[实用新型]高速自保护式大功率管基极驱动装置

说明书

本实用新型涉及一种大功率晶体管的短路和过载保护装置，用于交流变频调速、逆变器和直流斩波器中控制大功率晶体管（以下简称GTR）基极驱动信号。

目前，国内尚不能批量生产大功率的GTR，几乎全部依赖进口以满足一些电路装配的需要。但在使用中因为过载、短路或其他不明原因，经常发生烧管事故，既造成整个线路不能工作，又造成很大经济损失。因此快速保护GTR已成为一大技术关键。国外正在努力研究来攻克难关，国内尚未见到任何文献和产品出现。目前仅查到一份类似文献报道，题目为：“IGBT用ヶ“一トト”ラブモシ“ユ一ル”（门电路驱动模块），刊登在日本富士时报V0162NO.11 1989 P736上。该文没有详细技术说明，只有照片，内部电路无法得知，它的用途是对IGBT的驱动，不适于GTR的驱动。

大功率晶体管为什么会被烧坏，这是因为在晶体管电压型的逆变器中，过电流保护通常采用霍尔传感器测量直流回路中的电流，然后再通过控制回路来切断GTR，检测时间较长，在此期间GTR有可能已被烧坏。

本实用新型的目的是提供一个新的GTR基极驱动装置，它能够可靠地在外界电路发生短路或由于过载而使GTR工作进入非饱和区时，迅速切断GTR基极脉冲，使其得到保护。

本实用新型的任务是这样完成的：1）用普通低速的光电耦合器连在共基极放大器的发射极回路里来获得快速响应，这样可以减少光耦合晶体管的密封效应，降低元器件成本，2）用NE555构成斯密特触发器，对光电耦合器输出脉冲整形，电路简单，时间延时小，3）用MOS型晶体管作为接通功率放大部分的高速电子开关进行GTR基极脉冲的控制。整个电气装置按上述主要电路构成。当线路工作正常时，由斯密特触发器输出的方波脉冲，通过RC微分延时，再通过或门去打开高速电子开关，使方波脉冲通过功率放大去驱动GTR基极。如果外界电路发生短路或者由于过载而使GTR工作进入非饱和区，GTR饱和压降检测电路输出的信号将迫使高速电子开关迅速切断，即切断了GTR基极脉冲，达到了对GTR的保护。本驱动装置结构简单，调试方便，使用可靠，当按下面详述的实施例组接，由于零件少、成本低将会产生较明显的经济效益。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的装置电路方框图。

图2是本实用新型的原理电路图。

图3是本实用新型的试验线路图。

参照图1，［1］为光电耦合器、［2］为共基极放大电路、［3］为斯密特触发器、［4］为高速电子开关、［5］为功率放大器、［6］为延时电路、［7］为或门、［8］为GTR饱和压降检测。该驱动装置由上述八部分电路组成。

参照图2，用普通低速的光电耦合管作光电耦合器［1］连接在电阻R4、R5、R6和三极管Q5组成的共基极放大电路［2］的发射极回路中，来获得快速响应，还可以减少光电耦合管的密勒效应，从而降低成本。共基极放大电路［2］输出端与由NE555、电阻R7、MOS管子Q2组成的斯密特触发器［3｝的2、6脚相连。该触发器是将方波脉冲整形，线路简单时间延时小。斯密特触发器［3］输出端脚3与Q1高速电子开关［4］相连，其输出端与由电阻R8～R10、晶体管Q3、Q4组成的功率放大器［5］相接，功率放大器［5］的输出端与GTR连接。斯密特触发器［3］的脚3还与RC微分延时电路［6］的C一端相接，C的另一端与电阻R1～R3、稳压管ZD、集成电路IC1、IC2组成的或门电路［7］的脚2相连，或门电路［7］的输出端脚7与高速电子开关［4］Q1连接。IC1的脚5与晶体管D构成的GTR饱和压降检测电路［8］连接。

本驱动装置的供电电压为＋10伏和－3.6伏两组。