一种IGBT短路保护电路的制作方法

一种igbt短路保护电路
技术领域
1.本实用新型涉及短路保护技术领域，具体是一种igbt短路保护电路。


背景技术：

2.绝缘栅双极型晶体管igbt（insulated gate bipolar transistor）由绝缘型场效应管和双极型三极管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，因此igbt集结了绝缘型场效应管工作速度快和双极型三极管载流量大等优点，但在开关电源装置中，由于igbt常工作在高频、高压、大电流的条件下，使igbt很容易受到损坏，因而对igbt的短路保护是有用的。但是目前市面上，设计者往往只注重igbt主回路和缓冲电路的设计，没有采用合理的短路保护措施，容易导致因igbt在短路电流下直接关断导致元器件被击穿，并且对于igbt的短路保护无法准确的进行短路判断。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种igbt短路保护电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.依据本实用新型实施例的第一方面，提供一种igbt短路保护电路，该igbt短路保护电路包括：电压检测模块，第一信号比较控制模块，电流检测模块，第二信号比较控制模块，igbt驱动模块，igbt；
5.所述电压检测模块，用于检测igbt的集电极电压；
6.所述第一信号比较控制模块，用于接收所述电压检测模块输出的电压信号，用于将电压信号跟参考电压进行比较并向所述igbt驱动模块传输控制信号，用于降低igbt的栅极电压；
7.所述电流检测模块，用于检测igbt的发射极的感应电压；
8.所述第二信号比较控制模块，用于接收所述电流检测模块传输的电压信号，用于将电压信号与参考电压进行比较并向所述igbt驱动模块传输控制信号；
9.所述igbt驱动模块，用于接收所述第一信号比较控制模块和第二信号比较控制模块输出的控制信号，用于驱动igbt；
10.所述igbt，用于断开和导通两个线路。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型igbt短路保护电路通过结合检测igbt电流的上升速率和集电极电压分别对igbt进行短路检测，可以更加快速、准确的检测igbt短路，并对igbt进行栅极降压处理，避免由于igbt的硬关断导致电路元器件的损坏，提高了电路的安全性。
附图说明
12.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1为本实用新型实例提供的igbt短路保护电路的原理方框示意图。
14.图2为本实用新型实例提供的电压检测控制的原理方框示意图。
15.图3为本实用新型实例提供的电压检测控制的电路图。
16.图4为本实用新型实例提供的电流检测控制电路图。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.参见图1，本实用新型实施例提供一种igbt短路保护电路，该igbt短路保护电路包括：电压检测模块1，第一信号比较控制模块2，电流检测模块3，第二信号比较控制模块4，igbt驱动模块5，igbt；
19.具体地，电压检测模块1，用于检测igbt的集电极电压；
20.第一信号比较控制模块2，用于接收所述电压检测模块1输出的电压信号，用于将电压信号跟参考电压进行比较并向所述igbt驱动模块5传输控制信号，用于降低igbt的栅极电压；
21.电流检测模块3，用于检测igbt的发射极的感应电压；
22.第二信号比较控制模块4，用于接收所述电流检测模块3传输的电压信号，用于将电压信号与参考电压进行比较并向所述igbt驱动模块5传输控制信号；
23.igbt驱动模块5，用于接收所述第一信号比较控制模块2和第二信号比较控制模块4输出的控制信号，用于驱动igbt；
24.igbt，用于断开和导通两个线路。
25.在具体实施例中，上述电压检测模块1连接第一信号比较控制模块2的第一端，电压检测模块1检测igbt集电极的点电势的变化情况；上述第一信号比较控制模块2的第二端连接ibgt驱动模块的第一端，第一信号比较控制模块2采用运算放大器的方式对检测电压进行对比和控制igbt栅极电压；上述电流检测模块3连接第二信号比较控制模块4的第一端，电流检测模块3可选用电阻分压式检测igbt的感应电势；上述第二信号比较控制模块4的第二端连接igbt驱动模块5的第二端，第二信号比较控制模块4可选用运放组成比较器判断igbt的短路情况；上述igbt驱动模块5的驱动端连接igbt，igbt驱动模块5可选用专门的igbt驱动器u1驱动igbt，在此不做赘述。
26.实施例2：在实施例1的基础上，请参阅图2和图3，在本实用新型所述的igbt短路保护电路的一个具体实施例中，所述电压检测模块1包括第一二极管d1、第二电阻r2、第六二极管d6、第一电源+12v和第七二极管d7；
27.具体地，第一二极管d1的阴极连接所述igbt的集电极，第一二极管d1的阳极连接第一电阻r1、第六二极管d6的阳极、第七二极管d7的阴极，第二电阻r2的另一端连接第一电源+12v和第六二极管d6的阴极，第七二极管d7的阳极连接地端。
28.进一步地，第一信号比较控制模块2包括电压比较单元201和栅极降压单元202；
29.具体地，电压比较单元201，用于检测所述电压检测模块1的电压信号；
30.栅极降压单元202，用于降低igbt的栅极电压；
31.该电压比较单元201的第一端连接所述电压检测模块1，电压比较单元201的第二端连接所述igbt驱动模块5的第一端，电压比较单元201的第三端通过栅极降压单元202连接igbt驱动模块5的第二端。
32.进一步地，所述电压比较单元201包括第一运放a1、第一参考电压v1、第二运放a2和第二参考电压v2；所述igbt驱动模块5包括驱动器u1和第一电阻r1；
33.具体地，第一运放a1的同相端连接第六二极管的阳极和第二运放a2的同相端，第一运放a1的反相端通过第一参考电压v1接地，第二运放a2的反相端通过第二参考电压v2接地，第二运放a2的输出端连接驱动器u1的第一io端，驱动器u1的驱动端通过第一电阻r1连接igbt的栅极。
34.进一步地，所述栅极降压单元202包括第三电阻r3、第四电阻r4、第一电容c1、第二二极管d2、第三运放a3、第三二极管d3、第五电阻r5、第一开关管n1、第四二极管d4、第六电阻r6和第五二极管d5；
35.所述第三运放a3的同相端连接第三电阻r3、第一电容c1和第一运放a1的输出端，第三运放a3的反相端第四电阻r4和第二二极管d2的阴极，第三电阻r3的另一端连接第四电阻r4的另一端、第一电源+12v和第五电阻r5，第一电容c1的另一端、第二二极管d2的阳极和第一开关管n1的发射极共同接地，第三运放a3的输出端通过第三二极管d3连接第五电阻r5的另一端和第一开关管n1的基极，第一开关管n1的集电极依次通过第四二极管d4的阳极和第六电阻r6连接第五二极管d5的阴极，第五二极管d5的阳极连接第一电阻r1。
36.在具体实施例中，上述第一运放a1、第二运放a2和第三运放a3可选用lm319运算放大器，也可选用op07系列，通过第一运放a1和第二运放a2组成电压比较器，第三运放a3组成栅极降压器；上述第一运放a1与第一参考电压v1进行对比，超过第一参考电压v1时便控制第三运放a3，第三运放a3控制igbt的栅极降压，延长igbt的短路电流承受时间，避免元件器被损坏；上述第二运放a2与第二参考电压v2进行对比，超过则直接控制igbt驱动模块5；上述第三运放a3和第一运放a1配合提高了短路保护电路的反应速度；上述第三电阻r3和第一电容c1可调节短路保护电路动作的短路电流门限值；上述第二参考电压v2大于第一参考电压v1；上述第一二极管d1可选用高耐压二极管；上述第一开关管n1选用npn型三极管控制igbt的栅极电压。
37.实施例3：在实施例1的基础上，请参阅图4，在本实用新型所述的igbt短路保护电路的一个具体实施例中，所述电流检测模块3包括第一电感l1、第八二极管d8、第八电阻r8和第九电阻r9；所述第二信号比较控制模块4包括第四运放a4和第三参考电压v3；
38.所述第一电感l1、igbt的发射极和第三参考电压v3共同接地，第一电感l1的另一端通过第二二极管d2的阴极连接第九电阻r9，第九电阻r9的另一端连接第四运放a4的同相端并通过第八电阻r8连接第一电源+12v，第三运放a3的反相端连接第三参考电压v3的另一端，第三运放a3的输出端连接驱动器u1的第二io端。
39.在具体实施例中，上述第四运放a4可选用lm319运算放大器，也可选用op07系列；上述第一电感l1可选用较小的寄生电感，通过检测其产生的感应电势，配合第四运放a4判
断igbt短路的发生。
40.在本实用新型实施例中，当在igbt开通之前，主回路已短路时，通过电流检测模块3检测igbt发射极上第一电感l1产生的感应电势，当感应电势通过第四运放a4检测，超过第三参考电压v3时，判断igbt发生短路并控制驱动器u1停止确定igbt；当在igbt已开通且工作在饱和区时，主回路发生短路且短路回路负载较大时，电流上升率较低而电流检测模块3不起作用，通过电压检测模块1检测igbt集电极电压，其中如果检测的集电极电压高于第二参考电压v2时，直接控制驱动器u1断开igbt，如果低于第二参考电压v2且高于第一参考电压v1时，第三运放a3控制第一开关管n1导通，使得igbt的栅极接地，降低igbt的栅极电压，避免元器件因为过电压而击穿；其中第三电阻r3和第一电容c1可调节短路保护电路动作的短路电流门限值，使得igbt的栅极电压缓慢下降；第二参考电压v2远大于第一参考电压v1；第一二极管d1可选用高耐压二极管；第六二极管d6和第七二极管d7将输入的电压信号进行箝位处理。
41.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
42.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。