專利名稱：一種超大功率igbt驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及IGBT器件，具體地說(shuō)，是涉及一種超大功率IGBT的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體功率器件是電力電子領(lǐng)域的重要元器件，是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電與弱電之間接口的橋 梁，在開(kāi)關(guān)電源、變頻、顯示、節(jié)能降耗及生態(tài)與環(huán)境等方面均有廣闊的應(yīng)用前景，IGBT就是 其中具有革命性的器件。就IGBT本身而言，其耐用強(qiáng)度和使用壽命直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，其中， 可靠的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)直接關(guān)系到其使用壽命。在現(xiàn)有的IGBT的使用故障案例中，由于驅(qū)動(dòng) 與保護(hù)電路設(shè)計(jì)的缺陷，導(dǎo)致IGBT模塊集體損壞的情況占有極大的比例。另一方面，在國(guó) 內(nèi)，大功率IGBT模塊目前還沒(méi)有成熟的生產(chǎn)技術(shù)，模塊主要靠國(guó)外進(jìn)口，這使得IGBT模塊 的價(jià)格很高，一旦出現(xiàn)IGBT模塊損壞將造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種功能完善、結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠、成本低廉的超大 功率IGBT驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，解決現(xiàn)有技術(shù)功能不夠完善的缺點(diǎn)，提供IGBT的可靠性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種超大功率IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路，包括過(guò)流保護(hù)電路、電壓檢測(cè)電路、溫度檢 測(cè)電路、輸入信號(hào)邏輯處理電路、功率放大電路和直流-直流變換電路，所述輸入信號(hào)邏輯 處理電路分別與過(guò)流保護(hù)電路、電壓檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路、功率放大電路、直流-直流 變換電路連通，過(guò)流保護(hù)電路分別與電壓檢測(cè)電路、直流_直流變換電路連通，溫度檢測(cè)電 路、功率放大電路還分別與直流_直流變換電路連通。所述超大功率IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路還設(shè)置有與輸入信號(hào)邏輯處理電路連通的隔 離電路。所述隔離電路為光纖或光耦隔離電路。所述溫度檢測(cè)電路包括一個(gè)比較器，以及兩路相互并聯(lián)的電阻，一路由電阻Rll 與電阻R12串聯(lián)組成，另一路由電阻R13與電阻R14串聯(lián)，兩路相互并聯(lián)的電阻一端接電 源，另一端接地，電阻Rll與電阻R12的連接點(diǎn)與比較器的正極連接，電阻R13與電阻R14 的連接點(diǎn)與比較器的負(fù)極連接。所述電阻Rll為熱敏電阻，電阻R12與電阻R14阻值相等。為了方便與其他電路連接，本實(shí)用新型還設(shè)計(jì)有對(duì)外接口電路，對(duì)外接口電路直 接與光纖或光耦隔離電路連接，在保證本實(shí)用新型功能完善、性能可靠的前提下，使本實(shí)用 新型能夠更方便地與外部電路連接，使用起來(lái)更加方便。本實(shí)用新型的原理整個(gè)電路工作在半橋模式，由24V直流供電。經(jīng)內(nèi)部直流-直 流變換電路輸出兩路24V電壓供給后級(jí)功率放大電路及過(guò)流保護(hù)電路，兩路PWM信號(hào)輸入，一路錯(cuò)誤信號(hào)輸出。過(guò)流保護(hù)電路通過(guò)檢測(cè)集電極_發(fā)射極之間的電壓來(lái)檢測(cè)過(guò)流信號(hào)， 并通過(guò)與內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)參考電壓比較來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)流及短路檢測(cè)。內(nèi)置的電壓監(jiān)測(cè)電路，使用電壓 檢測(cè)芯片，通過(guò)電阻分壓得到過(guò)壓及欠壓信號(hào)，然后通過(guò)三極管合并為一路錯(cuò)誤信號(hào)輸出， 并通過(guò)光纖或光耦隔離電路達(dá)到對(duì)外隔離的作用。在本實(shí)用新型中，直流_直流變換電路主要用于輸出兩路24V的電壓；電壓檢測(cè)電 路則使用電壓檢測(cè)芯片來(lái)獲取過(guò)壓及欠壓信號(hào)，并通過(guò)三極管合并為一路錯(cuò)誤信號(hào)輸出； 溫度檢測(cè)電路利用熱敏電阻隨溫度變化而自身電阻變化的特性來(lái)輸出過(guò)溫信號(hào)；過(guò)流保護(hù) 電路則通過(guò)檢測(cè)集電極_發(fā)射極的電壓來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路是否過(guò)流，并在一 定情況下對(duì)IGBT進(jìn)行軟關(guān)斷或輸出信號(hào)；光纖或光耦隔離電路則起到對(duì)外隔離的作用。本實(shí)用新型的有益效果在于整個(gè)電路結(jié)構(gòu)緊湊，功能完善，性能可靠，而且成本 低廉。電路在電壓、電流兩方面實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并提供針對(duì)性保護(hù)措施；內(nèi)部各個(gè)功能電 路采用模塊化設(shè)計(jì)，具有很高的集成度，保證了產(chǎn)品的小型化設(shè)計(jì)要求。本實(shí)用新型主要用于IGBT器件中，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖。圖2為本實(shí)用新型中溫度檢測(cè)電路的原理圖。圖3為本實(shí)用新型中電壓檢測(cè)電路的原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，一種超大功率IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路，包括過(guò)流保護(hù)電路、電壓檢測(cè)電 路、溫度檢測(cè)電路、輸入信號(hào)邏輯處理電路、功率放大電路、光纖或光耦隔離電路、直流-直 流變換電路和對(duì)外接口電路；所述輸入信號(hào)邏輯處理電路分別與過(guò)流保護(hù)電路、電壓檢測(cè) 電路、溫度檢測(cè)電路、功率放大電路、直流-直流變換電路、光纖或光耦隔離電路連通，過(guò)流 保護(hù)電路分別與電壓檢測(cè)電路、直流_直流變換電路連通，溫度檢測(cè)電路、功率放大電路還 分別與直流_直流變換電路連通；對(duì)外接口電路直接與光纖或光耦隔離電路連接。其中，溫度檢測(cè)電路如圖2所示，主要由兩路并聯(lián)電阻和比較器C5組成。其中，一 路由電阻Rll和R12串聯(lián)組成，另一路由電阻R13和R14串聯(lián)，這兩路電阻并聯(lián)后一端接電 源，另一端接地；電阻Rll與R12的連接點(diǎn)與比較器C5的正極連接，電阻R13與R14的連接 點(diǎn)與比較器的負(fù)極連接。電阻Rll為熱敏電阻。整個(gè)溫度檢測(cè)電路通過(guò)檢測(cè)熱敏電阻Rll 自身阻值的變化來(lái)輸出過(guò)溫信號(hào)。電壓檢測(cè)電路如圖3所示，主要由電壓檢測(cè)芯片和三極管組成。其中，從直流-直 流變換電路輸出的兩路電壓輸入到電壓檢測(cè)電路后，一路經(jīng)過(guò)相互串聯(lián)的電阻Rl和R4分 壓后得到的過(guò)壓信號(hào)進(jìn)入電壓檢測(cè)芯片的管腳3，另一路經(jīng)過(guò)相互串聯(lián)的電阻R2和R5分壓 后得到的欠壓信號(hào)進(jìn)入電壓檢測(cè)芯片的管腳4，而電壓檢測(cè)芯片的管腳2通過(guò)電容C2接地， 管腳1與三極管Ql的基極連接，同時(shí)通過(guò)電阻R3接地，電壓檢測(cè)芯片的管腳5和7直接接 地，管腳6通過(guò)電阻R8與管腳8 一起接通電源；另外，管腳6還連接三極管Q3的基極，管腳 8還通過(guò)電阻R7與三極管Q3的發(fā)射極連接，三極管Q3的集電極與三極管Q2的基極連接；
4三極管Ql的集電極依次通過(guò)電阻R6、RlO與三極管Q2的集電極連接，電阻R6與RlO的連 接點(diǎn)連接電源VCC，三極管Ql的發(fā)射極與三極管Q3的集電極連接后通過(guò)電阻R9接地。兩 路信號(hào)經(jīng)過(guò)三個(gè)三極管合并后從三極管Q2的發(fā)射極輸出一路錯(cuò)誤信號(hào)。圖3中Ul為光耦 隔離器件，用于對(duì)外隔離；J1和J2分別為接口，兩者直接連接使兩部分電路連通；J3為電 壓檢測(cè)芯片MC3425。過(guò)流保護(hù)電路采用三段式完善的過(guò)流保護(hù)機(jī)制，通過(guò)檢測(cè)晶體管集電極_發(fā)射極 電壓并與內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)參考電壓進(jìn)行比較來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否過(guò)流。當(dāng)發(fā)現(xiàn)過(guò)流信號(hào)后通過(guò)分壓電 阻分壓使柵極驅(qū)動(dòng)電壓降低，通過(guò)電容充電延遲一段時(shí)間后再判斷是否過(guò)流信號(hào)還存在。 若存在則控制另一電容放電來(lái)達(dá)到軟關(guān)斷IGBT，若在延遲期間過(guò)流信號(hào)消失則自動(dòng)恢復(fù)驅(qū) 動(dòng)信號(hào)輸出。對(duì)外接口電路支持CMOS電平及光纖信號(hào)傳輸，信號(hào)包括兩路PWM信號(hào)和一路錯(cuò)誤 信號(hào)，兩路PWM信號(hào)通過(guò)內(nèi)部功率放大電路驅(qū)動(dòng)兩個(gè)工作于半橋模式的大功率IGBT。
權(quán)利要求一種超大功率IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路，其特征在于，包括過(guò)流保護(hù)電路、電壓檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路、輸入信號(hào)邏輯處理電路、功率放大電路和直流 直流變換電路，所述輸入信號(hào)邏輯處理電路分別與過(guò)流保護(hù)電路、電壓檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路、功率放大電路、直流 直流變換電路連通，過(guò)流保護(hù)電路分別與電壓檢測(cè)電路、直流 直流變換電路連通，溫度檢測(cè)電路、功率放大電路還分別與直流 直流變換電路連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大功率IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路，其特征在于，所述超大功率 IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路還設(shè)置有與輸入信號(hào)邏輯處理電路連通的隔離電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超大功率IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路，其特征在于，所述隔離電路 為光纖或光耦隔離電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超大功率IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路，其特征在于，所述隔離電路 上還連接有對(duì)外接口電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大功率IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路，其特征在于，所述溫度檢測(cè) 電路包括一個(gè)比較器，以及兩路相互并聯(lián)的電阻，一路由電阻Rll與電阻R12串聯(lián)組成，另 一路由電阻R13與電阻R14串聯(lián)，兩路相互并聯(lián)的電阻一端接電源，另一端接地，電阻Rll 與電阻R12的連接點(diǎn)與比較器的正極連接，電阻R13與電阻R14的連接點(diǎn)與比較器的負(fù)極 連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超大功率IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路，其特征在于，所述電阻Rll 為熱敏電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超大功率IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路，其特征在于，所述電阻R12 與電阻R14阻值相等。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種超大功率IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，主要解決了現(xiàn)有的IGTB驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路功能少、價(jià)格高的問(wèn)題。該超大功率IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路包括過(guò)流保護(hù)電路、電壓檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路、輸入信號(hào)邏輯處理電路、功率放大電路和直流-直流變換電路，所述輸入信號(hào)邏輯處理電路分別與過(guò)流保護(hù)電路、電壓檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路、功率放大電路、直流-直流變換電路連通，過(guò)流保護(hù)電路分別與電壓檢測(cè)電路、直流-直流變換電路連通，溫度檢測(cè)電路、功率放大電路還分別與直流-直流變換電路連通。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊，功能完善，性能可靠，而且成本低廉，具有很高的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H02H7/10GK201656755SQ20102014104
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者羅順華 申請(qǐng)人:成都盟升科技有限公司