CN101872967B - Igbt击穿保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种IGBT击穿保护电路，其特征在于，包括阻抗Z1、Z2、Z3和二极管D1，其特征在于，所述阻抗Z1的一端连接电源VCC，另一端与所述阻抗Z2的一端和所述二极管D1的正极相连接，所述二极管D1的负极与IGBT的集电极C相连接，所述阻抗Z2的另一端与阻抗Z3的一端相连同时输出IGBT的保护信号，所述阻抗Z3的另一端与IGBT的驱动电极G相连。本发明在IGBT被击穿的情况下，能够使IGBT电路处于保护状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种击穿保护电路，尤其涉及一种IGBT上的击穿保护电路。
背景技术
在电力电子学和功率电子学领域，将一种电能转换为另一种电能（如直流5伏转换直流3伏）进行功率转换的装置称为变换器，在电能转换中起调整作用的部件交替工作在开（即导通）和关（即截止）状态的变换器，就称为开关变换器。近十余年来，电力电子技术和功率电子技术的发展十分迅猛。作为电力电子技术和功率电子技术领域的基础电力电子器件而言，以IGBT为代表的全控型器件取得了长足的进步，成为主流器件。从而给电力电子和功率电子变换（流）技术及其应用带来了革命性的变化。
作为电力电子技术和功率电子技术领域的基础电力电子器件IGBT的运行安全（防止过电流损坏、过电压击穿）得到了非常高度的重视。IGBT的运行电流超过了额定值，导致IGBT损坏称为过电流损坏。IGBT的运行电压超过了额定值，导致IGBT损坏称为过电压击穿损坏。
目前IGBT的过电压击穿保护电路，大都采用以下几种典型方案：降低回路寄生电感、降低IGBT关断速度、合理布置吸收缓冲电路等。电力电子器件对电压非常敏感，一旦运行电压超过器件所允许的最大额定值，器件将立即损坏。因此人们分析出了很多种产生过电压的原因，并进行抑制保护。但这几种方法只能抑制我们已知悉的范畴，没有主动性。往往部分电力电子器件在运行时会遇到我们还没有知悉的范畴，而其它部分的电力电子器件还运行在知悉的安全范畴。此时，置身于当前环境的部分电力电子器件只能损坏，因采用的抑制保护电路没有主动性，控制中心不会及时的知悉当前的运行情况将继续保持运行状态。因此，部分电力电子器件的损坏将带来连锁反应会损坏到其它电力电子器件，以致装置大面积损坏和装置完全损坏。过电压是完全避免不了的，有效的抑制过电压保护措施，但就现有技术的IGBT保护电路方案中没有主动保护的特点，不能有效的降低损坏面积。
发明内容
本发明解决的技术问题是：本发明通过构建一种IGBT击穿保护电路，克服现有技术中IGBT保护电路缺乏主动保护、不能有效降低损坏面积的技术问题。
本发明解决技术问题的技术方案是：构建一种IGBT击穿保护电路，包括阻抗Z1、Z2、Z3和二极管D1，其特征在于，所述阻抗Z1的一端连接电源VCC，另一端与所述阻抗Z2的一端和所述二极管D1的正极相连接，所述二极管D1的负极与IGBT的集电极C相连接，所述阻抗Z2的另一端与阻抗Z3的一端相连同时输出IGBT的保护信号，所述阻抗Z3的另一端与IGBT的驱动电极G相连，还包括保护信号处理模块、控制中心模块，所述保护信号处理模块与所述阻抗Z2的IGBT保护信号输出端相连，接收所述阻抗Z2输出的保护信号并进行处理，所述控制中心模块与保护信号处理模块连接并接收保护信号处理模块处理的信号，所述控制中心模块根据接收的信号控制IGBT的驱动。
本发明解决技术问题的进一步技术方案是：还包括保护信号处理模块、控制中心模块，所述保护信号处理模块的IGBT保护信号输出端与所述阻抗Z2相连，接收所述阻抗Z2输出的保护信号并进行处理，所述控制中心模块与保护信号处理模块连接并接收保护信号处理模块处理的信号，所述控制中心模块根据接收的信号控制IGBT的驱动。
本发明解决技术问题的进一步技术方案是：所述光藕U1还包括发光二极管，所述发光二极管导通阈值电压为1.2伏，导通阈值电流2mA，放大倍数为10。
本发明解决技术问题的进一步技术方案是：所述传输方式为电阻或电容直连方式的直接传输或光藕或光纤等光隔离方式或变压器等电磁隔离方式的隔离传输。
本发明解决技术问题的进一步技术方案是：所述二极权管D1为快恢复二极管或超快恢复二极管。
本发明解决技术问题的进一步技术方案是：所述IGBT为多只串联、多只并联或多只串并联。
本发明技术方案产生的技术效果是：通过构建一种IGBT击穿保护电路，本技术方案在IGBT使用过程中，遇到IGBT被击穿的情况，能够致C-E电压降为零伏，A点输出电平为低，使IGBT电路处于保护状态。更进一步地能够把已经损坏的情况及时的通知控制中心，让控制中心停止运行和做出及时有效的其它措施，使损坏面积保持当前状态，以防止因继续运行带来装置大面积损坏或整个装置完全损坏，以致产生连锁反应使相关设备损坏。
附图说明
图1为本发明的结构图。
图2为本发明的控制结构图。
图3为本发明的保护信号模块结构图。
图4为本发明的IGBT连接结构图
图5为本发明实施方式结构的结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。
如图1所示，本发明构建一种IGBT击穿保护电路，其特征在于，包括阻抗Z1、Z2、Z3和二极管D1，其特征在于，所述阻抗Z1的一端连接电源VCC，另一端与所述阻抗Z2的一端和所述二极管D1的正极相连接，所述二极管D1的负极与IGBT的集电极C相连接，所述阻抗Z2的另一端与阻抗Z3的一端及IGBT的保护输出端相连，所述阻抗Z3的另一端与IGBT的驱动电极G相连。本发明通过Z1、Z2、Z3的连接对IGBT电路进行分压，从而对IGBT电路进行保护。
如图1所示，正常工作时，当IGBT驱动模块输出低电平时，V2处于关断状态。因D1、D2的高反向电压，该保护电路的A点输出电平为高，该电路工作正常，使该电路处于未保护状态；当IGBT驱动模块输出高电平时，V1处于开通状态。D1、D2正向导通， A点输出电平为高，该电路工作正常，使该电路处于未保护状态。当IGBT驱动模块输出低电平时，V2因击穿，致C-E电压降为零伏，A点输出电平为低，使该电路处于保护状态。
如图2、图3所示，本发明IGBT击穿保护电路还包括保护信号处理模块、控制中心模块，所述保护信号处理模块的IGBT保护信号输出端与所述阻抗Z2相连，接收所述阻抗Z2输出的保护信号并进行处理，所述控制中心模块与保护信号处理模块连接并接收保护信号处理模块处理的信号，所述控制中心模块根据接收的信号控制IGBT的驱动。所述保护信号处理模块还包括光藕U1，所述光藕U1中的发光二极管的正极与所述阻抗Z2的IGBT保护信号输出端相连，将保护输出端输出的电信号通过光隔离传输后再转换成电信号进行隔离传输。所述光藕U1还包括发光二极管，所述发光二极管导通阈值电压为1.2伏，导通阈值电流2mA，放大倍数为10。所述传输方式为电阻或电容直连方式的直接传输或光藕或光纤等光隔离方式或变压器等电磁隔离方式的隔离传输。所述二极管D1的正向导通压降均为0.5伏，反向耐压1000伏。所述二极管D1为快恢复二极管或超快恢复二极管能够高速快恢复。
如图2所示，正常工作时，当IGBT驱动模块输出低电平时，V2处于关断状态。因D1、D2的高反向电压，该保护电路的A点输出电平为高，U1的原边（发光二极管）导通发光，副边输出低电平，该电路工作正常，控制中心判断该电路处于正常状态，使该电路处于未保护状态；当IGBT驱动模块输出高电平时，V1处于开通状态。D1、D2正向导通，A点输出电平为高，该电路工作正常，使该电路处于未保护状态。当IGBT驱动模块输出低电平时，V2因击穿，致C-E电压降为零伏，A点输出电平为低，使该电路处于保护状态，此时，控制中心模块接收到保护信息后，立即将运行状态变为停止状态，与之相关联的V1不再运行，IGBT电路得到了保护，相关器件也没有损坏，防止导致大面积的电路损坏。
如图4、如图5所示，所述IGBT可以多只串联、多只并联或多只串并联，这些多只串联、并联或串并联的IGBT以同样的方式接到所述IGBT击穿保护电路，与上述同样的运行过程，可以得到保护。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种IGBT击穿保护电路，其特征在于，包括阻抗Z1、Z2、Z3和二极管D1，其特征在于，所述阻抗Z1的一端连接电源VCC，另一端与所述阻抗Z2的一端和所述二极管D1的正极相连接，所述二极管D1的负极与IGBT的集电极C相连接，所述阻抗Z2的另一端与阻抗Z3的一端相连同时输出IGBT的保护信号，所述阻抗Z3的另一端与IGBT的驱动电极G相连，还包括保护信号处理模块、控制中心模块，所述保护信号处理模块与所述阻抗Z2的IGBT保护信号输出端相连，接收所述阻抗Z2输出的保护信号并进行处理，所述控制中心模块与保护信号处理模块连接并接收保护信号处理模块处理的信号，所述控制中心模块根据接收的信号控制IGBT的驱动。
2.根据权利要求1所述的IGBT击穿保护电路，其特征在于，所述保护信号处理模块还包括光耦U1，所述光耦U1中的发光二极管的正极与所述阻抗Z2的IGBT保护信号输出端相连，将所述IGBT保护信号输出端输出的电信号通过光隔离传输后再转换成电信号进行隔离传输。
3.根据权利要求2所述的IGBT击穿保护电路，其特征在于，所述光耦U1还包括发光二极管，所述发光二极管导通阀值电压为1.2伏，导通阈值电流2mA，放大倍数为10。
4.根据权利要求2所述的IGBT击穿保护电路，其特征在于，所述传输方式为电阻或电容直连方式的直接传输或光耦或光纤光隔离方式或变压器电磁隔离方式的隔离传输。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的IGBT击穿保护电路，其特征在于，所述二极管D1为快恢复二极管或超快恢复二极管。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的IGBT击穿保护电路，其特征在于，所述IGBT为多只串联或者多只并联或者多只串并联。
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