CN202094613U - Igbt过流保护电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种IGBT过流保护电路，包括用于检测IGBT驱动电路的母线电流的电流检测器及用于控制IGBT驱动电路PWM输出的数字信号处理器，所述电流检测器包括串接于直流母线负极的分流电阻、采集所述分流电阻两端电压的电压采集电路、将采集的电压与参考电压进行比较的比较器、根据所述比较器的比较结果向数字信号处理器输出控制信号的光耦。本实用新型通过使电流检测器与IGBT下桥共用一路电源，可节约整个电路的成本。并且本实用新型可提高电路的抗干扰能力。

Description

IGBT过流保护电路
技术领域
本实用新型涉及变频器、伺服驱动器等使用IGBT驱动电机的领域，更具体地说，涉及一种IGBT过流保护电路。 
背景技术
IGBT由于驱动功率小而饱和压降低，被广泛应用于直流电压为600V及以上的变流***如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动、伺服驱动器、变流器等电力电子设备。在上述设备中，IGBT的性能很大程度的影响了这些设备的整体性能和工作可靠性。
为解决IGBT的高性能和可靠驱动问题，必须对IGBT电流进行准确检测，以作为过流保护的依据。如图1所示，目前对于IGBT电流检测的方法主要有如下四种：
（1）电流检测器与滤波电容串联（即位于图1中的位置①），该处的电流检测器能够检测出支路短路、串联支路短路输出UVW相间短路和输出UVW对地短路，但其检测精度相对较低；
（2）电流检测器与直流电源母线串接（即位于图1中的位置②），该处的电流检测器能够检测出支路短路、串联支路短路、输出UVW相间短路和输出UVW对地短路，但同样检测精度较低；
（3）电流检测器与三相输出端串接（即位于图1中的位置③），该处的电流检测器能够检测出输出UVW相间短路和输出UVW对地短路，检测精度相对较高，但成本相对较高；
（4）电流检测器与每个IGBT直接串联（即位于图1中的位置③），该处的电流检测器能够检测出支路短路、串联支路短路输出UVW相间短路和输出UVW对地短路，且检测精度较高，但成本相对较高。　
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有IGBT驱动电路中高精度电流检测成本高的缺陷，提供一种低成本的IGBT过流保护电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种IGBT过流保护电路，其特征在于，包括用于检测IGBT驱动电路的母线电流的电流检测器及用于控制IGBT驱动电路PWM输出的数字信号处理器，所述电流检测器包括串接于直流母线负极的分流电阻、采集所述分流电阻两端电压的电压采集电路、将采集的电压与参考电压进行比较的比较器、根据所述比较器的比较结果向数字信号处理器输出控制信号的光耦。
在本实用新型所述的IGBT过流保护电路中，所述比较器与光耦之间连接有一个设置有门槛电压的稳压二极管。
在本实用新型所述的IGBT过流保护电路中，所述比较器的输出端经由所述稳压二极管连接到光耦输入端的负极。
在本实用新型所述的IGBT过流保护电路中，还包括位于比较器输入端和输出端之间的回差电路。
在本实用新型所述的IGBT过流保护电路中，所述回差电路包括依次连接的第一电阻、两个并联的二极管、第二电阻以及电容，所述第一电阻还连接到比较器的第一输入端，所述比较器的输出端连接到电容。
在本实用新型所述的IGBT过流保护电路中，所述光耦为高速光耦。
在本实用新型所述的IGBT过流保护电路中，所述电压采集电路包括将采集的电压信号进行放大的电压放大电路，所述电压放大电路的输出端连接到比较器的第二输入端。
本实用新型的IGBT过流保护电路，通过在IGBT驱动电路的直流母线负极使用分流器进行电流检测，与IGBT下桥共用一路电源，节约了整个电路的成本。此外，本实用新型的光耦采用高速光耦，提高了响应速度。并且本实用新型还通过增加回差电路，提高了稳定性。
附图说明
图1是现有IGBT驱动电路的电流检测位置示意图。
图2是本实用新型IGBT过流保护电路电流检测位置实施例的示意图。
图3是本实用新型IGBT过流保护电路中电流检测部分实施例的示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图2、3所示，是本实用新型IGBT过流保护电路实施例的示意图。该IGBT过流保护电路位于IGBT驱动电路的直流母线的负极，即图2所示的A位置，包括该包括用于检测IGBT驱动电路的母线电流的电流检测器及用于控制IGBT驱动电路PWM输出的数字信号处理器（DSP）。当电流检测器检测直流母线未过流时，数字信号处理器无输出信号；电流检测器检测直流母线过流时，数字信号处理器封锁PWM波输出，保护IGBT不应过流而被损坏。
电流检测器包括分流电阻、电压采集电路、比较器U22-A以及光耦U2。其中分流电阻串接于直流母线负极（图中未示出），在其两端具有一个电压差，通过电压差和分流电阻的阻值即可计算直流母线中的电流。电压采集电路用于采集分流电阻两端电压。比较器U22-A用于将电压采集电路所采集的电压与参考电压VRF1进行比较，并将比较结果输出到光耦U2。光耦U2根据比较器U22-A的比较结果向数字信号处理器（DSP）输出控制信号。
由于将电流检测器设于直流母线负极，无需为比较器U22-A单独配置一路电源（若将电流检测器设于图1的位置②处，则需要给比较器单独配置一路电源），可显著降低电路成本。
电压采集电路的两端分别连接到分流电阻的两端，即触点N接于分流电阻的高电压侧（图2中***点A的左侧）、触点N1接于分流电阻的低电压侧（图2中***点A的右侧）。为了提高电路的精度，电压采集电路可包括一个电压放大电路，用于将采集的分流电阻两端的电压值进行放大。该电压放大电路的输出端连接到比较器的第二输入端。电压采集电路采集的电压信号经过放大后和参考电压比较，当放大后的电压信号小于参考电压时，比较器U22-A输出状态为高阻，光耦U2不导通；当放大后的电压信号大于参考电压时，比较器U22-A输出电压为-L，光耦导通，从而使数字信号处理器封锁PWM输出，从而保护IGBT不应过流而损坏。
在IGBT驱动电路中，经常会有电压尖峰等干扰，为了抑制这类干扰带来的光耦误导通，可在比较器U22-A的输出端增加一个稳压二极管D25，该稳压二极管D25设置有一个门槛电压，从而增强了电路的抗干扰能力。稳压二极管D25的输出端连接到光耦U2输入端的负极。
为了防止经放大后的分流电阻两端电压信号在参考电压附近变化时，输出信号频繁跳变，可增加一个回差电路，该回差电路位于比较器输入端和输出端之间。在本实施例中，回差电路包括依次连接的第一电阻R78、两个并联的二极管D26、第二电阻R93以及电容，其中第一电阻R78还连接到比较器U22-A的第一输入端，比较器U22-A的输出端连接到电容。
上述光耦U2可选用高速光耦，过流信号延迟短，数字信号处理器能在IGBT短路耐受时间内切断PWM输出。随着***IGBT短路耐受时间的减少，传统的分流器加7840的过流保护方案已经不能完全满足要求。具体表现为：7840的信号延迟为4.99-9.9??s，而IGBT短路耐受时间为6??s。本实用新型的IGBT过流保护电路，能够将过流保护时间控制在5??s以下，能够及时地保护IGBT。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。 

Claims (7)

1.一种IGBT过流保护电路，其特征在于，包括用于检测IGBT驱动电路的母线电流的电流检测器及用于控制IGBT驱动电路PWM输出的数字信号处理器，所述电流检测器包括串接于直流母线负极的分流电阻、采集所述分流电阻两端电压的电压采集电路、将采集的电压与参考电压进行比较的比较器、根据所述比较器的比较结果向数字信号处理器输出控制信号的光耦。
2.根据权利要求1所述的IGBT过流保护电路，其特征在于，所述比较器与光耦之间连接有一个设置有门槛电压的稳压二极管。
3.根据权利要求2所述的IGBT过流保护电路，其特征在于，所述比较器的输出端经由所述稳压二极管连接到光耦输入端的负极。
4.根据权利要求1所述的IGBT过流保护电路，其特征在于，还包括位于比较器输入端和输出端之间的回差电路。
5.根据权利要求4所述的IGBT过流保护电路，其特征在于，所述回差电路包括依次连接的第一电阻、两个并联的二极管、第二电阻以及电容，所述第一电阻还连接到比较器的第一输入端，所述比较器的输出端连接到电容。
6.根据权利要求1所述的IGBT过流保护电路，其特征在于，所述光耦为高速光耦。
7.根据权利要求1所述的IGBT过流保护电路，其特征在于，所述电压采集电路包括将采集的电压信号进行放大的电压放大电路，所述电压放大电路的输出端连接到比较器的第二输入端。
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