Igbt過流信號鎖存電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種IGBT過流信號鎖存電路，包括箝位電路、過流信號輸入二極管、遲滯比較器和控制器；箝位電路連接在電源正極與遲滯比較器的輸入端之間并將輸入端電平箝位在遲滯區(qū)域內；過流信號通過過流信號輸入二極管連接遲滯比較器的輸入端；遲滯比較器的輸出端輸出信號，并輸入到控制器。本實用新型采用遲滯比較器對IGBT模塊產生并馬上被封鎖的過流信號進行鎖存，并將鎖存結果輸入控制器，因此能夠對IGBT模塊的過流信號進行實時識別；通過箝位電路將遲滯比較器的輸入端電平箝位在遲滯區(qū)域內，因此能夠方便的對箝位電平進行調整，適用于各類型的供電電源或IGBT模塊；本實用新型成本低廉，電路簡單可靠，適用面極廣。
【專利說明】
IGBT過流信號鎖存電路
技術領域
[0001 ]本實用新型具體涉及一種IGBT過流信號鎖存電路?！颈尘凹夹g】
[0002]隨著國家經濟技術的發(fā)展和人們生活水平的提高，電力電子技術已經得到了長足的和飛速的發(fā)展。
[0003]IGBT又叫絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT (雙極型三極管)和M0S (絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有M0SFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大;M0SFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)，如交流電機、變頻器、 開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。
[0004]隨著IGBT模塊的廣泛應用，對于IGBT的保護也已經成為了 IGBT應用時的不可或缺的部分:IGBT過流保護信號是IGBT驅動電流必不可少的部分。IGBT過流信號發(fā)生時，需要控制系統(tǒng)快速封鎖IGBT驅動信號，實現(xiàn)IGBT的保護，考慮到保護的可靠性和實時性，一般過流信號不會經過CPU處理后進行保護，而是直接通過硬件電路或CPLD實現(xiàn)，以此大多情況下 IGBT過流信號不會進入CPU。
[0005]同時，由于大部分IGBT驅動電路采用15V電源供電，因此IGBT提供的過流信號也是 15V的電平信號。而一般鎖存器采用的是通用的數(shù)字鎖存器，其供電電源均低于此電壓，因此IGBT的過流信號無法與常用的數(shù)字鎖存器進行直接兼容。
[0006]此外，由于IGBT模塊其他保護電路的存在，因此在IGBT發(fā)生過流狀態(tài)時，IGBT的驅動信號會被立刻關斷或封鎖，此時保護信號會隨著IGBT驅動信號的封鎖立即消失，這也非常不利于開發(fā)調試人員和工程技術人員進行問題分析排查?！緦嵱眯滦蛢热荨?br>[0007]本實用新型的目的在于提供一種成本低廉、電路簡單可靠、而且能夠實時識別 IGBT過流信號的IGBT過流信號鎖存電路。
[0008]本實用新型提供的這種IGBT過流信號鎖存電路，包括箝位電路、過流信號輸入二極管、遲滯比較器和控制器;箝位電路連接在電源正極與遲滯比較器的輸入端之間，將遲滯比較器的輸入端電平箝位在遲滯區(qū)域內；IGBT模塊的過流信號通過過流信號輸入二極管與遲滯比較器的輸入端連接;遲滯比較器的輸出端根據(jù)輸入端的電平的大小輸出信號，并輸入到控制器。
[0009]所述的IGBT過流信號鎖存電路還包括箝位二極管；控制器的I /0端口與箝位電路的輸出端直接連接，并通過箝位二極管連接到遲滯比較器的輸入端;控制器通過將I/O端口置低電平從而重置遲滯比較器輸出端的電平信號，保證IGBT過流信號鎖存電路的重復使用。
[0010]所述的IGBT過流信號鎖存電路還包括上電復位電路;上電復位電路連接在箝位二極管的輸入端與地之間，用于電路上電時將鎖存電路復位，保證電路能夠鎖存過流信號。
[0011]所述的IGBT過流信號鎖存電路還包括狀態(tài)指示電路;狀態(tài)指示電路包括指示燈和指示燈限流電阻，電源正極通過指示燈和指示燈限流電阻連接到遲滯比較器的輸出端；指示燈在IGBT模塊產生過流信號時點亮，用于指示IGBT模塊已經產生了過流保護信號。
[0012]所述的箝位電路為電阻串聯(lián)分壓電路。
[0013]所述的遲滯比較器為施密特觸發(fā)器。
[0014]所述的上電復位電路為RC串聯(lián)電路。
[0015]所述的將遲滯比較器的輸入端電平箝位在遲滯區(qū)域內，為將遲滯比較器的輸入端電平箝位在5V~10V。
[0016]本實用新型提供的這種IGBT過流信號鎖存電路，采用遲滯比較器對IGBT模塊產生并馬上被封鎖的過流信號進行鎖存，并將鎖存結果輸入控制器，因此本實用新型能夠對 IGBT模塊的過流信號進行實時識別;此外，通過指示燈對IGBT模塊產生的過流信號進行顯示，更加簡單便捷的為使用者提供了參考;最后，通過箝位電路將遲滯比較器的輸入端電平箝位在遲滯區(qū)域內，因此本實用新型能夠方便的對箝位電平進行調整，適用于各類型的供電電源或IGBT模塊。本實用新型成本低廉，電路簡單可靠，而且能夠實時識別IGBT過流信號，適用面極廣。【附圖說明】[〇〇17]圖1為本實用新型的功能模塊圖。
[0018]圖2為本實用新型的一種實施例的電路原理圖?！揪唧w實施方式】
[0019]如圖1所示為本實用新型的功能模塊圖:本實用新型提供的這種IGBT過流信號鎖存電路，包括箝位電路、過流信號輸入二極管、遲滯比較器、控制器、箝位二極管、上電復位電路和狀態(tài)指示電路;箝位電路連接在電源正極與遲滯比較器的輸入端之間，將遲滯比較器的輸入端電平箝位在遲滯區(qū)域內；IGBT模塊的過流信號通過過流信號輸入二極管與遲滯比較器的另一輸入端連接;遲滯比較器的輸出端根據(jù)輸入端的電平的大小輸出遲滯的比較信號，并輸入到控制器;控制器的I/O端口與箝位電路的輸出端直接連接，并通過箝位二極管連接到遲滯比較器的輸入端;控制器通過將I/O端口置低電平從而重置遲滯比較器輸出端的電平信號，保證IGBT過流信號鎖存電路的重復使用；上電復位電路連接在箝位二極管的輸入端與地之間，用于電路上電時將鎖存電路復位，保證電路能夠鎖存過流信號，同時還可用于對輸入到箝位二極管的電平信號進行濾波;狀態(tài)指示電路包括指示燈和指示燈限流電阻，電源正極通過指示燈和指示燈限流電阻連接到遲滯比較器的輸出端；指示燈在IGBT 模塊產生過流信號時點亮，用于指示IGBT模塊已經產生了過流保護信號。
[0020]所述的箝位電路可以采用電阻串聯(lián)分壓電路或者滑動變阻器、運放等構成參考電壓產生電路，只要電路能夠穩(wěn)定的輸出一路箝位電壓信號(或參考電壓)即可。所述的上電復位電路用于電路上電時產生一次清零信號對電路進行復位。所述的狀態(tài)指示電路可以采用指示燈、報警器等類似功能的指示電路。由于IGBT模塊在正常情況下不會存在過流信號，而IGBT模塊一旦出現(xiàn)過流故障，則IGBT模塊的過流信號將立刻產生，由于IGBT模塊自身或外部存在保護模塊，IGBT的保護模塊會在IGBT過流時立即封鎖或關斷IGBT的驅動信號，此時IGBT模塊的過流信號將立即消失;遲滯比較器的作用就在于采用遲滯比較器的遲滯特性將IGBT模塊產生且很快消失的過流信號進行鎖存，從而保證控制器能夠識別和指示該信號;遲滯比較器可以采用施密特觸發(fā)器。[〇〇21]如圖2所示為本實用新型的一種實施例的電路原理圖:在該實施例中，電阻R1和R2 構成箝位電路，采用電阻分壓的形式形成箝位電平；電阻R3和電容C1構成上電復位電路(RC 串聯(lián)電路)；二極管D1為箝位二極管，二極管D2為過流信號輸入二極管，U1采用邏輯特性為非的施密特觸發(fā)器完成遲滯比較器的作用；發(fā)光二極管D3和電阻R4構成狀態(tài)指示電路；由于IGBT模塊采用+15V電源構成驅動信號，因此IGBT模塊的過流信號也為高電平為+15V的數(shù)字信號;+ 15V電源通過箝位電路輸出箝位電平(在本實施例中，箝位電平控制在5V~10V之間)，控制器輸出的清零信號直接連接到箝位二極管輸入端，箝位二極管輸入端同時連接一個RC串聯(lián)電路進行上電復位;箝位電平信號和控制器輸出的清零信號同時通過箝位二極管連接到施密特觸發(fā)器的輸入端；IGBT模塊的過流信號也通過過流信號輸入二極管連接到施密特觸發(fā)器的輸入端;施密特觸發(fā)器的輸出端直接連接到控制器，同時也通過發(fā)光二極管構成的狀態(tài)指示電路與電源正極連接。[〇〇22]當IGBT模塊的過流信號由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，過流信號輸入二極管導通，箝位二極管截止，此時施密特觸發(fā)器輸入端電壓大于10V，施密特觸發(fā)器輸出低電平，此時指示燈亮，施密特觸發(fā)器輸出的信號到控制器，控制器檢測該輸出信號為低電平，從而知道IGBT 模塊發(fā)生了過流故障。當IBGT模塊的過流信號由于IGBT驅動信號被封鎖，此時IBGT模塊的過流信號會立即變?yōu)榈碗娖?，當該過流信號小于9.3V時，過流信號輸入二極管截止，箝位二極管導通，施密特觸發(fā)器輸入被鉗位在9.3V左右，此時施密特觸發(fā)器輸出仍為低電平，即施密特觸發(fā)器輸出的信號仍然為低電平，此時指示燈不滅，從而實現(xiàn)了 IBGT模塊的過流信號鎖存。
[0023]當需要清除鎖存的信號時，控制器在控制器清零信號端提供一個低電平信號，此時箝位二極管截止，施密特觸發(fā)器的輸入端為低電平，此時施密特觸發(fā)器的輸出端變?yōu)楦唠娖?，指示燈滅。此時，當下次IBGT模塊的過流保護信號再次被激發(fā)時，本實用新型提供的電路可以再次實現(xiàn)鎖存功能。[〇〇24]本實用新型采用施密特觸發(fā)器作為遲滯比較器，原因在于:由于一個IGBT模塊包括兩路IGBT驅動信號和兩路IGBT過流信號，因此采用目前市面上典型的施密特觸發(fā)器，如 CD40106等，即可完成IGBT模塊的驅動信號整形、保護信號鎖存功能，節(jié)約了電路成本。
【主權項】
1.一種IGBT過流信號鎖存電路，其特征在于包括箝位電路、過流信號輸入二極管、遲滯 比較器和控制器;箝位電路連接在電源正極與遲滯比較器的輸入端之間，將遲滯比較器的 輸入端電平箝位在遲滯區(qū)域內；IGBT模塊的過流信號通過過流信號輸入二極管與遲滯比較 器的輸入端連接;遲滯比較器的輸出端根據(jù)輸入端的電平的大小輸出信號，并輸入到控制器。2.根據(jù)權利要求1所述的IGBT過流信號鎖存電路，其特征在于還包括箝位二極管;控制 器的I/O端口與箝位電路的輸出端直接連接，并通過箝位二極管連接到遲滯比較器的輸入 端;控制器通過將I/O端口置低電平從而重置遲滯比較器輸出端的電平信號，保證IGBT過流 信號鎖存電路的重復使用。3.根據(jù)權利要求1所述的IGBT過流信號鎖存電路，其特征在于還包括上電復位電路;上 電復位電路連接在箝位二極管的輸入端與地之間，用于電路上電時將鎖存電路復位，保證 電路能夠鎖存過流信號。4.根據(jù)權利要求1所述的IGBT過流信號鎖存電路，其特征在于還包括狀態(tài)指示電路;狀 態(tài)指示電路包括指示燈和指示燈限流電阻，電源正極通過指示燈和指示燈限流電阻連接到 遲滯比較器的輸出端；指示燈在IGBT模塊產生過流信號時點亮，用于指示IGBT模塊已經產 生了過流保護信號。5.根據(jù)權利要求1?4之一所述的IGBT過流信號鎖存電路，其特征在于所述的箝位電路 為電阻串聯(lián)分壓電路。6.根據(jù)權利要求1?4之一所述的IGBT過流信號鎖存電路，其特征在于所述的遲滯比較 器為施密特觸發(fā)器。7.根據(jù)權利要求3所述的IGBT過流信號鎖存電路，其特征在于所述的上電復位電路為 RC串聯(lián)電路。8.根據(jù)權利要求1?4之一所述的IGBT過流信號鎖存電路，其特征在于所述的將遲滯比 較器的輸入端電平箝位在遲滯區(qū)域內，為將遲滯比較器的輸入端電平箝位在5V~10V。
【文檔編號】H03K17/081GK205584158SQ201620353993
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】劉鐵軍, 鄒國輝, 陶澤安
【申請人】威勝集團有限公司