[发明专利]一种IGBT短路保护电路及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种短路保护电路及控制方法，特别是涉及一种用于实现IGBT短路保护的电路及控制方法。

背景技术

目前IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管)作为一种大功率开关器件被广泛应用，但是IGBT的保护一直是个难点，一般的IGBT驱动保护模块就是通过监控Vce是否大于饱和压降，来实现IGBT过流保护的，现在广泛使用的方案一种是采用西门康及三菱的驱动保护模块，但是该方案成本太高，尤其在小功率机型上不能产品化；另一种方案是通过霍尔电路检测输出电流实现保护，但是该方案不能直接检测每一个IGBT的电流，不能完全可靠实现短路保护。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于IGBT的短路保护电路，解决当IGBT模块短路时不能可靠保护的问题。

本电路利用比较器实现对Vce变化的快速响应，通过光电耦合器及时触发CPU关断IGBT驱动信号，避免IGBT短路。

饱和压降Vce是衡量IGBT是否过流的重要指标，在门极驱动电压存在的情况下，发生IGBT过流，Vce会急剧上升，一般当Vce大于饱和压降10微秒(us)左右，IGBT就会损坏。如图1所示，当栅极与发射极电压Vge为15V时，IGBT结温温度为25℃至125℃时，IGBT饱和导通后的压降Vce随着Ice的增大而增大，本设计正是利用IGBT的此种特性，通过检测Vce的压降来判断IGBT是否处于短路状态(通常认为IGBT的电流大于其额定值的3倍即认为其处于短路状态)，若达到电压阈值便通过比较器输出信号导通光电耦合器，触发CPU的硬件中断来封锁IGBT的驱动信号。

如图2所示，IGBT短路保护电路包括快恢复二极管D01，钳位二极管D02，分压电阻R04，R05，R06和比较器U01，电阻R01，R03，R07，R08；IGBT的集电极连接快恢复二极管D01，快恢复二极管D01连接电阻R1，电阻R1连接分压电阻R6，分压电阻R6连接分压电阻R5，分压电阻R5连接分压电阻R4，分压电阻R4连接IGBT的发射极，IGBT的栅极连接钳位二极管D02，钳位二极管D02连接电阻R03，电阻R03与分压电阻R04并联，比较器U01的引脚1连接电阻R08，电阻R08连接随后的光电耦合器输入端，比较器的引脚2连接分压电阻R05，比较起的引脚1连接电阻R08，比较器的引脚6连接分压电阻R04，比较器的引脚7连接电阻R08。

在IGBT栅极有驱动电压时，当发生IGBT过流时，IGBT集电极与发射极间的电压快速升高，当超过比较器U01的引脚3或引脚5所设定的2.5V时，比较器U01的引脚1或引脚7将发生翻转，该信号将导通随后的光电耦合器光电耦合器的输出端信号，触发CPU的硬件中断来封锁IGBT的驱动信号。

本发明通过检测IGBT的Vce压降实现短路保护，电路简单可靠，尤其适合小功率机器采用，可以单独控制每一块IGBT模块的关断，通过对比较器阀值的灵活设定，满足了对不同IGBT模块的短路保护。

下面结合附图对本发明的短路保护电路作进一步说明。

附图说明

图1为本发明中Vce-Ice特征曲线的示意图；

图2为本发明电路结构示意图；

图3为本发明实施例中电路结构示意图。

具体实施方式

本发明的具体实施例如图3所示，IGBT光电耦合器驱动模块U1选用HCPL3120，二极管D1选用快速恢复高压二极管SF1600，比较器U2选用LM393，二极管D2选用1N4148，光电耦合器PC1选用PS2701。二极管D1的功能与二极管D01相同，二极管D2的功能与二极管D02相同，分压电阻R4，R5，R6的功能与电阻R04，R05，R06相同，比较器U2的功能与比较器U01相同。