[实用新型]一种用于逆变电路电力MOSFET的过流保护装置

说明书

技术领域

本实用新型主要涉及到逆变电源领域，特指一种用于逆变电路电力MOSFET的过流保护装置，其主要用于半桥或全桥逆变电源中开关元件电力MOSFET的过流保护。

背景技术

在电力电子领域中，电力MOSFET是一种广泛使用的全控型开关元件。电力MOSFET是用栅极电压控制漏极电流，因此其第一显著特点是驱动电路简单，需要的驱动功率小；第二个显著特点是开关速度快，工作频率高；第三，电力MOSFET热稳定性较好。但是电力MOSFET电流容量小，耐压低，一般只适用于中小功率的电力电子装置。对于中小功率逆变电源领域，从使用简单性、热稳定性、元件成本等方面考虑，使用电力MOSFET作为逆变电源开关元件是非常合适的。

由于电压波动、误触发等原因造成开关元件损坏是电力电子领域的一个普遍现象，因此采用合适的保护措施对开关元件进行保护是必要的。半桥逆变和全桥逆变电路中，造成开关元件损坏的最主要原因是上下桥臂同时导通(下称直通)，瞬间大电流击穿开关元件，同时可能导致其他电路元件的损坏。另外某一开关元件的导通时间过长形成的大电流也可能造成器件损坏。检测直通现象的发生并使能相应的保护措施，是逆变电路开关元件保护的主要方面。现在，针对逆变电路中电力MOSFET的保护主要有下几种技术：一是将采样电阻与电力MOSFET串联，检测该电阻上电流变化，作为异常发生的判断与保护动作依据。二是采样电力MOSFET漏源极之间电压的变化情况作为异常发生的判断与保护动作依据。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于：本实用新型提供一种通过采样逆变电路前滤波稳压电容上的电流来判断异常发生并对电力MOSFET实现保护的装置。该装置具有结构简单、成本低廉、保护动作快、可靠性高等优点。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的解决方案为：一种用于逆变电路电力MOSFET的过流保护装置，其特征在于：它包括电流互感器、屏蔽单元、驱动单元、控制单元以及由比较器和触发器组成的信号处理单元，所述电流互感器用来取样流经逆变电源中滤波稳压电容的电流并传送给信号处理单元；所述信号处理单元与控制单元相连，信号处理单元中的电阻用来把电流信号转换为电压信号，信号处理单元中的比较器用来判断异常发生，触发器用来锁存异常信号并产生保护信号，信号处理单元产生的保护信号传送给驱动单元，驱动单元与逆变电路中的电力MOSFET相连。

所述信号处理单元产生BH1、BH2和BH3三路保护信号，其中一路保护信号BH1直接作用在驱动单元上，形成第一级保护；第二路保护信号BH2作用在触发信号的屏蔽单元上，由控制单元输出的触发信号与BH2经屏蔽单元相与后形成输入到驱动单元的触发脉冲，当保护使能时，BH2信号经过屏蔽单元将控制单元输出的触发信号屏蔽，无法形成有效的触发脉冲，形成第二级保护；第三路保护信号BH3为经过光电耦合后反馈回控制单元的保护信号，该信号通知控制单元异常情况发生，以便控制单元进行相应处理，构成第三级保护。

所述电流互感器于半桥逆变电路中为两个，电流互感器于全桥逆变电路中为一个。

所述屏蔽单元由四个与门组成。

与现有技术相比，本实用新型的优点就在于：

1、本实用新型逆变电路中电力MOSFET的保护装置的保护可靠性高，保护电路采用最简洁的电路结构，对逆变电源中可能出现的异常情况(主要是直通)能可靠检测到，并及时快速使能保护，可靠性高；

2、本实用新型逆变电路中电力MOSFET的保护装置的保护动作快速，逆变电源前的滤波稳压电容上的电流在异常发生时急剧增大，采样该电流保证了及时检测到异常状况。由于滤波稳压电容上的电流变化引起其他电路参数的变化，所以取该电流比其他方式保护更快速。异常信号处理电路使用少量元器件，保证保护动作延时小。实验表明该时间小于等于2uS；

3、本实用新型逆变电路中电力MOSFET的保护装置中滤波稳压电容上的电流没有直流分量，不会引起互感器磁化，可以有效减小互感器体积；

4、本实用新型逆变电路中电力MOSFET的保护装置中附加逆变触发脉冲过宽限制功能，该功能可以限制触发脉冲在一定宽度范围，限制流经电力MOSFET的导通电流，并保证逆变电源后级变压器不被直流磁化；

5、本实用新型逆变电路中电力MOSFET的保护装置具有结构简单、成本低廉的优点。

附图说明

图1是逆变电路中电力MOSFET的保护装置的结构示意图；

图2是实施例1中本实用新型装设于半桥逆变电路中的结构示意图；