端接比较器A的1脚，DL的阴极接电阻R4的一端，电阻R5的另一端接二极管DH的阳极和电阻R3的一端，电阻R6的另一端接功率开关串联桥的负极端。
2.如权利要求1所述的电子功率开关串联桥的保护电路，其特征在于所述的稳压器为斩波式稳压器。
全文摘要
电子功率开关串联桥的保护电路，属电气控制保护电路领域。由一个状态检测电路和数个串联的动静态均压吸收单元电路(DRwC)以及数个并接于每个DRwC电路两端的浪涌吸收器组成，每一个DRwC电路的负极与下一级DRwC电路的正极相接构成一串联连接节点，所述的状态检测电路的高电平检测端与第一个DRwC电路的正极端相接，状态检测电路的低电平检测端与最后一个DRwC电路的负极端相接。由串联的DRwC电路对串联的功率开关进行静态均压、动态均压、箝压、反冲电压吸收处理。浪涌吸收器还可起到当某个功率开关不导通时使每个功率开关两端的电压维持在一定的允许值范围内的作用。可大大提高功率开串联桥的工作性能和提高其稳压精度。
文档编号H03K17/08GK1405979SQ0110871
公开日2003年3月26日 申请日期2001年8月9日 优先权日2001年8月9日
发明者吴加林 申请人:吴加林