0V;所述脉冲还 原单元13的输出端接副边推挽驱动19的输入端，19的另一个输入端接故障保护电路21的 一个输出端，19的输出端接IGBT的栅极G。所述TVS管的阴极接IGBT的集电极C，阳极接 过流检测单元18的输入端。所述过流检测单元18的输出端接故障保护电路的一个输入端； 所述故障保护电路的另一个输入端接其他故障信号，另一个输出端接故障序列产生单元的 输入端。
[0022] 所述故障序列产生单元12包括；第一下拉高压NMOS管121，第一与口 122,第一反 相器123,第二反相器124,第一四位计数器125,第一比较器126,第一电流源127,第一充电 电容128,第一开关NMOS管129,第一与非口 1210,第一延时器1211，第一RS触发器1212。 所述的第一下拉高压NOMS管121的漏极接信号禪合变压器副边的上端引脚，栅极接第一与 口 122的输出端，源极接副边供电的参考地VEE。所述第一与口的一个输入端接第一反相 器123的输出端，另一个输入端接第二反相器124的输出端，第二反相器124的输入端接第 一四位计数器125的输出端。所述第一反相器123的输入端接第一比较器126的输出端， 所述第一比较器的输出端同时接入第一四位计数器125的输入端和第一延时器1211输入 端。所述第一延时器的输出端接第一与非口 1210的一个输入端。所述第一比较器的正输 入端接基准电压Vkw，负输入端分别接第一电流源127的负端、第一充电电容128 -端和第 一开关NMOS管129的漏极。所述第一电流源的正端接副边的供电电源VDDS，所述第一开关 NMOS管129的栅极接所述第一与非口的输出端，源极和所述第一充电电容的另一端一起接 副边的参考地VEE。所述第一与非口的另一输入端接第一RS触发器1212的Q输出端。所 述第一RS触发器的S输入端接故障保护电路输出的故障状态信号，R端接第一四位计数器 125输出的自复位窄脉冲信号。
[0023] 所述的故障序列处理单元包括第一D触发器111，第一两位计数器112,第二比较 器113,第二电流源114,第二开关NMOS管115,第二充电电容116,第S反相器117,第二D 触发器118,第一窄脉冲发生器119。所述第二D触发器118的D输入端接原边的供电电源 VDD，触发端CP接收主边推挽驱动16检测到的故障信号的脉冲序列或恢复信号的脉冲序 列，复位端CLR接第一窄脉冲发生器119的输出端，Q输出端接第S反相器117的输入端。 所述第=反相器117的输出端接第二开关NMOS管115的栅极，所述第二开关NMOS管的漏 极分别接第二电流源114的负端、第二充电电容116的一端W及第二比较器113的负输入 端，第二NMOS管的源极和第二充电电容116的另一端接主边的参考地VSS。所述第二比较 器的正输入端接参考电压Vkep，输出端接第一窄脉冲发生器的输入端和第一两位计数器112 的使能端EN。所述第一两位计数器另一输入端接收故障信号的脉冲序列或恢复信号的脉 冲序列，输出端接第一D触发器111的CP触发端。所述第一D触发器111接成分频器的形 式，即其反相Q输出端接到D输入端，第一触发器111的复位端CLR接巧片的初始化信号。
[0024] 所述脉冲还原单元13包括第S比较器131，第四比较器132和第二RS触发器133。 131负输入端和132的正输入端接到变压器副边的上端，131的正输入端接较大的基准电压 VH，132的负输入端接较小的基准参考电压；二者的输出端分别接第二RS触发器133的S输 入端和R输入端，所述第二RS触发器的输出端接副边推挽驱动单元19的输入端。
[002引 工作原理如下；
[0026] 正常传输时控制信号经过边沿脉冲调制单元15调制为对应于其上升沿和下降沿 的窄脉冲传送到推挽驱动单元16,进行电平转换之后输出高电平为15V的窄脉冲到禪合变 压器的上端输入端和下端输入端。其中，上端输入端接收上升沿窄脉冲，下端输入端接收下 降沿窄脉冲，因为变压器副边的下端被固定到10V电源，所W副边上端接收到的对应于上 升沿和下降沿的分别为25V的窄脉冲和0V的低电平窄脉冲。25V的窄脉冲使得比较器131 输出为高电平，将第二RS触发器的Q输出端置位为"1"，0V的低电平窄脉冲使得比较器132 的输出高电平，将133的Q输出端复位为"0"，从而实现控制信号的还原。控制信号经过推 挽驱动19之后，驱动IGBT22的通断。
[0027] 当发生故障时，发生保护动作。W过流故障为例，当IGBT发生过流，集电极电压升 高，TVS管23的阳极电压同样升高，当超过过流检测单元18中设定的阔值时，18输出低电 平故障信号。故障保护电路根据故障持续的时间选择降栅压或软关断保护。作出保护的同 时将故障状态信号调制为对应于其下降沿和上升沿的窄脉冲输出到故障序列产生单元12。 故障回馈及处理过程开始启动。
[002引具体的故障回馈及处理过程如下：
[0029] 故障序列产生单元默认接收第一个窄脉冲表示IGBT发生故障，接收第二个窄脉 冲表示IGBT故障排除。窄脉冲将第一RS触发器1212的输出置位，上述第一充电电容128 的初始状态为0V，则第一比较器126初始输出高电平，第一与非口 1210输出低电平将第一 开关NMOS关断。第一电流源127开始给第一电容充电，当充电电压达到VcE拥，比较器126 输出低电平，经过延时器1211的固定延时之后使得与非口 1210的输出端变为高电平，第一 NMOS管开通迅速将第一电容上的电压拉低，第一比较器又输出高电平。如此重复动作，从而 第一比较器输出连续的低电平窄脉冲。窄脉冲的高电平持续时间Th由电容128的容值C1、 电流源127的电流Ii和参考电压VKEP决定：
[0030]
【主权项】
1. 一种IGBT故障回馈及处理方法，其特征在于：通过故障序列产生单元和故障序列处 理单元实现；当故障发生时，故障序列产生单元根据故障保护状态产生故障窄脉冲序列，并 将所述的故障窄脉冲序列通过耦合变压器传送到主边控制芯片的故障序列处理单元；主边 控制芯片中的故障序列处理单元在设定的时间之内若检测到两个或两个以上的故障窄脉 冲序列，则产生屏蔽信号将控制信号屏蔽掉；故障排除后，故障序列产生单元根据故障状态 产生恢复窄脉冲序列，并将所述的恢复窄脉冲序列通过耦合变压器传送到主边控制芯片的 故障序列处理单元；主边控制芯片中的故障序列处理单元在设定的时间之内若检测到两个 或两个以上的恢复窄脉冲序列，则将屏蔽信号撤销，恢复控制信号的正常传输。
2. -种IGBT故障回馈及处理电路，包括信号耦合变压器、故障保护电路和推挽驱动， 其特征在于：还包括故障序列产生单元和故障序列处理单元； 所述的故障序列产生单元包括第一下拉高压NMOS管、第一与门、第一反相器、第二反 相器、第一四位计数器、第一比较器、第一电流源、第一充电电容、第一开关NMOS管、第一与 非门、第一延时器和第一RS触发器；所述的第一下拉高压NMOS管的漏极接信号親合变压器 副边的上端引脚，第一下拉高压NMOS管的栅极接第一与门的输出端，第一下拉高压NMOS管 的源极接副边供电的参考地VEE;所述第一与门的一个输入端接第一反相器的输出端，第 一与门的另一个输入端接第二反相器的输出端，第二反相器的输入端接第一四位计数器的 输出端；所述第一反相器的输入端接第一比较器的输出端，所述第一比较器的输出端同时 接入第一四位计数器的输入端和第一延时器输入端；所述第一延时器的输出端接第一与非 门的一个输入端；所述第一比较器的正输入端接基准电压Vkef，第一比较器的负输入端分别 接第一电流源的负端、第一充电电容一端和第一开关NMOS管的漏极；所述第一电流源的正 端接副边的供电电源VDDS，所述第一开关NMOS管的栅极接所述第一与非门的输出端，所述 第一开关NMOS管的源极和所述第一充电电容的另一端一起接副边的参考地VEE;所述第一 与非门的另一输入端接第一RS触发器的Q输出端；所述第一RS触发器的S输入端接故障 保护电路的输出端，第一RS触发器的R端接第一四位计数器输出的自复位窄脉冲信号； 所述的故障序列处理单元包括第一D触发器、第一两位计数器、第二比较器、第二电流 源、第二充电电容、第二开关NMOS管、第三反相器、第一窄脉冲发生器和第二D触发器；所述 第二D触发器的D输入端接原边的供电电源VDD，所述第二D触发器的触发端CP接收主边 推挽驱动检测到的故障窄脉冲序列或恢复窄脉冲序列，所述第二D触发器的复位端CLR接 第一窄脉冲发生器的输出端，所述第二D触发器的Q输出端接第三反相器的输入端；所述第 三反相器的输出端接第二开关NMOS管的栅极，所述第二开关NMOS管的漏极分别接第二电 流源的负端、第二充电电容的一端以及第二比较器的负输入端，第二NMOS管的源极和第二 充电电容的另一端接主边的参考地VSS;所述第二比较器的正输入端接参考电压Vkef，第二 比较器的输出端接第一窄脉冲发生器的输入端和第一两位计数器的使能端EN;所述第一 两位计数器另一输入端接收故障窄脉冲序列或恢复窄脉冲序列，第一两位计数器的输出端 接第一D触发器的CP触发端。
3. 根据权利要求2所述的一种IGBT故障回馈及处理电路，其特征在于：所述的第一D 触发器接成分频器的形式，即所述的第一D触发器的反相Q输出端接到D输入端，复位端 CLR接芯片的初始化信号。
【专利摘要】本发明提供了一种IGBT故障回馈和处理电路及方法，通过故障序列产生单元和故障序列处理单元实现，本发明的有益效果为：设置计时电路和计数电路协同工作可以避免故障信号的误保护和误恢复，提高IGBT工作的可靠性；由于副边芯片采用双电源，可以只用一个下拉管产生故障窄脉冲序列，简化了电路。
【IPC分类】H03K17-567
【公开号】CN104767506
【申请号】CN201510108527
【发明人】於昌虎, 曾正球, 周耀彬
【申请人】广州金升阳科技有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月12日