一种IGBT过流保护电路的制作方法

文档序号:33498326发布日期:2023-03-17 21:31阅读:72来源:国知局
一种IGBT过流保护电路的制作方法
一种igbt过流保护电路
技术领域
1.本实用新型涉及igbt应用技术领域,尤其涉及一种igbt过流保护电路。


背景技术:

2.igbt是一种目前被广泛使用在工控领域、新能源汽车以及光伏等的功率器件。但如果控制不当,igbt很容易失效。其中,过流失效是igbt最常见的失效模式之一。因此,过流保护电路是igbt应用中不可缺少的重要电路。在实际使用时,为了防止igbt短路引起元器件本身损坏甚至影响电路功能,往往设置检测电路对igbt的工作电流进行实时监控。利用采样电阻进行电流监控是常见的方式之一,但传统的过流保护电路受限于电流的方向性,可能会出现无法第一时间保护,从而导致igbt失效。


技术实现要素:

3.针对现有技术中存在的问题,本实用新型提供一种igbt过流保护电路,包括:
4.igbt模块,所述igbt模块的输出端串联有采样电阻;
5.全波整流模块,所述全波整流模块的第一输入端与所述采样电阻的一端相连,所述全波整流模块的第二输入端与所述采样电阻的另一端相连,所述全波整流模块用于检测所述采样电阻两端的电压差,并将所述电压差取绝对值后放大得到采样电压;
6.电压比较模块,所述电压比较模块的输入端连接所述全波整流模块的输出端,所述电压比较模块的输出端通过控制模块连接所述igbt模块,所述电压比较模块用于将所述采样电压与基准电压进行比较,并在所述采样电压不小于所述基准电压时,通过所述控制模块关断所述igbt模块,以对所述igbt模块进行双向过流保护。
7.优选的,所述控制模块包括:
8.pwm信号控制单元,所述pwm信号控制单元的输入端连接所述电压比较模块的输出端;
9.光隔离驱动单元,所述光隔离驱动单元的输入端连接所述pwm信号控制单元的输出端,所述光隔离驱动单元的输出端连接所述igbt模块的输入端。
10.优选的,所述全波整流模块包括:
11.第一运算放大器,所述第一运算放大器的第一供电端接地,所述第一运算放大器的第二供电端连接外部电源,所述第一运算放大器的同相输入端分别连接所述采样电阻的一端并接地,所述第一运算放大器的反向输入端通过第一电阻连接所述采样电阻的另一端;
12.第一二极管,所述第一二极管的阳极连接所述第一运算放大器的输出端,所述第一二极管的阴极连接所述第一运算放大器的反向输入端;
13.第二运算放大器,所述第二运算放大器的第一供电端接地,所述第一运算放大器的第二供电端连接外部电源,所述第二运算放大器的同相输入端分别连接所述采样电阻的一端并接地,所述第二运算放大器的反向输入端通过第四电阻连接所述采样电阻的另一
端;
14.第二二极管,所述第二二极管的阳极通过第三电阻连接所述第二运算放大器的反向输入端,所述第二二极管的阴极连接所述第一运算放大器的输出端;
15.第二电阻,所述第二电阻的一端连接所述第二二极管的阳极,所述第二电阻的另一端连接所述第一二极管的阴极;
16.第五电阻,所述第五电阻的一端连接所述第二运算放大器的反向输入端,所述第五电阻的另一端连接所述第二运算放大器的输出端。
17.优选的,所述电压比较模块包括:
18.第三运算放大器,所述第三运算放大器的第一供电端接地,所述第三运算放大器的第二供电端连接外部电源,所述第三运算放大器的反向输入端连接所述全波整流模块的输出端,所述第三运算放大器的正向输入端连接一个基准电压;
19.第六电阻,所述第六电阻的一端连接所述第三运算放大器的第二供电端,所述第六电阻的另一端连接所述第三运算放大器的输出端。
20.优选的,所述igbt模块还连接一个直流电电源。
21.上述技术方案具有如下优点或有益效果:
22.1)通过电阻、二极管、运算放大器和简单的控制电路,能够很好的实现对igbt过流进行有效的保护;
23.2)在igbt模块的输出端串联采样电阻,在igbt出现过流时,通过检测并放大采样电阻上的电压,当达到一定的电压时,通过pwm信号控制电路及时关断igbt;
24.3)采用了全波整流电路,能够将采样电阻两端电压差进行取绝对值并放大相应倍数,相较于传统的放大电路只能保护单方向的过流状态,能够保护双向过流状态。
附图说明
25.图1为本实用新型的较佳的实施例中,一种igbt过流保护电流的电气原理图。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实用新型并不限定于该实施方式,只要符合本实用新型的主旨,则其他实施方式也可以属于本实用新型的范畴。
27.本实用新型的较佳的实施例中,基于现有技术中存在的上述问题,现提供一种igbt过流保护电路,如图1所示,包括:
28.igbt模块1,igbt模块1的输出端串联有采样电阻2;
29.全波整流模块3,全波整流模块3的第一输入端与采样电阻的一端相连,全波整流模块3的第二输入端与采样电阻2的另一端相连,全波整流模块3用于检测采样电阻2两端的电压差,并将电压差取绝对值后放大得到采样电压;
30.电压比较模块4,电压比较模块4的输入端连接全波整流模块3的输出端,电压比较模块4的输出端通过控制模块5连接igbt模块1,电压比较模块4用于将采样电压与基准电压vref进行比较,并在采样电压不小于基准电压vref时,通过控制模块5关断igbt模块1,以对igbt模块1进行双向过流保护。
31.具体的,本实施例中,将本igbt过流保护电路应用在一个igbt电路中,过流保护电
路用于检测igbt模块1输出回路电流,通过在输出端串联一个采样电阻实现将电流信号转化为电压信号,全波整流模块3采集采样电阻2两端的电压得到电压差,全波整流模块3将电压差进行取绝对值后放大得到采样电压2并传输至电压比较模块4,当采样电压不小于设定的基准电压vref时,电压比较模块4反馈一个控制信号至控制模块5从而关断igbt模块1,由于全波整流模块3对电压差进行取绝对值后放大得到采样电压,使得在采样电阻2上流经正向电流或反向电流时都可以在采样电压大于基准电压vref时关断igbt模块1,从而实现对igbt模块1的双向过流保护。
32.本实用新型的较佳实施例中,如图1所示,控制模块5包括:
33.pwm信号控制单元51,pwm信号控制单元51的输入端连接电压比较模块4的输出端;
34.光隔离驱动单元52,光隔离驱动单元52的输入端连接pwm信号控制单元51的输出端,光隔离驱动单元52的输出端连接igbt模块1的输入端。
35.具体的,本实施例中,控制模块5包括pwm信号控制单元51和光隔离驱动单元52,当igbt电路电流过大时,全波整流模块3输出的采样电压不小于设定的基准电压vref,电压比较模块3则输出控制信号至pwm信号控制单元51,封锁pwm信号进而通过光隔离驱动单元52控制igbt模块1关断,实现过流保护。
36.本实用新型的较佳实施例中,如图1所示,全波整流模块3包括:
37.第一运算放大器u1,第一运算放大器u1的第一供电端接地,第一运算放大器u1的第二供电端连接外部电源,第一运算放大器u1的同相输入端分别连接采样电阻2的一端并接地,第一运算放大器u1的反向输入端通过第一电阻r1连接采样电阻2的另一端;
38.第一二极管d1,第一二极管d1的阳极连接第一运算放大器u1的输出端,第一二极管d1的阴极连接第一运算放大器u1的反向输入端;
39.第二运算放大器u2,第二运算放大器u2的第一供电端接地,第一运算放大器u2的第二供电端连接外部电源,第二运算放大器u2的同相输入端分别连接采样电阻2的一端并接地,第二运算放大器u2的反向输入端通过第四电阻r4连接采样电阻的另一端;
40.第二二极管d2,第二二极管d2的阳极通过第三电阻r3连接第二运算放大器u2的反向输入端,第二二极管d2的阴极连接第一运算放大器u1的输出端;
41.第二电阻r2,第二电阻r2的一端连接第二二极管d2的阳极,第二电阻r2的另一端连接第一二极管d1的阴极;
42.第五电阻r5,第五电阻r5的一端连接第二运算放大器u2的反向输入端,第五电阻r5的另一端连接第二运算放大器u2的输出端。
43.本实用新型的较佳实施例中,如图1所示,电压比较模块4包括:
44.第三运算放大器u3,第三运算放大器u3的第一供电端接地,第三运算放大器u3的第二供电端连接外部电源,第三运算放大器u3的反向输入端连接全波整流模块3的输出端,第三运算放大器u3的正向输入端连接一个基准电压vref;
45.第六电阻r6,第六电阻r6的一端连接第三运算放大器u3的第二供电端,第六电阻r6的另一端连接第三运算放大器u3的输出端。
46.具体的,本实施例中,全波整流模块3的第一输入端电压为v1,全波整流模块的第二输入端电压为v2,igbt电路中允许通过的实时电流为i;
47.当igbt电路中的电流方向为从igbt模块流向总输出端时,第一二极管d1导通,第
二二极管d2截止,此时全波整流模块3中的有效部分为包括第四电阻r4、第五电阻r5、第二运算放大器u2组成反向放大电路,此时采样电压为第二运算放大器输出的v
u2,
计算公式为
[0048]vu2
=(r5/r4)*(v1-v2),
[0049]
根据欧姆定律,采样电阻2的电压为
[0050]u采样电阻
=v1-v2=i*r
采样电阻

[0051]
可以得出
[0052]vu2
=i*r
采样电阻
*r5/r4;
[0053]
当igbt电路中的电流方向为从总输出端流向igbt模块1时,第一二极管d1截止,第二二极管d2导通,此时全波整流模块3中的有效部分为包括第一电阻r1、第二电阻r2和第一运算放大器u1的反向放大电路以及包括第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5和第二运算放大器u2的反向加法电路,此时采样电压为第二运算放大器u2输出的v
u2
,计算公式为
[0054]vu2
=[r2*r5/(r1*r3)-r5/r4)]*(v2-v1),
[0055]
根据欧姆定律,采样电阻2的电压为
[0056]u采样电阻
=v1-v2=i*r
采样电阻

[0057]
可以得到
[0058]vu2
=[r2*r5/(r1*r3)-r5/r4)]*i*r
采样电阻

[0059]
全波整流模块3输出采样电压v
u2
至电压比较模块4,当采样电压v
u2
不小于基准电压vref时,第三运算放大器u3输出信号从高电平转为低电平,此时的pwm信号控制单元51检测到电压比较模块4输出的电平发生转变,则封锁pwm信号,光隔离驱动单元52接收不到pwm信号,控制igbt模块1关断,实现过流保护。
[0060]
本实用新型提供的igbt过流保护电流中的pwm信号控制单元51和光隔离驱动单元52,采用现有技术,不作为本实用新型的主要技术特征,工作原理在此处不再赘述。
[0061]
根据上述的公式,将电流i设定为允许流过igbt模块的最大电流时,可以选择合适的电阻和基准电压vref,实现对igbt电路的不同程度的过流保护。
[0062]
本实用新型的较佳实施例中,如图1所示,igbt模块1还连接一个直流电电源dc。
[0063]
以上仅为本实用新型较佳的实施例,并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本实用新型的保护范围内。
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