IGBT驱动保护控制电路和设备的制作方法

igbt驱动保护控制电路和设备
技术领域
1.本发明涉及igbt保护技术领域，尤其是涉及一种igbt驱动保护控制电路和设备。


背景技术：

2.igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)是由bjt(bipolar junction transistor，双极型三极管)和mos(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，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gtr(giant transistor，电力晶体管)的低导通压降两方面优点，可以广泛应用于交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
3.但是，由于大功率igbt模块开关速度快，在运行过程中会出现过压、过流、过温、短路、误开通等故障，尤其对于半桥拓扑的igbt，要求其上下桥臂不能同时导通，若设计不合理或保护不及时极易出现桥臂短路，而造成炸机的情况。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种igbt驱动保护控制电路，采用该电路可以多路径实现对igbt模块的软硬件保护，提高可靠性。
5.本发明的目的之二在于提出一种设备。
6.为了解决上述问题，本发明第一方面实施例提供一种igbt驱动保护控制电路，包括：信号采集电路，用于采集电路故障检测信号，并在根据所述故障检测信号确定所述电路发生故障时，输出故障保护信号；第一驱动隔离电路，所述第一驱动隔离电路的第一输出端与igbt模块连接，用于驱动所述igbt模块并在检测到所述igbt模块故障时输出第一故障反馈信号；硬件保护电路，所述硬件保护电路的第一输入端与所述信号采集电路的输出端连接，所述硬件保护电路的第二输入端与所述第一驱动隔离电路的第二输出端连接，用于在接收到所述故障保护信号或所述第一故障反馈信号时输出第一关波信号和故障信号；控制模块，所述控制模块的第一输入端与所述硬件保护电路的第二输出端连接，所述控制模块的第二输入端与所述第一驱动隔离电路的第二输出端连接，用于响应于所述故障信号或所述第一故障反馈信号输出第二关波信号，或者，所述控制模块的第一输入端与所述信号采集电路的输出端连接，所述控制模块的第二输入端与所述第一驱动隔离电路的第二输出端连接，用于响应于所述故障保护信号或所述第一故障反馈信号输出所述第二关波信号；pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)输出电路，所述pwm输出电路的第一输入端与所述硬件保护电路的第一输出端连接，所述pwm输出电路的第二输入端与所述控制模块的第一输出端连接，用于响应于所述第一关波信号和所述第二关波信号中的至少一个停止输出pwm脉冲信号。
7.根据本发明实施例的igbt驱动保护控制电路，通过信号采集电路检测电路是否故障，并在电路发生故障如过压过流过温等故障时，发送故障保护信号至硬件保护电路，由硬
件保护电路输出第一关波信号，以使pwm输出电路停止输出pwm脉冲信号，实现硬件关波功能，同时，信号采集电路可以直接发送故障保护信号至控制模块或者由硬件保护电路输出故障信号至控制模块，由控制模块输出第二关波信号以控制pwm输出电路停止输出pwm脉冲信号，实现对igbt模块的软件保护，此外，通过第一驱动隔离电路检测igbt模块是否故障，并在确定igbt模块发生故障时，发送第一故障反馈信号至硬件保护电路和控制模块，以形成闭环控制，有效保护igbt模块，由此通过以上方式实现在软件和硬件上均可关波的多路径保护功能，提高可靠性。
8.在一些实施例中，所述硬件保护电路包括：第一信号接收单元，所述第一信号接收单元的输入端与所述信号采集电路连接，用于接收所述故障保护信号；第二信号接收单元，所述第二信号接收单元的输入端与所述第一驱动隔离电路连接，用于接收所述第一故障反馈信号；锁存单元，所述锁存单元的第一输入端与所述第一信号接收单元的输出端、所述第二信号接收单元的输出端连接，所述锁存单元的第二输入端与控制模块的第二输出端连接，所述锁存单元的第一输出端与所述pwm输出电路的第一输入端连接，所述锁存单元的第二输出端与所述控制模块的第一输入端连接，用于锁存所述故障保护信号和所述第一故障反馈信号并输出所述第一关波信号给所述pwm输出电路以及输出所述故障信号给所述控制模块。
9.在一些实施例中，所述锁存单元包括：所述控制模块，还用于在所述电路恢复正常时，输出清除故障信号；所述锁存单元，还用于响应于所述清除故障信号，对所述故障保护信号和所述第一故障反馈信号进行清除。
10.在一些实施例中，所述硬件保护电路还包括：死机检测单元，所述死机检测单元的输入端与所述控制模块的第三输出端连接，所述死机检测单元的输出端与所述锁存单元的第一输入端连接，用于检测所述控制模块的运行状态，并在所述运行状态异常时输出控制异常信号；所述锁存单元还用于根据所述控制异常信号输出所述第一关波信号。
11.在一些实施例中，所述硬件保护电路还包括：提示单元，所述提示单元的第一端与所述锁存单元的第一输出端、所述锁存单元的第二输出端均连接，所述提示单元的第二端与所述pwm输出电路的第一输入端和所述控制模块的第一输入端连接，所述提示单元的第三端接地，用于响应于所述故障保护信号或所述第一故障反馈信号进行故障提示。
12.在一些实施例中，所述驱动隔离电路包括与所述igbt模块连接的n个驱动隔离单元，每个所述驱动隔离单元包括上桥臂驱动子单元和下桥臂驱动子单元；所述igbt驱动保护控制电路还包括n个互锁电路，n个所述互锁电路的第一输入端与所述pwm输出电路的输出端连接，n个所述互锁电路的第二输入端与n个所述驱动隔离单元的输出端对应连接，n个所述互锁电路的输出端与n个所述驱动隔离单元的输入端对应连接，用于对每个所述驱动隔离单元中的所述上桥臂驱动子单元和所述下桥臂驱动子单元进行互锁。
13.在一些实施例中，所述驱动隔离单元还包括：igbt驱动芯片，所述igbt驱动芯片包括内部电流源和比较器；igbt退饱和检测单元，所述igbt退饱和检测单元的第一端与所述igbt模块连接，所述igbt退饱和检测单元的第二端与所述内部电流源连接，所述igbt退饱和检测单元的第三端与所述比较器的输入端连接，用于检测所述igbt模块的短路信号；所述短路信号超过所述比较器的反转阈值时，所述igbt驱动芯片停止输出igbt驱动信号，并发送所述第一故障反馈信号至所述互锁电路、所述硬件保护电路和所述控制模块；所述互
锁电路，还用于在接收到所述第一故障反馈信号时，停止输出所述pwm脉冲信号。
14.在一些实施例中，所述igbt退饱和检测单元包括：电容子单元，所述电容子单元的第一端与所述内部电流源连接，所述电容子单元的第二端与所述比较器的输入端连接，所述电容子单元的第三端接地；电阻子单元，所述电阻子单元的第一端与所述电容子单元的第二端连接；二极管子单元，所述二极管子单元的阳极端与所述电阻子单元的第二端连接，所述二极管子单元的阴极端与所述igbt模块连接。
15.在一些实施例中，n＝1或n＝2。
16.本发明第二方面实施例提供一种设备，包括：igbt模块；上述实施例所述的igbt驱动保护控制电路，所述igbt驱动保护控制电路与所述igbt模块连接。
17.根据本发明实施例的设备，通过采用上述实施例提供的igbt驱动保护控制电路，可以有效保护igbt模块，提高设备的可靠性。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1是根据本发明一个实施例的igbt驱动保护控制电路的结构框图；
21.图2是根据本发明另一个实施例的igbt驱动保护控制电路的结构框图；
22.图3是根据本发明一个实施例的pwm输出电路的电路示意图；
23.图4是根据本发明一个实施例的硬件保护电路的电路示意图；
24.图5是根据本发明一个实施例的死机检测单元的电路示意图；
25.图6是根据本发明一个实施例的驱动隔离电路的电路示意图；
26.图7是根据本发明一个实施例的互锁电路的电路示意图；
27.图8是根据本发明一个实施例的igbt驱动保护控制电路的工作流程图；
28.图9是根据本发明一个实施例的设备的结构框图。
29.附图标记：
30.igbt驱动保护控制电路10；设备20；
31.信号采集电路1；驱动隔离电路2；硬件保护电路3；控制模块4；pwm输出电路5；互锁电路6；
32.第一信号接收单元11；第二信号接收单元12；锁存单元13；驱动隔离单元14；死机检测单元16；提示单元17；igbt驱动芯片18；igbt退饱和检测单元19；电容子单元21；电阻子单元22；二极管子单元23；上桥臂驱动子单元24；下桥臂驱动子单元25。
具体实施方式
33.下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
34.相关技术中，对于igbt的驱动保护控制，保护路径单一，可靠性不高。
35.为了解决上述问题，本发明第一方面实施例提供一种igbt驱动保护控制电路，采
用该电路可以多路径实现对igbt模块的软硬件保护，提高可靠性。
36.如图1或2所示，本发明实施例的igbt驱动保护控制电路10包括信号采集电路1、驱动隔离电路2、硬件保护电路3、控制模块4和pwm输出电路5。
37.信号采集电路1用于采集电路故障检测信号，并在根据故障检测信号确定电路发生故障时，输出故障保护信号。其中，信号采集电路1可以根据需要采集的直流或交流信息等实际要求进行设计，对此不作限制。例如，信号采集电路1可以包括电压采样电路、电流采样电路、温度采样电路、过压保护电路、过流保护电路、过温保护电路等采集电路，以多路径检测电路中的过压过流过温等故障，实现全面检测电路中故障信号的目的。
38.例如，信号采集电路1可以通过电压采样电路、电流采样电路和温度采样电路分别负责对电路中的电压、电流、温度进行实时检测，电压电流等信号经采样电路输出一电平信号，将该电平信号输送至过压保护电路、过流保护电路、过温保护电路的输入端，过压保护电路、过流保护电路、过温保护电路均由基准源和比较器构成，基准源的电压值即为保护值，在正常运行状态下，比较器输出为高电平信号，当任一采样电路输出的电平信号的电平值高于或低于保护值时，比较器则输出低电平信号，由此，当过压、过流、过温任一产生故障时，信号采集电路1则将正常输出的高电平信号跳变为低电平信号，该低电平信号即为故障保护信号，而当故障消失时，信号采集电路1输出的信号又会恢复为正常状态时的高电平信号。
39.驱动隔离电路2的第一输出端与igbt模块9连接，用于驱动igbt模块9并在检测到igbt模块9故障时输出第一故障反馈信号。也就是，在正常状态下，驱动隔离电路2输出为高电平信号至igbt模块9，以驱动igbt模块9；在igbt模块9故障时，驱动隔离电路2则会输出低电平信号即第一故障反馈信号至硬件保护电路3和控制模块4，以对igbt模块9进行相应地保护措施。
40.硬件保护电路3的第一输入端与信号采集电路1的输出端连接，硬件保护电路3的第二输入端与驱动隔离电路2的第二输出端连接，用于在接收到故障保护信号或第一故障反馈信号时输出第一关波信号和故障信号。具体地，硬件保护电路3既可以接收信号采集电路1发送的故障保护信号，又可以接收驱动隔离电路2发送的第一故障反馈信号，并对接收的信号进行翻转，以输出第一关波信号和故障信号对igbt模块9进行保护。也就是，正常状态下，信号采集电路1和驱动隔离电路2均会输出高电平信号至硬件保护电路3，硬件保护电路3对接收的高电平信号进行翻转，以输出低电平信号至pwm输出电路5；而当硬件保护电路3接收到信号采集电路1和/或驱动隔离电路2输出的低电平信号，即接收到故障保护信号和/或第一故障反馈信号后，硬件保护电路3则将正常输出的低电平信号跳变为高电平信号，即第一关波信号和故障信号为高电平信号。
41.控制模块4为igbt驱动保护控制电路的中央控制器，可以根据实际需求选取合适的主控芯片，如可以为由dsp(digital signal process，数字信号处理)、arm(advanced risc machines，微处理器)等作为主控芯片，对此不作限制。控制模块4为主控芯片以及主控芯片周边的晶振、看门狗、jtag(joint test action group，联合测试工作组)等组成的最小系统电路。如图1所示，控制模块4的第一输入端与硬件保护电路3的第二输出端连接，控制模块4的第二输入端与驱动隔离电路2的第二输出端连接，用于响应于故障信号或第一故障反馈信号输出第二关波信号，也就是，当控制模块4接收到硬件保护电路3输出的故障
信号或驱动隔离电路2输出的第一故障反馈信号任一信号后，控制模块4会通过软件设定关波，即输出第二关波信号，以实现软件关波功能。
42.或者，如图2所示，控制模块4的第一输入端与信号采集电路1的输出端连接，控制模块4的第二输入端与驱动隔离电路2的第二输出端连接，用于响应于故障保护信号或第一故障反馈信号输出第二关波信号。也就是，当控制模块4接收到信号采集电路1输出的故障保护信号或驱动隔离电路2输出的第一故障反馈信号任一信号后，控制模块4会通过软件设定关波，即输出第二关波信号，以实现软件关波功能。其中，可以理解的是，信号采集电路1与控制模块4直接连接时，信号采集电路1具有锁存功能，以维持故障保护信号并输送至控制模块4。
43.也就是，正常状态下，控制模块4输出pwm脉冲信号至pwm输出电路5，以驱动igbt模块9；当接收到信号采集电路1或硬件保护电路3或驱动隔离电路2输送的故障信息后，控制模块4输出第二关波信号，以停止pwm脉冲信号的输送。
44.pwm输出电路5的第一输入端与硬件保护电路3的第一输出端连接，pwm输出电路5的第二输入端与控制模块4的输出端连接，用于响应于第一关波信号和第二关波信号中的至少一个停止输出pwm脉冲信号。其中，pwm输出电路5选用带使能引脚的逻辑芯片，如图3所示为pwm输出电路的电路示意图，逻辑芯片u1的引脚1为使能引脚，u1的输出信号与输入信号相同。图3中pdpinta信号为硬件保护电路3输出的信号，正常状态下pdpinta信号为低电平信号；电路故障时pdpinta信号为高电平信号即第一关波信号，此状态下逻辑芯片u1会停止输出，实现硬件关波功能。
45.具体地，当pwm输出电路5接收到硬件保护电路3输出的第一关波信号时，无论控制模块4是否输出pwm脉冲信号，pwm输出电路5均会停止pwm脉冲信号的输出，即逻辑芯片u1的使能引脚可以不经过控制模块4而直接停止输出pwm脉冲信号，实现纯硬件关波功能；当pwm输出电路5接收到控制模块4输出的第二关波信号时，通过控制模块4的软件设定，控制pwm输出电路5停止输出pwm脉冲信号，实现软件关波功能。
46.总之，通过以上对igbt驱动保护控制电路10的设计，在信号采集电路1检测电路发生故障时，可以通过硬件保护电路3输出第一关波信号至pwm输出电路5，使pwm输出电路5直接停止输出pwm脉冲信号，实现硬件关波功能；也可以通过硬件保护电路3输出故障信号或信息采集模块1直接输出故障保护信号至控制模块4，基于控制模块4的软件设定，发送第二关波信号至pwm输出电路5，使pwm输出电路5停止输出pwm脉冲信号，实现软件关波功能；同时，在电路发生故障时通过硬件保护电路3直接执行硬件关波功能，也可以避免在软件关波失效的情况下无法关波的问题。以及，在驱动隔离电路2检测igbt模块9故障时，可以由硬件保护电路3接收第一故障反馈信号，并通过硬件保护电路3输出第一关波信号至pwm输出电路5，使pwm输出电路5直接停止输出pwm脉冲信号；也可以由控制模块4接收第一故障反馈信号，并通过控制模块4输出第二关波信号至pwm输出电路5，使pwm输出电路5停止输出pwm脉冲信号。由此，通过以上方式，既可以多路径检测过压过流过温短路等故障，又可以在电路发生故障时，多路径实现软硬件保护功能，以及，驱动隔离电路2在检测到igbt模块9故障时输出第一故障反馈信号至硬件保护电路3和控制模块4，以形成闭环控制，有效保护igbt模块9，进一步提高电路的安全可靠性。
47.根据本发明实施例的igbt驱动保护控制电路10，通过信号采集电路1检测电路是
否故障，并在电路发生故障如过压过流过温等故障时，发送故障保护信号至硬件保护电路3，由硬件保护电路3输出第一关波信号，以使pwm输出电路5停止输出pwm脉冲信号，实现硬件关波功能，同时，信号采集电路1可以直接发送故障保护信号至控制模块4或者由硬件保护电路3输出故障信号至控制模块4，由控制模块4输出第二关波信号以控制pwm输出电路5停止输出pwm脉冲信号，实现对igbt模块9的软件保护，此外，通过驱动隔离电路2检测igbt模块9是否故障，并在确定igbt模块9发生故障时，发送第一故障反馈信号至硬件保护电路3和控制模块4，以形成闭环控制，有效保护igbt模块9，由此通过以上方式实现在软件和硬件上均可关波的多路径保护功能，提高可靠性。
48.在一些实施例中，如图4所示，硬件保护电路3第一信号接收单元11、第二信号接收单元12以及锁存单元13。
49.其中，第一信号接收单元11的输入端与信号采集电路1的输出端连接，用于接收故障保护信号；第二信号接收单元12的输入端与驱动隔离电路2的第二输出端连接，用于接收第一故障反馈信号；锁存单元13的第一输入端与第一信号接收单元11的输出端、第二信号接收单元12的输出端连接，锁存单元13的第二输入端与控制模块4的第二输出端连接，锁存单元13的第一输出端与pwm输出电路5的第一输入端连接，锁存单元13的第二输出端与控制模块4的第一输入端连接，用于锁存故障保护信号和第一故障反馈信号，并输出第一关波信号给pwm输出电路5以及输出故障信号给控制模块4。
50.例如，参考图4所示，第一信号接收单元11和第二信号接收单元12通过二极管组成多输入或门，以及锁存单元13由器件u4a和u4b以及电阻和电容构成，信号采集电路1的输出端连接第一信号接收单元11输入端的二极管阴极，以及驱动隔离电路2的第二输出端连接第二信号接收单元12输入端的二极管阴极，由此通过二极管组成多输入或门，并经锁存单元13对信号采集电路1和驱动隔离电路2输送的信号进行翻转及锁存。当电路中产生任一故障时，对应的信号接收单元中的二极管阳极跳变为低电平信号，即锁存单元13的输入端为低电平信号，锁存单元13对低电平信号进行锁存，使锁存单元13的输入端保持低电平状态，不再随输入信号的变化而变化，以便于调试人员根据锁存的信号来了解故障情况，进而，经锁存单元13的器件u4a和u4b将输入的低电平信号翻转为高电平信号，即锁存单元13的输出端输出为高电平信号。进而，pwm输出电路5接收到锁存单元13输出的高电平信号后，实行硬件关波，以及控制模块4接收到锁存单元13输出的高电平信号后，实行软件关波。
51.以图4为例，具体地，在信号采集电路1检测电路故障后，信号采集电路1输出故障保护信号至第一信号接收单元11，图4中fault-u信号、fault-i信号为信号采集电路1输送的信号，fault-u信号和fault-i信号在正常状态下为高电平信号，故障时跳变为低电平信号即第一信号接收单元11接收到故障保护信号，第一信号接收单元11发送低电平信号至锁存单元13以进行锁存，即锁存单元13对故障保护信号进行缓存，使锁存单元13的第一输入端保持故障状态，进而，故障保护信号经锁存单元翻转后，由低电平信号翻转为高电平信号，以输出高电平信号即第一关波信号和故障信号分别至pwm输出电路5和控制模块4。
52.以及，在驱动隔离电路2检测igbt模块9故障后，驱动隔离电路2输出第一故障反馈信号至第二信号接收单元12，图4中fault信号为驱动隔离电路2输送的信号，fault信号在正常状态下为高电平信号，故障时跳变为低电平信号即第二信号接收单元12接收到第一故障反馈信号，第二信号接收单元12将低电平信号输送至锁存单元13以进行锁存，即锁存单
元13对第一故障反馈信号进行缓存，使锁存单元13的第二输入端保持故障状态，进而，第一故障反馈信号经锁存单元翻转后，由低电平信号翻转为高电平信号，以输出高电平信号即第一关波信号和故障信号分别至pwm输出电路5和控制模块4。
53.图4中pdpinta信号为锁存单元13的第一输出端输出的信号，在正常状态下为低电平信号，电路发生故障即锁存单元13的输入端接收到故障保护信号或第一故障反馈信号时跳变为高电平信号，即第一关波信号为高电平信号，由此锁存单元13根据接收的故障保护信号或第一故障反馈信号，通过锁存单元13的第一输出端输出第一关波信号至pwm输出电路5，以在硬件电路上使pwm输出电路5停止输出pwm脉冲信号；同时，图4中pdpinta_dsp信号为锁存单元13的第二输出端输出的信号，在正常状态下为低电平信号，故障时跳变为高电平信号，即故障信号为高电平信号，由此通过锁存单元13的第二输出端输出故障信号至控制模块4，以在软件设定上使pwm输出电路5停止输出pwm脉冲信号。
54.在一些实施例中，控制模块4还用于在电路恢复正常时，输出清除故障信号；锁存单元13，还用于响应于清除故障信号，对故障保护信号和第一故障反馈信号进行清除。
55.具体地，电路故障时，锁存单元13会对接收的低电平信号如故障保护信号或第一故障反馈信号进行锁存，锁存单元13输出的第一关波信号和故障信号为持续的高电平信号，当信号采集电路1输出的信号恢复为高电平信号时，锁存单元13输出的信号仍为持续的高电平，即pwm输出电路5和控制模块4仍认为电路处于故障状态，无法正常运行，因此，在电路恢复正常状态后，需通过控制模块4发送清除故障信号至锁存单元13，锁存单元13的第二输入端接收到控制模块4发送的清除故障信号，即dsp_rest信号为低电平信号时，锁存单元13复位，由此以避免硬件保护电路3一直锁存为故障状态的问题。
56.在一些实施例中，如图5所示，硬件保护电路3还包括死机检测单元16。
57.其中，死机检测单元16的输入端与控制模块4的第三输出端连接，死机检测单元16的输出端与锁存单元13的第一输入端连接，用于检测控制模块4的运行状态，并在运行状态异常时输出控制异常信号；锁存单元13还用于根据控制异常信号输出第一关波信号。
58.例如，参考图5所示，死机检测单元16为由三极管q7、三极管q8以及电阻、电容和二极管等器件组成的死机检测电路。电路启动上电后，当控制模块4正常运行时，dsp_run2信号如方波信号为控制模块4发送的运行信号，该运行信号经电容c39后变为持续的高电平信号，高电平信号驱动三极管q8导通，并在三极管q8导通后三极管q7的基极则变为低电平信号，因此三极管q7不导通，此时三极管q7的集电极即死机检测单元16的输出端则为高电平信号，该高电平信号输送至锁存单元13的第一输入端，则锁存单元13的输出端输出为低电平信号，由此可以正常驱动igbt模块9运行；当控制模块4运行状态异常如死机时，控制模块4无信号输出，即dsp_run2信号经电容c39后为低电平信号，因此三极管q8不导通，则三极管q7的基极为高电平信号，三极管q7导通，此时三极管q7的集电极则为低电平信号，即控制异常信号为低电平信号，该低电平信号输送至锁存单元13的第一输入端，则锁存单元13的输出端输出为高电平信号，由此锁存单元13根据控制异常信号输出第一关波信号，以在硬件电路上使pwm输出电路5停止输出pwm脉冲信号。由此，通过死机检测单元16实时监测控制模块4是否正常运行，以在控制模块4运行状态异常时可以及时控制pwm输出电路5关波，有效保护igbt模块9。
59.总之，通过以上对igbt驱动保护控制电路10的设计，本发明实施例中将控制模块4
的运行状态异常的信号、过压、过流、过温以及igbt模块9的运行状态异常的信号等故障信号共同组成多输入或门，在电路发生任一故障时，锁存单元13则会输出高电平信号，即分别输出第一关波信号和故障信号至pwm输出电路5和控制模块4，以控制pwm输出电路5关波，有效保护igbt模块9。
60.在一些实施例中，如图4所示，硬件保护电路3还包括提示单元17。
61.其中，提示单元17的第一端与锁存单元13的第一输出端、锁存单元13的第二输出端均连接，提示单元17的第二端与pwm输出电路5的第一输入端和控制模块4的第一输入端连接，提示单元17的第三端接地，用于响应于故障保护信号或第一故障反馈信号进行故障提示。
62.例如，参考图4所示，提示单元17由发光二极管d16、电阻r56以及电容c42构成，以用于提示电路发生故障。具体地，在电路发生任一故障时，锁存单元13的输出端输出为高电平信号，提示单元17的发光二极管d16发光，从而起到故障提示的作用。
63.在一些实施例中，针对于不同的igbt模块的拓扑结构，本发明实施例的驱动隔离电路2包括与igbt模块9连接的n个驱动隔离单元14，每个驱动隔离单元14包括上桥臂驱动子单元24和下桥臂驱动子单元25，例如图6所示。以及，如图1或2所示，igbt驱动保护控制电路10还包括n个互锁电路6，n个互锁电路6的第一输入端与pwm输出电路5的输出端连接，n个互锁电路6的第二输入端与n个驱动隔离单元14的输出端对应连接，n个互锁电路6的输出端与n个驱动隔离单元14的输入端对应连接，用于对每个驱动隔离单元14中的上桥臂驱动子单元24和下桥臂驱动子单元25进行互锁。由此，本发明实施例可以根据igbt模块9的拓扑类型来设计相符合的igbt驱动保护控制电路10，提高igbt驱动保护控制电路10的适用性。
64.在一些实施例中，n＝1，即驱动隔离电路2包括一个驱动隔离单元14，如图6所示，驱动隔离单元14的上桥臂驱动子单元24通过pwm1_a1端连接igbt模块9，以发送pwm驱动信号，驱动隔离单元14的下桥臂驱动子单元25通过pwm3_a3端连接igbt模块9，以发送pwm驱动信号。以及，为适用于上下桥臂不能同时开通的igbt拓扑结构，如全桥拓扑、t型三电平拓扑、i型三电平拓扑、单相半桥逆变拓扑等拓扑结构，本发明实施例对应设置有一个互锁电路6，互锁电路6的第一输入端与pwm输出电路5的输出端连接，互锁电路6的第二输入端与驱动隔离单元14的输出端即图6中的fault1端和fault3端连接，互锁电路6的输出端与驱动隔离单元14的输入端即图6中的pwm1_a端和pwm1_b端连接，以用于对上桥臂驱动子单元24和下桥臂驱动子单元25进行互锁，也就是说，互锁电路6用于在上桥臂驱动子单元24电路导通时，控制下桥臂驱动子单元25电路关闭，或用于在下桥臂驱动子单元25电路导通时，控制上桥臂驱动子单元24电路关闭，由此在控制模块4发生故障导致桥臂直通时，通过互锁电路6可以有效避免因控制程序错误导致的桥臂直通的问题，防止炸机，提高可靠性。
65.例如，参考图3和图7所示，互锁电路6的第一输入端为由pwm输出电路5输出的一组互补pwm方波信号，即pwm1_1信号为高电平时pwm3_1为低电平，或pwm1_1信号为低电平时pwm3_1为高电平，pwm方波信号经互锁电路6后经pwm1_a和pwm1_b分别输送至上桥臂驱动子单元24和下桥臂驱动子单元25。以及，本发明实施例在互锁电路6的后端还设有一级与非门，即器件u3a和u3b，由此可以确保互锁电路6输入的波形与输出的波形一致。具体地，当互锁电路6的输入端同时为高电平信号时，互锁电路6输出均为低电平信号；当互锁电路6的输入端同时为低电平信号时，互锁电路6输出也均为低电平信号，由此可以避免因同时输出高
电平信号而导致后端igbt模块9上下桥臂同时开通的情况，防止炸机。
66.以及，fault1信号和fault3信号为驱动隔离单元14反馈的信号，在电路运行正常状态下fault1信号和fault3信号均为高电平信号，故障时则跳变为低电平信号。通过fault1信号和fault3信号输出至互锁电路6中的二极管阴极构成多输入或门，在任一信号为低电平信号即接收第一故障反馈信号时，互锁电路6输出则为低电平信号，即互锁电路6直接停止输出pwm脉冲信号，有效保护igbt模块9。以及，当fault1信号和fault3信号中任一信号为低电平信号时，二极管d6发光，以提示电路发生故障。
67.此外，fault1信号和fault3信号也可通过互锁电路6中由二极管阴极构成的或门输出端fault信号输送至控制模块4，或者也可以将fault1信号和fault3信号分别输送至控制模块4，以便在电路故障时控制模块4可以及时作出保护操作，提高可靠性。
68.此外，在正常状态下，由于控制模块4的电源与互锁电路6的电源不同，导致控制模块4输出的pwm脉冲信号不能直接输送至互锁电路6，因此，通过pwm输出电路5采用带使能引脚的逻辑芯片，可以将控制模块4输出的pwm脉冲信号转换为互锁电路6接收的pwm脉冲信号，以确保电路的有效运行。
69.在另一些实施例中，n＝2，即驱动隔离电路2包括两个驱动隔离单元14，以及igbt驱动保护控制电路10对应设置有两个互锁电路6。具体地，每个驱动隔离单元14的第一输出端与igbt模块9连接，每个驱动隔离单元14的第二输出端与控制模块4的第二输入端连接；每个互锁电路6的第一输入端与pwm输出电路5的输出端连接，例如其中一个互锁电路6第一输入端连接图3所示pwm输出电路5中的pwm1_1端和pwm3_1端，该互锁电路6的第二输入端与对应的驱动隔离单元14的第二输出端连接，该互锁电路6的输出端与对应的驱动隔离单元14的输入端连接；另一个互锁电路6的第一输入端连接图3所示pwm输出电路5中的pwm2_1端和pwm4_1端，该互锁电路6的第二输入端与对应的驱动隔离单元14的第二输出端连接，该互锁电路6的输出端与对应的驱动隔离单元14的输入端连接。
70.需要说明的是，本发明实施例中相对应设置的每一组驱动隔离单元14和互锁电路6的具体结构和原理分别与本发明上述实施例提供的图6和图7所示的具体结构和原理相同，具体请参见关于该部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。
71.可以理解的是，在不脱离本发明构思的前提下，本发明实施例的igbt驱动保护控制电路10可以根据igbt模块9的拓扑结构进行适应性的变形和改进，对此不作限制。
72.在一些实施例中，如图6所示，驱动隔离单元14还包括igbt驱动芯片18和igbt退饱和检测单元19。
73.其中，igbt驱动芯片18包括内部电流源和比较器；igbt退饱和检测单元19的第一端与igbt模块9连接，igbt退饱和检测单元19的第二端与内部电流源连接，igbt退饱和检测单元19的第三端与比较器的输入端连接，用于检测igbt模块9的短路信号。
74.具体地，在igbt退饱和检测单元19检测的短路信号超过比较器的反转阈值时，igbt驱动芯片18停止输出igbt驱动信号，以及，由于在此情况下，igbt驱动芯片18会迅速执行关波功能，但是因电路前端并未知晓电路后端发生故障，电路前端仍处于正常输出状态，因此，igbt驱动芯片18会同时发送第一故障反馈信号至互锁电路6、硬件保护电路3以及控制模块4，由此，由互锁电路6在接收到第一故障反馈信号时，停止输出pwm脉冲信号，以及由硬件保护电路在接收到第一故障反馈信号时执行硬件关波功能，以及由控制模块4在接收
到第一故障反馈信号时执行软件关波功能。此外，由于igbt驱动芯片18只有在故障的情况下停止输出igbt驱动信号，当故障消失时又会继续输出igbt驱动信号，因此，通过将第一故障反馈信号发送至互锁电路6和硬件保护电路3，也可以在故障消失时确保电路前端仍为关波状态，以便于调试人员了解故障情况。
75.例如，参考图6所示，驱动隔离单元14采用隔离型的igbt驱动芯片18如u2和u5，且具有短路过流保护功能，igbt驱动芯片18中集成有内部电流源与比较器。当igbt模块9正常开通关断时，igbt退饱和检测单元19不发生作用；当igbt模块9短路时，igbt模块9的vce电压会迅速上升至母线电压，在此情况下，igbt退饱和检测单元19检测的短路信号即上升，直至短路信号达到比较器的阈值后，触发比较器反转，使得igbt驱动芯片18停止输出igbt驱动信号，如关断igbt驱动方波的输出，有效保护igbt模块9。
76.基于上述操作，igbt驱动芯片18同时输出第一故障反馈信号至硬件保护电路3和控制模块4，以实现闭环保护的目的。此外，驱动隔离单元14接收由控制模块4输出的清除驱动芯片故障信号，即图6所示rst信号，具体地，当fault1信号或fault3信号输出低电平时，说明igbt模块9发生短路，而电路恢复正常运行时，需在控制模块4输出rst信号为高电平后，驱动隔离单元14则会清除驱动芯片故障，驱动隔离单元14复位并正常运行。
77.在一些实施例中，如图6所示，igbt退饱和检测单元19包括电容子单元21、电阻子单元22以及二极管子单元23。
78.其中，电容子单元21的第一端与内部电流源连接，电容子单元21的第二端与比较器的输入端连接，电容子单元21的第三端接地；电阻子单元22的第一端与电容子单元21的第二端连接；二极管子单元23的阳极端与电阻子单元22的第二端连接，二极管子单元23的阴极端与igbt模块9连接。
79.例如，参考图6所示，igbt退饱和检测单元19为由电阻子单元22即电阻r13a、二极管子单元23即二极管d2a以及电容子单元21即电容c45、c5和c7组成igbt退饱和检测保护电路。其中，电容c5和c7可以起到滤波的作用。当igbt模块9出现短路过流时，igbt模块9的vce电压会迅速上升至母线电压，在此情况下，二极管d2a截止，内部电流源向电容c45充电，电容c45两端电压即短路信号上升至比较器反转阈值，触发比较器反转，使得igbt驱动芯片18关断igbt驱动方波的输出，从而达到保护igbt模块9的目的。
80.下面参考附图1-8对本发明实施例的igbt驱动保护控制电路的工作流程进行举例说明，具体步骤如下。
81.步骤s1，判断电路是否发生故障。
82.步骤s2，电路运行正常，信号采集电路输出高电平信号至硬件保护电路。
83.步骤s3，高电平信号经硬件保护电路翻转及锁存后，输出为低电平信号。
84.步骤s4，控制模块接收低电平信号后，正常输出pwm脉冲信号至pwm输出电路。
85.步骤s5，pwm输出电路接收低电平信号后，将控制模块输出的pwm脉冲信号转换为互锁电路可以接收的pwm脉冲信号。
86.步骤s6，互锁电路传输pwm脉冲信号至驱动隔离电路。
87.步骤s7，驱动隔离电路传输pwm脉冲信号至igbt模块，以驱动igbt模块。同时，驱动隔离电路确定igbt模块未出现故障，驱动隔离电路输出高电平信号至互锁电路、控制模块以及硬件保护电路。
88.步骤s8，igbt模块正常运行。
89.步骤s9，信号采集电路检测到电路故障采集信号后输出低电平信号即故障保护信号至硬件保护电路。
90.步骤s10，低电平信号经硬件保护电路翻转及锁存后，输出高电平信号，即第一关波信号为高电平信号并发送给pwm输出电路；故障信号为高电平信号并发送给控制模块。
91.步骤s11，控制模块根据故障信号输出第二关波信号至pwm输出电路。
92.步骤s12，pwm输出电路根据第一关波信号或第二关波信号停止输出pwm脉冲信号。
93.步骤s13，驱动隔离电路检测igbt模块发生故障后同时输出低电平信号即第一故障反馈信号至硬件保护电路和互锁电路。
94.步骤s14，互锁电路关波，即可以直接停止输出pwm脉冲信号。
95.由此，通过以上步骤既可以实现从前端至后端的闭环检测控制，也可以实现后端至前端的闭环检测控制，达到全面保护igbt模块9的目的。
96.总而言之，本发明实施例通过信息采集电路1多路径检测过压过流过温等故障，并将故障信息输送至硬件保护电路3及控制模块4，以及pwm输出电路5选用带使能引脚的逻辑芯片，在故障时可实现纯硬件关波功能，以及互锁电路6可避免桥臂同时开通的故障，以及通过驱动隔离电路2采用igbt驱动隔离芯片且自带短路过流保护功能，并可以反馈故障信息至互锁电路6、硬件保护电路3及控制模块4，形成闭环保护，由此设计igbt驱动保护控制电路10实现多路径的igbt故障检测功能，以及实现软件和硬件均可关波的多路径保护功能，大大提高电路的安全有效性。
97.本发明第二方面实施例提供一种设备20，如图9所示，设备20包括igbt模块9和上述实施例提供的igbt驱动保护控制电路10。
98.其中，igbt驱动保护控制电路10与igbt模块9连接。
99.需要说明的是，本发明实施例的设备20在运行过程中，其具体实现方式与本发明上述任意实施例的igbt驱动保护控制电路10的具体实现方式类似，具体请参见关于该igbt驱动保护控制电路10部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。
100.根据本发明实施例的设备20，通过采用上述实施例提供的igbt驱动保护控制电路10，可以有效保护igbt模块9，提高设备20的可靠性。
101.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
102.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。