專利名稱：一種保護(hù)橋臂中的開關(guān)管的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子線路領(lǐng)域，特別是涉及一種保護(hù)橋臂中的開關(guān)管的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，各種基于IGBT、MOS管等開關(guān)管逆變技術(shù)的設(shè)備的應(yīng) 用越來越廣泛。目前，在應(yīng)用這些設(shè)備的場合中，電壓、電流的強(qiáng)度越來越大，開關(guān)頻率也越 來越高，這使得這些設(shè)備里所配置的橋臂中的開關(guān)管的安全問題變得日益突出，如果某個 橋臂發(fā)生了直通故障，即該橋臂上的兩個開關(guān)管的驅(qū)動信號同時為高電平時，這兩個開關(guān) 管同時導(dǎo)通，則橋臂的母線電壓(BUS+)端與地端直接連通，此時將有數(shù)倍于其承受能力的 電流通過這兩個開關(guān)管，這樣就會造成開關(guān)管被燒毀和該橋臂的失效，甚至可能發(fā)生設(shè)備 的損壞，從而帶來財產(chǎn)方面的巨大損失和安全方面的巨大隱患。為了防止發(fā)生橋臂直通故障，保護(hù)橋臂中的開關(guān)管，現(xiàn)有技術(shù)在橋臂靠近高壓端、 即靠近橋臂的BUS+端的位置與向開關(guān)管提供驅(qū)動信號的光電隔離器件之間串聯(lián)了電容， 該電容兩端的電壓接到向開關(guān)管提供驅(qū)動信號的光電隔離器件上，如果向兩個開關(guān)管所提 供的兩個驅(qū)動信號同時為高電平，則該橋臂上的兩個開關(guān)管同時導(dǎo)通，這樣就會發(fā)生直通 故障，在這種情況下，電容隨著大電流通過橋臂而充電，當(dāng)電容兩端的電壓高于允許光電隔 離器件向外輸出信號的額定電壓時，向開關(guān)管提供驅(qū)動信號的光電隔離器件所輸出的驅(qū)動 信號就被強(qiáng)制變?yōu)榈碗娖剑乖摌虮鄣囊粋€開關(guān)管或兩個開關(guān)管均變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)，從而可 以保護(hù)橋臂中的開關(guān)管的安全。但是，現(xiàn)有技術(shù)中，電容是在發(fā)生直通故障后才開始充電的，其充電至強(qiáng)制光電隔 離器件輸出低電平的電壓需要一定的延遲時間，由于大電流經(jīng)過10微秒左右即能將開關(guān) 管燒毀，而電容的延遲時間也為微秒級甚至更長，因而現(xiàn)有技術(shù)對橋臂直通故障的反應(yīng)速 度比較慢，對開關(guān)管的保護(hù)效果比較差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種保護(hù)橋臂中的開關(guān)管的系統(tǒng)，能提高 對橋臂直通故障的反應(yīng)速度。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種保護(hù)橋臂中的開關(guān)管的系 統(tǒng)，所述橋臂包括相并聯(lián)的一號橋臂和二號橋臂，所述一號橋臂包括相串聯(lián)的一號開關(guān)管 和二號開關(guān)管，所述二號橋臂包括相串聯(lián)的三號開關(guān)管和四號開關(guān)管，所述一號開關(guān)管和 四號開關(guān)管為相互對應(yīng)的開關(guān)管，所述二號開關(guān)管和三號開關(guān)管為相互對應(yīng)的開關(guān)管；該 系統(tǒng)包括與非門電路、判據(jù)信號確定裝置、第一與門電路、第二與門電路；其中，所述與非門電路用于，對第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號進(jìn)行邏輯與非運(yùn) 算，得到第一判據(jù)信號；所述判據(jù)信號確定裝置用于，根據(jù)所述第一判據(jù)信號，確定判據(jù)信號，其中，所述 判據(jù)信號滿足低電平判據(jù)條件，所述低電平判據(jù)條件為在所述第一判據(jù)信號為低電平的情況下，所述判據(jù)信號也為低電平；所述第一與門電路用于，對所述第一原始驅(qū)動信號與所述判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn) 算，得到第一驅(qū)動信號；將所述第一驅(qū)動信號輸入至所述一號開關(guān)管和四號開關(guān)管；所述第二與門電路用于，對所述第二原始驅(qū)動信號與所述判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn) 算，得到第二驅(qū)動信號；將所述第二驅(qū)動信號輸入至所述二號開關(guān)管和三號開關(guān)管。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型中，由于與非門電路對第一原始驅(qū)動信號 和第二原始驅(qū)動信號進(jìn)行了邏輯與非運(yùn)算，因此，當(dāng)?shù)谝辉简?qū)動信號和第二原始驅(qū)動信 號同時為高電平時，與非門電路所輸出的第一判據(jù)信號就為低電平，這使得判據(jù)信號確定 裝置所生成的判據(jù)信號依據(jù)低電平判據(jù)條件也為低電平，這樣，第一與門電路和第二與門 電路分別對第一原始驅(qū)動信號與低電平的判據(jù)信號以及第二原始驅(qū)動信號與低電平的判 據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算之后，所得到的第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號也分別為低電平，因 而將第一驅(qū)動信號輸出至一號開關(guān)管和四號開關(guān)管、并將第二驅(qū)動信號輸出至二號開關(guān)管 和三號開關(guān)管后，這四個開關(guān)管就均處于關(guān)斷狀態(tài)，從而保證在第一原始驅(qū)動信號和第二 原始驅(qū)動信號同時為高電平的情況下，橋臂也不會發(fā)生直通故障，同時，由于該系統(tǒng)是對第 一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號這兩個原始信號進(jìn)行處理后，才將得到的第一驅(qū)動信 號和第二驅(qū)動信號作為信號源分別輸入相對應(yīng)的一號開關(guān)管和四號開關(guān)管以及相對應(yīng)的 二號開關(guān)管和三號開關(guān)管的，這就從信號源的角度防止了一號橋臂或二號橋臂上的兩個開 關(guān)管的驅(qū)動信號同時為高電平后才進(jìn)行補(bǔ)救的情況出現(xiàn)，從而最大程度地防止了橋臂直通 故障的發(fā)生，而且即使在特殊情況下出現(xiàn)了同一橋臂上的兩個開關(guān)管的驅(qū)動信號同時為高 電平的情況，由于執(zhí)行邏輯與非運(yùn)算和邏輯與運(yùn)算的與非門電路和與門電路的反應(yīng)時間都 極快，約為十幾納秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于開關(guān)管10微秒左右的生存時間，因此，本實(shí)用新型大大提高 了對橋臂直通故障的反應(yīng)速度。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)進(jìn)一步，所述判據(jù)信號確定裝置為導(dǎo)線；則該判據(jù)信號確定裝置用于，將所述第一 判據(jù)信號作為判據(jù)信號。進(jìn)一步，所述判據(jù)信號確定裝置為與門電路；則該判據(jù)信號確定裝置用于，對所述 第一判據(jù)信號與電壓標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到第二判據(jù)信號，將所述第二判據(jù)信號 作為判據(jù)信號；其中，所述電壓標(biāo)準(zhǔn)信號滿足橋臂雙開關(guān)管不完全導(dǎo)通條件，所述橋臂雙開 關(guān)管不完全導(dǎo)通條件為在所述一號開關(guān)管與二號開關(guān)管同時導(dǎo)通，和/或所述三號開關(guān) 管與四號開關(guān)管同時導(dǎo)通的情況下，所述電壓標(biāo)準(zhǔn)信號為低電平；在所述一號開關(guān)管與二 號開關(guān)管不同時導(dǎo)通，且所述三號開關(guān)管與四號開關(guān)管不同時導(dǎo)通的情況下，所述電壓標(biāo) 準(zhǔn)信號為高電平。進(jìn)一步，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括與所述一號橋臂并聯(lián)的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)；所述分壓電阻 網(wǎng)絡(luò)包括兩個以上的相串聯(lián)的分壓電阻；所述兩個以上的相串聯(lián)的分壓電阻中包括電壓標(biāo) 準(zhǔn)信號產(chǎn)生電阻，所述電壓標(biāo)準(zhǔn)信號產(chǎn)生電阻兩端的電壓為電壓標(biāo)準(zhǔn)信號，其中，所述電壓 標(biāo)準(zhǔn)信號產(chǎn)生電阻為一個以上的分壓電阻。進(jìn)一步，所述第一與門電路包括第一與門、第一光電隔離電路；其中，所述第一 與門用于，對所述第一原始驅(qū)動信號與所述判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到第一驅(qū)動信 號；所述第一光電隔離電路，其輸入信號為所述第一驅(qū)動信號，輸出信號為光電隔離后的第一驅(qū)動信號，用于，將所述光電隔離后的第一驅(qū)動信號輸入至所述一號開關(guān)管和四號開關(guān) 管；和/ 或，所述第二與門電路包括第二與門、第二光電隔離電路；其中，所述第二與門用 于，對所述第二原始驅(qū)動信號與所述判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到第二驅(qū)動信號；所述第 二光電隔離電路，其輸入信號為所述第二驅(qū)動信號，輸出信號為光電隔離后的第二驅(qū)動信 號，用于，將所述光電隔離后的第二驅(qū)動信號輸入至所述二號開關(guān)管和三號開關(guān)管。進(jìn)一步，所述開關(guān)管為IGBT，或?yàn)镸OS管。

圖1為本實(shí)用新型提供的保護(hù)橋臂中的開關(guān)管的方法的流程圖；圖2為本實(shí)用新型提供的保護(hù)橋臂中的開關(guān)管的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實(shí)用新型提供的保護(hù)橋臂中的開關(guān)管的系統(tǒng)的一個具體實(shí)施例的電路 結(jié)構(gòu)圖；圖4為在第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號同時為高電平而開關(guān)管并未被 短路的情況下部分信號的波形圖；圖5為在開關(guān)管被短路而第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號正常的情況下 部分信號的波形圖；圖6為本實(shí)用新型提供的保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)中的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用 新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。圖1為本實(shí)用新型提供的保護(hù)橋臂中的開關(guān)管的方法的流程圖。本實(shí)用新型所述 的橋臂包括相并聯(lián)的一號橋臂和二號橋臂，一號橋臂包括相串聯(lián)的一號開關(guān)管和二號開關(guān) 管，二號橋臂包括相串聯(lián)的三號開關(guān)管和四號開關(guān)管，一號開關(guān)管和四號開關(guān)管為相互對 應(yīng)的開關(guān)管，二號開關(guān)管和三號開關(guān)管為相互對應(yīng)的開關(guān)管；這里，一號開關(guān)管和四號開關(guān) 管的對應(yīng)關(guān)系，意味著這兩個開關(guān)管的驅(qū)動信號相同，同樣，二號開關(guān)管和三號開關(guān)管的對 應(yīng)關(guān)系，也意味著這兩個開關(guān)管的驅(qū)動信號相同；這樣，一號橋臂和二號橋臂就構(gòu)成了一個 逆變橋臂，該橋臂中，一號開關(guān)管和三號開關(guān)管的一端均與各自所在橋臂的BUS+端相連， 另一端分別與二號開關(guān)管和四號開關(guān)管相連，而二號開關(guān)管和四號開關(guān)管的另一端分別與 各自所在橋臂的地端相連。本實(shí)用新型中的開關(guān)管是在電路中起通斷作用的元件，它可以為IGBT，也可以為 MOS管。輸入開關(guān)管的驅(qū)動信號為高電平時，該開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，其電阻基本可忽略，電 流流經(jīng)該開關(guān)管的電壓降很小，當(dāng)輸入開關(guān)管的驅(qū)動信號為低電平時，該開關(guān)管處于關(guān)斷 狀態(tài)，其電阻可認(rèn)為無限大，電流不能流經(jīng)該開關(guān)管。為了保證開關(guān)管的安全，同一橋臂上 的兩個開關(guān)管不能同時導(dǎo)通，否則，該橋臂上兩開關(guān)管兩端所連接的高電壓的BUS+端與地 端就會直通，BUS+的電壓迅速降低，且有很大的電流流經(jīng)這兩個開關(guān)管，由于該電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大 于開關(guān)管的額定電流，從而超過了開關(guān)管的承受能力，因而開關(guān)管在經(jīng)過十微秒左右的生存時間之后就會被燒毀。因此，正常情況下，同一橋臂上兩個開關(guān)管的驅(qū)動信號或者同時為 低電平，或者一為高電平，另一為低電平，而不能同時為高電平，從而保證同一橋臂上的兩 個開關(guān)管中，至少有一個是關(guān)斷狀態(tài)。如圖1所示，該方法包括步驟101 對第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號進(jìn)行邏輯與非運(yùn)算，得到第 一判據(jù)信號?，F(xiàn)有技術(shù)中，直接將第一原始驅(qū)動信號輸入至一號開關(guān)管和四號開關(guān)管，也直接 將第二原始驅(qū)動信號輸入至二號開關(guān)管和三號開關(guān)管，這樣，在第一原始驅(qū)動信號和第二 原始驅(qū)動信號同時為高電平的情況下，屬于同一橋臂的兩個開關(guān)管，或分屬兩個橋臂的四 個開關(guān)管同時導(dǎo)通，這樣就會發(fā)生橋臂直通的故障，即使電容的充電時間稍長于開關(guān)管的 生存時間，也會造成財產(chǎn)、安全方面的損失。本實(shí)用新型中，將第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號進(jìn)行了邏輯與非運(yùn)算， 這樣，在第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號同時為高電平的情況下，得到的第一判據(jù) 信號為低電平，在步驟102中確定的判據(jù)信號也就為低電平，這樣，在步驟103中無論是對 第一原始驅(qū)動信號與判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算所得到的第一驅(qū)動信號，還是對第二原始驅(qū) 動信號與判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算所得到的第二驅(qū)動信號，均為低電平，因此，將第一驅(qū)動 信號輸入至一號開關(guān)管和四號開關(guān)管，以及將第二驅(qū)動信號輸入至二號開關(guān)管和三號開關(guān) 管之后，一號橋臂和二號橋臂上的任何一只開關(guān)管均會處于關(guān)斷狀態(tài)，從而保證了在第一 原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號均為高電平的情況下，不會發(fā)生橋臂直通故障。另外，在第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號不同時為高電平的情況下，即二 者之一為高電平，另一個為低電平，或者二者均為低電平的情況下，對二者進(jìn)行邏輯與非運(yùn) 算后得到的第一判據(jù)信號就為高電平，這種情況下，步驟102所確定的判據(jù)信號需要根據(jù) 具體情況來確定，可能為高電平，也可能為低電平。本步驟中的邏輯與非運(yùn)算，可以利用與非門電路來實(shí)現(xiàn)。由于與非門電路的反應(yīng) 速度極快，約為十幾納秒，而開關(guān)管能夠連續(xù)通過大電流而不燒毀的生存時間為十微秒左 右，因此，利用與非門電路來實(shí)現(xiàn)邏輯與非運(yùn)算，可以大大提高本實(shí)用新型對直通故障的反 應(yīng)速度，有力地保障橋臂中開關(guān)管的安全。步驟102 根據(jù)第一判據(jù)信號，確定判據(jù)信號，其中，判據(jù)信號滿足低電平判據(jù)條 件，低電平判據(jù)條件為第一判據(jù)信號為低電平時，判據(jù)信號也為低電平。這里，判據(jù)信號所滿足的低電平判據(jù)條件，使得處于低電平的第一判據(jù)信號將直 接引起判據(jù)信號也為低電平，這樣，在第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號同時為高電 平，在步驟101中產(chǎn)生的第一判據(jù)信號為低電平的情況下，根據(jù)該低電平判據(jù)條件，本步驟 所確定的判據(jù)信號就為低電平，從而使得步驟103中輸入至四個開關(guān)管的第一驅(qū)動信號和 第二驅(qū)動信號也均為低電平，這樣就保證了橋臂不會發(fā)生直通故障，保護(hù)了開關(guān)管的安全。根據(jù)第一判據(jù)信號來確定判據(jù)信號的方法很多，只要能使判據(jù)信號滿足低電平判 據(jù)條件，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。步驟103 對第一原始驅(qū)動信號與判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到第一驅(qū)動信號； 將第一驅(qū)動信號輸入至一號開關(guān)管和四號開關(guān)管；對第二原始驅(qū)動信號與判據(jù)信號進(jìn)行邏 輯與運(yùn)算，得到第二驅(qū)動信號；將第二驅(qū)動信號輸入至二號開關(guān)管和三號開關(guān)管。[0039]本步驟中對第一原始驅(qū)動信號與判據(jù)信號進(jìn)行的邏輯與運(yùn)算，以及對第二原始驅(qū) 動信號與判據(jù)信號進(jìn)行的邏輯與運(yùn)算，均可以通過與門電路來實(shí)現(xiàn)，由于與門電路的反應(yīng) 時間極快，約為十幾納秒，而開關(guān)管能夠連續(xù)通過大電流而不燒毀的生存時間為十微秒左 右，因此，利用與門電路來實(shí)現(xiàn)邏輯與運(yùn)算，可以大大提高本實(shí)用新型對直通故障的反應(yīng)速 度，有力地保障橋臂中開關(guān)管的安全。在第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號同時為高電平的情況下，如果將二者直 接輸入至任一橋臂的兩個開關(guān)管上，將會發(fā)生橋臂直通故障，而本步驟是將二者分別與滿 足低電平判據(jù)條件的判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算之后，將得到的第一驅(qū)動信號輸入至一號開 關(guān)管和四號開關(guān)管，將得到的第二驅(qū)動信號輸入至二號開關(guān)管和三號開關(guān)管，從而保證了 橋臂中開關(guān)管的安全。由此可見，本實(shí)用新型中，由于第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號進(jìn)行了邏 輯與非運(yùn)算，因此，當(dāng)?shù)谝辉简?qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號同時為高電平時，得到的第一 判據(jù)信號為低電平，這使得判據(jù)信號依據(jù)低電平判據(jù)條件也為低電平，這樣，第一原始驅(qū)動 信號以及第二原始驅(qū)動信號與低電平的判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算之后，所得到的第一驅(qū)動 信號和第二驅(qū)動信號也分別為低電平，因而接收第一驅(qū)動信號的一號開關(guān)管和四號開關(guān) 管、以及接收第二驅(qū)動信號的二號開關(guān)管和三號開關(guān)管均處于關(guān)斷狀態(tài)，從而保證在第一 原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號同時為高電平的情況下，橋臂也不會發(fā)生直通故障，同 時，由于本實(shí)用新型是對第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號進(jìn)行處理，將得到第一驅(qū) 動信號和第二驅(qū)動信號作為信號源分別輸入相對應(yīng)的一號開關(guān)管和四號開關(guān)管以及相對 應(yīng)的二號開關(guān)管和三號開關(guān)管的，這就從信號源的角度防止了任一橋臂上的兩個開關(guān)管的 驅(qū)動信號同時為高電平后才進(jìn)行補(bǔ)救的情況出現(xiàn)，從而最大程度地防止了橋臂直通故障的 發(fā)生，而且即使在特殊情況下出現(xiàn)了同一橋臂上的兩個開關(guān)管的驅(qū)動信號同時為高電平的 情況，由于執(zhí)行邏輯與非運(yùn)算和邏輯與運(yùn)算的與非門電路和與門電路的反應(yīng)時間都極快， 約為十幾納秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于開關(guān)管10微秒左右的生存時間，因此，本實(shí)用新型大大提高了對 橋臂直通故障的反應(yīng)速度。步驟102中根據(jù)第一判據(jù)信號確定判據(jù)信號的方法有很多，例如，該方法可以為 將第一判據(jù)信號作為判據(jù)信號。這里，直接將第一判據(jù)信號作為判據(jù)信號，可以使判據(jù)信號滿足低電平判據(jù)條件， 即在第一判據(jù)信號為低電平時，判據(jù)信號也為低電平。這種情況相當(dāng)于將步驟101中與非 門運(yùn)算得到的第一判據(jù)信號不經(jīng)過其他處理，直接作為判據(jù)信號在步驟103中與第一原始 驅(qū)動信號或第二原始驅(qū)動信號進(jìn)行與門運(yùn)算，這樣也可以進(jìn)一步提高本實(shí)用新型對橋臂中 開關(guān)管的保護(hù)反應(yīng)速度，從而進(jìn)一步提高開關(guān)管的安全性。在步驟101中得到第一判據(jù)信號之后，在步驟102中根據(jù)第一判據(jù)信號確定判據(jù) 信號之前，該方法進(jìn)一步包括對第一判據(jù)信號與電壓標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到第二 判據(jù)信號，其中，該電壓標(biāo)準(zhǔn)信號滿足橋臂雙開關(guān)管不完全導(dǎo)通條件，橋臂雙開關(guān)管不完全 導(dǎo)通條件為當(dāng)一號開關(guān)管與二號開關(guān)管同時導(dǎo)通，和/或三號開關(guān)管與四號開關(guān)管同時 導(dǎo)通時，電壓標(biāo)準(zhǔn)信號為低電平；當(dāng)一號開關(guān)管與二號開關(guān)管不同時導(dǎo)通，且三號開關(guān)管與 四號開關(guān)管不同時導(dǎo)通時，電壓標(biāo)準(zhǔn)信號為高電平；則步驟102中根據(jù)第一判據(jù)信號確定判據(jù)信號的方法為將第二判據(jù)信號作為判據(jù)信號。這里，除了第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號同時為高電平可以引起橋臂直 通故障之外，還有一種引起橋臂直通故障的可能，即在一個或多個開關(guān)管被短路的情況下， 其所在橋臂上的另一個開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)或也被短路時，該橋臂上的兩個開關(guān)管就同時 處于導(dǎo)通狀態(tài)，這時就會發(fā)生直通故障。在這種情況下，本實(shí)用新型進(jìn)一步對第一判據(jù)信號 與滿足橋臂雙開關(guān)管不完全導(dǎo)通條件的電壓標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，這樣，如果橋臂上 的兩個開關(guān)管同時導(dǎo)通，即一號開關(guān)管與二號開關(guān)管同時導(dǎo)通，或者三號開關(guān)管與四號開 關(guān)管同時導(dǎo)通，或者一號開關(guān)管、二號開關(guān)管、三號開關(guān)管與四號開關(guān)管同時導(dǎo)通，則由于 電壓標(biāo)準(zhǔn)信號為低電平，將其與第一判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算后所得到的第二判據(jù)信號也 就為低電平，步驟102中將低電平的第二判據(jù)信號作為判據(jù)信號，可使四個開關(guān)管處于關(guān) 斷狀態(tài)，從而保護(hù)開關(guān)管的安全。而且，由于本步驟中對第一判據(jù)信號與電壓標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行的邏輯與運(yùn)算可以通過 與門電路來實(shí)現(xiàn)，而與門電路的反應(yīng)時間極短，約為十幾納秒，遠(yuǎn)小于開關(guān)管的生存時間， 因此，利用與門電路來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型中的邏輯與運(yùn)算，可以大大提高本實(shí)用新型對直通 故障的反應(yīng)速度，有力地保障橋臂中開關(guān)管的安全。步驟103中，將第一驅(qū)動信號輸入至一號開關(guān)管和四號開關(guān)管的方法有很多，例 如，可以利用導(dǎo)線直接將第一驅(qū)動信號輸入至一號開關(guān)管和四號開關(guān)管，也可以將第一驅(qū) 動信號輸入光電隔離電路，得到光電隔離后的第一驅(qū)動信號；將光電隔離后的第一驅(qū)動信 號輸入至一號開關(guān)管和四號開關(guān)管。同樣，步驟103中，將第二驅(qū)動信號輸入至二號開關(guān)管和三號開關(guān)管的方法也有 很多，例如，可以利用導(dǎo)線直接將第一驅(qū)動信號輸入至一號開關(guān)管和四號開關(guān)管，也可以 為將第二驅(qū)動信號輸入光電隔離電路，得到光電隔離后的第二驅(qū)動信號；將光電隔離后 的第二驅(qū)動信號輸入至二號開關(guān)管和三號開關(guān)管。這里，本實(shí)用新型應(yīng)用光電隔離電路的作用是，在電隔離的情況下，以光為媒介傳 送信號，從而對輸入電路和輸出電路進(jìn)行隔離，這樣能有效地抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回路 的干擾，同時，響應(yīng)速度也較快，能耐受高電壓電流的沖擊，延長系統(tǒng)的壽命。圖2為本實(shí)用新型提供的保護(hù)橋臂中的開關(guān)管的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。這里所述的橋 臂包括相并聯(lián)的一號橋臂和二號橋臂，一號橋臂包括相串聯(lián)的一號開關(guān)管和二號開關(guān)管， 二號橋臂包括相串聯(lián)的三號開關(guān)管和四號開關(guān)管，一號開關(guān)管和四號開關(guān)管為相互對應(yīng)的 開關(guān)管，二號開關(guān)管和三號開關(guān)管為相互對應(yīng)的開關(guān)管；這樣，一號橋臂和二號橋臂就構(gòu)成 了一個逆變橋臂，該橋臂中，一號開關(guān)管和三號開關(guān)管的一端均與各自所在橋臂的BUS+端 211相連，另一端分別與二號開關(guān)管和四號開關(guān)管相連，而二號開關(guān)管和四號開關(guān)管的另一 端分別與各自所在橋臂的地端相連。如圖2所示，該系統(tǒng)包括與非門電路201、判據(jù)信號確定裝置202、第一與門電路 203、第二與門電路204 ；其中，與非門電路201用于，對第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號進(jìn)行邏輯與非運(yùn) 算，得到第一判據(jù)信號；判據(jù)信號確定裝置202用于，根據(jù)第一判據(jù)信號，確定判據(jù)信號，其中，判據(jù)信號 滿足低電平判據(jù)條件，低電平判據(jù)條件為在第一判據(jù)信號為低電平的情況下，判據(jù)信號也為低電平；第一與門電路203用于，對第一原始驅(qū)動信號與判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到 第一驅(qū)動信號；將第一驅(qū)動信號輸入至一號開關(guān)管207和四號開關(guān)管210 ；第二與門電路204用于，對第二原始驅(qū)動信號與判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到 第二驅(qū)動信號；將第二驅(qū)動信號輸入至二號開關(guān)管208和三號開關(guān)管209。這里，如圖2所示，在一號橋臂205中，如果相串聯(lián)的一號開關(guān)管207和二號開關(guān) 管208均處于導(dǎo)通狀態(tài)，則BUS+端就與地端212直接相連，此時就會有大電流經(jīng)過一號開 關(guān)管207和二號開關(guān)管208，該大電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一號開關(guān)管207和二號開關(guān)管208的額定電 流，使二者之一或二者均被燒毀，從而造成一號橋臂205的損壞。同樣，二號橋臂206中，如 果相串聯(lián)的三號開關(guān)管209和四號開關(guān)管210均處于導(dǎo)通狀態(tài)，則BUS+端也會與地端212 直接相連，此時就會有大電流經(jīng)過三號開關(guān)管209和四號開關(guān)管210，該大電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過三 號開關(guān)管209和四號開關(guān)管210的額定電流，使二者之一或二者均被燒毀，從而造成二號橋 臂206的損壞?，F(xiàn)有技術(shù)是直接將第一原始驅(qū)動信號輸入至一號開關(guān)管207和四號開關(guān)管210， 直接將第二原始驅(qū)動信號輸入至二號開關(guān)管208和三號開關(guān)管209，這樣，在第一原始驅(qū)動 信號和第二原始驅(qū)動信號同時為高電平的情況下，屬于同一橋臂的兩個開關(guān)管，或分屬兩 個橋臂的四個開關(guān)管同時導(dǎo)通，引起橋臂直通的故障，現(xiàn)有技術(shù)用于保護(hù)開關(guān)管的電容的 充電時間只要稍長于開關(guān)管的生存時間，就會造成財產(chǎn)、安全方面的損失。本實(shí)用新型中，與非門電路201對第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號進(jìn)行邏 輯與非運(yùn)算，使得在第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號同時為高電平的情況下，所得 到的第一判據(jù)信號為低電平，則根據(jù)低電平判據(jù)條件，判據(jù)信號確定裝置202所確定的判 據(jù)信號就為低電平，這樣，第一與門電路203對第一原始驅(qū)動信號與判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與 運(yùn)算后所得到的第一驅(qū)動信號就為低電平，將其輸入至一號開關(guān)管207和四號開關(guān)管210 后，一號開關(guān)管207和四號開關(guān)管210就處于關(guān)斷狀態(tài)了 ；同樣，第二與門電路204對第二 原始驅(qū)動信號與判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算后所得到的第二驅(qū)動信號就為低電平，將其輸入 至二號開關(guān)管208和三號開關(guān)管209后，二號開關(guān)管208和三號開關(guān)管209也就處于關(guān)斷 狀態(tài)了。因此，利用本實(shí)用新型提供的系統(tǒng)，可以在第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號 同時為高電平的情況下，不發(fā)生橋臂直通故障，保證開關(guān)管的安全。與此同時，該系統(tǒng)中的與非門電路201、第一與門電路203、第二與門電路204均為 邏輯門電路，其反應(yīng)時間都極快，約為十幾納秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于開關(guān)管10微秒左右的生存時間， 因此，本實(shí)用新型能夠大大提高對橋臂直通故障的反應(yīng)速度。由此可見，本實(shí)用新型中，由于與非門電路對第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動 信號進(jìn)行了邏輯與非運(yùn)算，因此，當(dāng)?shù)谝辉简?qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號同時為高電平 時，與非門電路所輸出的第一判據(jù)信號就為低電平，這使得判據(jù)信號確定裝置所生成的判 據(jù)信號依據(jù)低電平判據(jù)條件也為低電平，這樣，第一與門電路和第二與門電路分別對第一 原始驅(qū)動信號與低電平的判據(jù)信號以及第二原始驅(qū)動信號與低電平的判據(jù)信號進(jìn)行邏輯 與運(yùn)算之后，所得到的第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號也分別為低電平，因而將第一驅(qū)動信 號輸出至一號開關(guān)管和四號開關(guān)管、并將第二驅(qū)動信號輸出至二號開關(guān)管和三號開關(guān)管 后，這四個開關(guān)管就均處于關(guān)斷狀態(tài)，從而保證在第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號同時為高電平的情況下，橋臂也不會發(fā)生直通故障，同時，由于該系統(tǒng)是對第一原始驅(qū)動信 號和第二原始驅(qū)動信號這兩個原始信號進(jìn)行處理后，才將得到的第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動 信號作為信號源分別輸入相對應(yīng)的一號開關(guān)管和四號開關(guān)管以及相對應(yīng)的二號開關(guān)管和 三號開關(guān)管的，這就從信號源的角度防止了一號橋臂或二號橋臂上的兩個開關(guān)管的驅(qū)動信 號同時為高電平后才進(jìn)行補(bǔ)救的情況出現(xiàn)，從而最大程度地防止了橋臂直通故障的發(fā)生， 而且即使在特殊情況下出現(xiàn)了同一橋臂上的兩個開關(guān)管的驅(qū)動信號同時為高電平的情況， 由于執(zhí)行邏輯與非運(yùn)算和邏輯與運(yùn)算的與非門電路和與門電路的反應(yīng)時間都極快，約為十 幾納秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于開關(guān)管10微秒左右的生存時間，因此，本實(shí)用新型大大提高了對橋臂直 通故障的反應(yīng)速度。該系統(tǒng)中，判據(jù)信號確定裝置根據(jù)第一判據(jù)信號來確定判據(jù)信號的方法很多，只 要能使判據(jù)信號滿足低電平判據(jù)條件，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。在本實(shí)用新型的一個具體實(shí)施例中，判據(jù)信號確定裝置可以為導(dǎo)線；則該判據(jù)信 號確定裝置用于，將第一判據(jù)信號作為判據(jù)信號。這種導(dǎo)線式的判據(jù)信號確定裝置直接將 第一判據(jù)信號作為判據(jù)信號，可以使判據(jù)信號滿足低電平判據(jù)條件，即在第一判據(jù)信號為 低電平時，判據(jù)信號也為低電平，同時也可以進(jìn)一步提高本實(shí)用新型對橋臂中開關(guān)管的保 護(hù)反應(yīng)速度，從而進(jìn)一步提高開關(guān)管的安全性。目前使用的橋臂中，同一橋臂上相串聯(lián)的兩個開關(guān)管均處于導(dǎo)通狀態(tài)的原因有兩 種，第一種為這兩個開關(guān)管所輸入的驅(qū)動信號同時為高電平，可通過上述的系統(tǒng)來解決這 個問題，防止發(fā)生橋臂直通的故障，保護(hù)開關(guān)管。另一種原因?yàn)殚_關(guān)管被短路，即其中一個 開關(guān)管被短路，則當(dāng)另一個開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時，這兩個開關(guān)管就同時處于導(dǎo)通狀態(tài)，或 者這兩個開關(guān)管同時被短路，則這兩個開關(guān)管也就同時處于導(dǎo)通狀態(tài)了，在開關(guān)管被短路 的情況出現(xiàn)時，可通過將判據(jù)信號確定裝置設(shè)置為與門電路來解決，即在本實(shí)用新型的另 一個具體實(shí)施例中，判據(jù)信號確定裝置可以為與門電路；則該判據(jù)信號確定裝置用于，對第 一判據(jù)信號與電壓標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到第二判據(jù)信號，將第二判據(jù)信號作為判 據(jù)信號；其中，電壓標(biāo)準(zhǔn)信號滿足橋臂雙開關(guān)管不完全導(dǎo)通條件，橋臂雙開關(guān)管不完全導(dǎo)通 條件為在一號開關(guān)管與二號開關(guān)管同時導(dǎo)通，和/或三號開關(guān)管與四號開關(guān)管同時導(dǎo)通 的情況下，電壓標(biāo)準(zhǔn)信號為低電平；在一號開關(guān)管與二號開關(guān)管不同時導(dǎo)通，且三號開關(guān)管 與四號開關(guān)管不同時導(dǎo)通的情況下，電壓標(biāo)準(zhǔn)信號為高電平。可見為了預(yù)防開關(guān)管短路造成橋臂直通故障的發(fā)生，判據(jù)信號確定裝置進(jìn)一步對 第一判據(jù)信號與滿足橋臂雙開關(guān)管不完全導(dǎo)通條件的電壓標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，這 樣，如果因?yàn)殚_關(guān)管被短路造成橋臂上的兩個開關(guān)管同時導(dǎo)通，即一號開關(guān)管與二號開關(guān) 管同時導(dǎo)通，或者三號開關(guān)管與四號開關(guān)管同時導(dǎo)通，或者一號開關(guān)管、二號開關(guān)管、三號 開關(guān)管與四號開關(guān)管同時導(dǎo)通，則根據(jù)橋臂雙開關(guān)管不完全導(dǎo)通條件，電壓標(biāo)準(zhǔn)信號為低 電平，將其與第一判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算后所得到的第二判據(jù)信號也就為低電平，這樣， 判據(jù)信號確定裝置將低電平的第二判據(jù)信號作為判據(jù)信號，可使四個開關(guān)管處于關(guān)斷狀 態(tài)，這樣就保護(hù)了開關(guān)管的安全。當(dāng)然，如果上述的兩個原因，即同一橋臂的兩個開關(guān)管的驅(qū)動信號同時為高電平， 以及開關(guān)管被短路，同時發(fā)生，造成同一橋臂的兩個開關(guān)管同時導(dǎo)通的情況出現(xiàn)，該系統(tǒng)中 滿足橋臂雙開關(guān)管不完全導(dǎo)通條件的電壓標(biāo)準(zhǔn)信號同樣為低電平，這樣，判據(jù)信號確定裝
10置將其與第一判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算后所得到的第二判據(jù)信號同樣為低電平，將該低電 平的第二判據(jù)信號作為判據(jù)信號，仍然可使四個開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，也就保護(hù)了開關(guān)管 的安全。同時，由于判據(jù)信號確定裝置設(shè)置為與門電路，其反應(yīng)時間極快，遠(yuǎn)小于開關(guān)管的 生存時間，因此，該系統(tǒng)中，不論橋臂直通故障的原因如何，只要同一橋臂中的兩個開關(guān)管 同時處于導(dǎo)通狀態(tài)，則判據(jù)信號確定裝置均可及時做出反應(yīng)，向這兩個開關(guān)管提供低電平 的驅(qū)動信號，使二者變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)，從而及時保護(hù)開關(guān)管的安全。該系統(tǒng)中，判據(jù)信號確定裝置所用的與第一判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算的電壓標(biāo)準(zhǔn) 信號需要檢測得到，檢測的電壓標(biāo)準(zhǔn)信號的方法很多，例如，可以通過電阻分壓的方式，設(shè) 置一由多個分壓電阻組成的分組電壓網(wǎng)絡(luò)來獲得電壓標(biāo)準(zhǔn)信號，即該系統(tǒng)進(jìn)一步包括與一 號橋臂并聯(lián)的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)；分壓電阻網(wǎng)絡(luò)包括兩個以上的相串聯(lián)的分壓電阻；兩個以上 的相串聯(lián)的分壓電阻中包括電壓標(biāo)準(zhǔn)信號產(chǎn)生電阻，電壓標(biāo)準(zhǔn)信號產(chǎn)生電阻兩端的電壓為 電壓標(biāo)準(zhǔn)信號，其中，電壓標(biāo)準(zhǔn)信號產(chǎn)生電阻為一個以上的分壓電阻。在該分壓電阻網(wǎng)絡(luò)中，各分壓電阻是相互串聯(lián)的，可以為兩個，也可以為更多個， 該分壓電阻網(wǎng)絡(luò)與一號橋臂并聯(lián)，這意味著該分壓電阻網(wǎng)絡(luò)是與一號橋臂中串聯(lián)起來的一 號開關(guān)管和二號開關(guān)的集合也是并聯(lián)的，一個較佳實(shí)施例為將該分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的兩端連接 在BUS+端與地端之間；而前述一號橋臂與二號橋臂也是并聯(lián)的，因此，該分壓電阻網(wǎng)絡(luò)與 二號橋臂也是并聯(lián)的，與二號橋臂中相串聯(lián)的三號開關(guān)管和四號開關(guān)管的集合也是并聯(lián)的 關(guān)系，一個較佳實(shí)施例也為將該分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的兩端連接在BUS+端與地端之間。這樣，該 系統(tǒng)設(shè)置了分壓電阻網(wǎng)絡(luò)之后，通過精確設(shè)置該分壓電阻網(wǎng)絡(luò)中每個分壓電阻的阻值，即 可從該分壓電阻網(wǎng)絡(luò)中的一個以上的分壓電阻的兩端獲得其電壓作為電壓標(biāo)準(zhǔn)信號，這一 個以上的分壓電阻即為電壓標(biāo)準(zhǔn)信號產(chǎn)生電阻，其兩端的電壓滿足上述的橋臂雙開關(guān)管不 完全導(dǎo)通條件。為了進(jìn)一步的進(jìn)行完善，上述的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)也可以為包括相串聯(lián)的分壓電阻在 內(nèi)的更加復(fù)雜的電路，例如，在將分壓電阻串聯(lián)之后，再與其他電阻、電容、電感等器件進(jìn)行 串聯(lián)、并聯(lián)以及串并聯(lián)等以組成各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到進(jìn)一步完善電路功能的目的。不論 該分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如何復(fù)雜，只要電壓標(biāo)準(zhǔn)信號是利用電阻分壓的方式測得，即在本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)然，也可以通過其他方式獲得電壓標(biāo)準(zhǔn)信號，例如，利用反應(yīng)時間低于開關(guān)管生 存時間的快速反應(yīng)電路來檢測每個橋臂兩端的電壓，在該電壓低于某一個可認(rèn)為是發(fā)生直 通故障的門限電壓值時產(chǎn)生一個電壓標(biāo)準(zhǔn)信號，并將該電壓標(biāo)準(zhǔn)信號在判據(jù)信號確定裝置 中與第一判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，以使輸出至相應(yīng)開關(guān)管的驅(qū)動信號為低電平，從而保 護(hù)開關(guān)管的安全。不論通過什么方式獲得電壓標(biāo)準(zhǔn)信號，只要獲取的時間足夠快，從而在橋臂直通 情況下保證開關(guān)管不被燒毀，且獲取的電壓標(biāo)準(zhǔn)信號能夠滿足橋臂雙開關(guān)管不完全導(dǎo)通條 件，都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。該系統(tǒng)中，第一與門電路可以包括第一與門、第一光電隔離電路；其中的第一與 門用于，對第一原始驅(qū)動信號與判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到第一驅(qū)動信號；第一光電隔 離電路，其輸入信號為第一驅(qū)動信號，輸出信號為光電隔離后的第一驅(qū)動信號，用于，將光電隔離后的第一驅(qū)動信號輸入至一號開關(guān)管和四號開關(guān)管。同樣，第二與門電路也可以包括第二與門、第二光電隔離電路；其中的第二與門 用于，對第二原始驅(qū)動信號與判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到第二驅(qū)動信號；第二光電隔離 電路，其輸入信號為第二驅(qū)動信號，輸出信號為光電隔離后的第二驅(qū)動信號，用于，將光電 隔離后的第二驅(qū)動信號輸入至二號開關(guān)管和三號開關(guān)管。這里，第一與門電路和第二與門電路除了包括與門，還分別包括了第一光電隔離 電路和第二光電隔離電路，其應(yīng)用光電隔離電路的作用在于，在電隔離的情況下，以光為媒 介傳送信號，從而對輸入電路和輸出電路進(jìn)行隔離，從而有效地抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回 路的干擾，同時，響應(yīng)速度也較快，能耐受高電壓電流的沖擊，延長系統(tǒng)的壽命。這里的第一光電隔離電路和第二光電隔離電路只需滿足普通的光電隔離作用即 可，由于輸出的信號作為開關(guān)管的驅(qū)動信號只需考慮電平的高低即可，即該輸出信號只需 滿足與輸入信號所在的高低電平的范圍相同即可，無需保證電壓上的一致，因而成本很低。該系統(tǒng)中，開關(guān)管可以為IGBT，也可以為MOS管，還可以為其他形式的開關(guān)管。現(xiàn)有技術(shù)為了保護(hù)開關(guān)管，需要在每個橋臂上都設(shè)置電容，并將電容兩端的電壓 輸出至向開關(guān)管提供驅(qū)動信號的光電隔離器件，這樣，為保護(hù)兩個橋臂上的四個開關(guān)管，就 需要至少兩個電容和兩個光電隔離器件，通常需要兩個電容和四個光電隔離器件，而電容 及光電隔離器件的外圍電路都很復(fù)雜，因此，現(xiàn)有技術(shù)保護(hù)橋臂中的開關(guān)管的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比 較復(fù)雜，難以應(yīng)用于大規(guī)模集成電路。另外，這里的光電隔離器件擔(dān)負(fù)著切斷高電平的驅(qū)動 信號的重任，因此，需要對其反應(yīng)速度、輸出信號的質(zhì)量作出嚴(yán)格的限制，這也使得應(yīng)用現(xiàn) 有技術(shù)的成本很高。本實(shí)用新型所提供的系統(tǒng)中，僅用一個與非門電路、最多三個與門電路即可實(shí)現(xiàn) 保護(hù)開關(guān)管的功能，因而保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)簡單，且各種邏輯門電路的制作和集成技術(shù)已經(jīng) 非常成熟，因此，本實(shí)用新型應(yīng)用于大規(guī)模集成電路中的前景也非常廣闊。另外，由于本實(shí) 用新型提供的保護(hù)電路各部件都非常簡單，成本也很低，因此，本實(shí)用新型的應(yīng)用成本也很 低。圖3為本實(shí)用新型提供的保護(hù)橋臂中的開關(guān)管的系統(tǒng)的一個具體實(shí)施例的電路 結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，QU Q2、Q3、Q4分別為本實(shí)用新型所要保護(hù)的第一開關(guān)管、第二開關(guān) 管、第三開關(guān)管和第四開關(guān)管的標(biāo)號，其中，Ql和Q2位于第一橋臂上，Q3和Q4位于第二橋 臂上，并且Ql和Q3有一端均與電壓較高的BUS+端相連，Ql的另一端與Q2的一端相連，Q3 的另一端與Q4的一端相連，Q2和Q4的另一端均與地端AGND相連。本實(shí)用新型提供的與非門電路的標(biāo)號為U02A，第一與門電路包括標(biāo)號為UOlB的 第一與門，標(biāo)號分別為U5和U6的光電隔離器件及其外圍電路所組成的第一光電隔離電路； 第二與門電路包括標(biāo)號為UOlA的第二與門，標(biāo)號分別為U3和U4的光電隔離器件及其外 圍電路所組成的第二光電隔離電路；該實(shí)施例中，判據(jù)信號確定裝置采用與門電路的形式， 其標(biāo)號為U01D。這里的U02A、U01A、U01B以及UOlD這些邏輯門電路的反應(yīng)時間極快，均為 幾納秒到十幾納秒，遠(yuǎn)低于開關(guān)管十幾微秒的生存時間。第一與門UOlB輸出的第一驅(qū)動信 號分別經(jīng)過第一光電隔離電路中的TO和TO后，輸出具有相同電平高低特性的光電隔離后 的第一驅(qū)動信號PWMB-I和PWMB-2，分別輸出至Ql和Q4，同樣，第二與門UOlA輸出的第二驅(qū) 動信號分別經(jīng)過第二光電隔離電路中的U3和U4后，輸出具有相同電平高低特性的光電隔離后的第二驅(qū)動信號PWMA-I和PWMA-2，分別輸出至Q3和Q2，這里，PWMB-I和PWMB-2具有 相同的電平高低特性，意味著二者與第一驅(qū)動信號同為高電平和同為低電平，同樣，PWMA-I 和PWMA-2具有相同的電平高低特性，意味著二者與第二驅(qū)動信號同為高電平或同為低電平。該系統(tǒng)中，由五個電阻Rl、R2、R3、R4、R5組成母線電壓檢測網(wǎng)路，將R5兩端的電 壓Bf，即R5的高壓端與地端之間的電壓，作為提供給判據(jù)信號確定裝置UOlD的電壓標(biāo)準(zhǔn)信 號。其中，R1、R2、R3、R4、R5的電阻阻值滿足使R5兩端的電壓Bf滿足橋臂雙開關(guān)管不完全 導(dǎo)通條件，即在一號開關(guān)管Ql與二號開關(guān)管Q2同時導(dǎo)通，或者三號開關(guān)管Q3與四號開關(guān) 管Q4同時導(dǎo)通，或者一號開關(guān)管Q1、二號開關(guān)管Q2、三號開關(guān)管Q3與四號開關(guān)管Q4同時 導(dǎo)通的情況下，電壓標(biāo)準(zhǔn)信號Bf為低電平；在一號開關(guān)管Ql與二號開關(guān)管Q2不同時導(dǎo)通， 且三號開關(guān)管Q3與四號開關(guān)管Q4不同時導(dǎo)通的情況下，電壓標(biāo)準(zhǔn)信號為高電平。另外，該 實(shí)施例只從R5兩端取得電壓標(biāo)準(zhǔn)信號Bf，卻設(shè)置了五個電阻，可以保證該網(wǎng)絡(luò)具有良好的 散熱性能。同樣，電壓標(biāo)準(zhǔn)信號Bf也可以從其他電阻兩端取得，或者從其他多個電阻兩端 取得，只要所取得的電壓標(biāo)準(zhǔn)信號能滿足橋臂雙開關(guān)管不完全導(dǎo)通條件，都在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍內(nèi)。圖3所示的系統(tǒng)的具體工作過程為第一原始驅(qū)動信號PWMB和第二原始驅(qū)動信 號PWMA經(jīng)過與非門電路U02A的邏輯與非運(yùn)算后，生成的第一判據(jù)信號接入判據(jù)信號確定 裝置U01D，U01D對該第一判據(jù)信號和母線電壓監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中R5兩端采得的電壓標(biāo)準(zhǔn)信號Bf 進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到第二判據(jù)信號，UOlD將該第二判據(jù)信號作為判據(jù)信號，將其輸出至第 一與門UOlB和第二與門U01A，則UOlB和UOlA分別對判據(jù)信號與第一原始驅(qū)動信號PWMB， 以及判據(jù)信號與第二原始驅(qū)動信號PWMA，進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到的第一驅(qū)動信號PWMB-I和 PWMB-2,以及第二驅(qū)動信號PWMA-I和PWMA-2，依次輸入Ql、Q4、Q3和Q2。在開關(guān)管的驅(qū)動信號都正常、且任一開關(guān)管均未被短路的情況下，U02A輸出的第 一判據(jù)信號為高電平，Bf為UOlD所需的高電平，因而UOlD確定的判據(jù)信號就為高電平，輸 出至Ql、Q4的光電隔離后的第一驅(qū)動信號，以及輸出至Q3和Q2的光電隔離后的第二驅(qū)動 信號，也就分別與第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號相同。在第一原始驅(qū)動信號PWMB和第二原始驅(qū)動信號PWMA同時為高電平時，U02A輸出 的第一判據(jù)信號就為低電平；當(dāng)Q1、Q2、Q3和Q4中的一個或多個被短路時，Bf就為低電平； 當(dāng)PWMB和PWMA同時為高電平且Ql、Q2、Q3和Q4中的一個或多個被短路時，第一判據(jù)信號 和Bf同時為低電平；由此可見，以上三種引起橋臂直通故障的情況發(fā)生時，判據(jù)信號確定 裝置UOlD的輸入信號中至少有一個為低電平，則UOlD所輸出的判據(jù)信號就為低電平，將該 判據(jù)信號輸出至UOlB和UOlA后，所得到的第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號，以及經(jīng)過第一光 電隔離電路和第二光電隔離電路后輸出至Ql、Q4的光電隔離后的第一驅(qū)動信號，以及輸出 至Q3和Q2的光電隔離后的第二驅(qū)動信號，就均為低電平，從而使這四個開關(guān)管處于關(guān)斷狀 態(tài)，進(jìn)而保護(hù)了開關(guān)管。圖4為在第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號同時為高電平而開關(guān)管并未被 短路的情況下部分信號的波形圖。如圖4所示，開關(guān)管并未被短路，則Bf為高電平，周期性 的第一原始驅(qū)動信號PWMB和第二原始驅(qū)動信號PWMA是同步的，同時為高電平，也同時為低 電平，在二者同時為高電平時，如果將二者直接輸出至相應(yīng)的開關(guān)管，則會造成同一橋臂中的兩個開關(guān)管Ql與Q2、以及Q3與Q4同時導(dǎo)通，這樣，圖3所示的BUS+端與地端AGND就 會發(fā)生短路，會有數(shù)倍于其額定電流的大電流經(jīng)過Q1、Q2、Q3和Q4，從而燒毀這些開關(guān)管中 的一個或多個。本實(shí)用新型提供了圖3所示的保護(hù)電路之后，與非門電路U02A輸出的第一 判據(jù)信號為與PWMB和PWMA反相的信號，即在PWMB和PWMA同時為高電平時，第一判據(jù)信號 為低電平，而PWMB和PWMA同時為低電平時，第一判據(jù)信號為高電平。這樣，UOlD所輸出的 判據(jù)信號就與第一判據(jù)信號同相，即二者同為高電平或低電平，但與PWMB和PWMA為反相信 號，即PWMB和PWMA為高電平時，判據(jù)信號就為低電平，而PWMB和PWMA為低電平時，判據(jù)信 號就為高電平，因此，光電隔離后的第一驅(qū)動信號PWMB-I和PWMB-2，以及光電隔離后的第 二驅(qū)動信號PWMA-I和PWMA-2，就一直為低電平，從而保護(hù)了開關(guān)管Q1、Q2、Q3與Q4不被燒 毀。圖5為在開關(guān)管被短路而第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號正常的情況下 部分信號的波形圖。如圖5所示，由于一個或多個開關(guān)管被短路，因此Bf為低電平，被短 路開關(guān)管所在的橋臂發(fā)生直通故障。而第一原始驅(qū)動信號PWMB和第二原始驅(qū)動信號PWMA 為反相信號，二者不同時為高電平，這時與非門電路U02A所輸出的第一判據(jù)信號就為高電 平。因此，判據(jù)信號確定裝置UOlD輸出的判據(jù)信號就為低電平，因此，光電隔離后的第一驅(qū) 動信號PWMB-I和PWMB-2，以及光電隔離后的第二驅(qū)動信號PWMA-I和PWMA-2，就一直為低 電平，從而保護(hù)了開關(guān)管Q1、Q2、Q3與Q4不被燒毀。不過，與圖4所示的本實(shí)用新型在驅(qū)動信號到達(dá)開關(guān)管之前就做出反應(yīng)，從而及 時保護(hù)開關(guān)管的情況不同，圖5為橋臂已發(fā)生直通故障的情況后才做出反應(yīng)的，但該反應(yīng) 時間極短，在十幾到幾十納秒的范圍內(nèi)，遠(yuǎn)小于開關(guān)管十幾微秒的生存時間，因此，本實(shí)用 新型仍然可以有效應(yīng)對橋臂直通故障的發(fā)生。圖6為本實(shí)用新型提供的保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)中的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。如 圖6所示，采樣回路采集的電壓或電流信號送入微處理器系統(tǒng)后，由微處理器系統(tǒng)的程序 對該電壓或電流信號進(jìn)行處理，得到第一原始驅(qū)動信號PWMB和第二原始驅(qū)動信號PWMA。當(dāng) 然，PWMB和PWMA的產(chǎn)生方法也可以為其他方法，只要其電平能夠滿足開關(guān)管控制的電平高 低需要，均可作為本實(shí)用新型中的原始驅(qū)動信號使用。PWMB和PWMA被送入本實(shí)用新型提供的保護(hù)橋臂中的開關(guān)管的保護(hù)系統(tǒng)中，利 用與非門電路、判據(jù)信號確定裝置、第一與門電路、第二與門電路進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生光電隔 離后的第一驅(qū)動信號PWMB-I和PWMB-2，以及產(chǎn)生光電隔離后的第一驅(qū)動信號PWMA-I和 PWMA-2，然后將PWMB-I和PWMB-2分別輸入橋臂系統(tǒng)中的第一橋臂上的兩個開關(guān)管，用于控 制其處于導(dǎo)通或關(guān)斷狀態(tài)，將PWMA-I和PWMA-2分別輸入橋臂系統(tǒng)中的第二橋臂上的兩個 開關(guān)管，用于控制其處于導(dǎo)通或關(guān)斷狀態(tài)，這樣，本實(shí)用新型就可以有效并且及時快速地對 橋臂系統(tǒng)中的開關(guān)管進(jìn)行保護(hù)了。如圖6所示，可以將該受到保護(hù)的橋臂系統(tǒng)應(yīng)用于對于穩(wěn)定性和安全性要求極高 的電網(wǎng)系統(tǒng)。由此可見，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本實(shí)用新型中，由于第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號進(jìn)行了邏輯與非 運(yùn)算，因此，當(dāng)?shù)谝辉简?qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號同時為高電平時，得到的第一判據(jù)信 號為低電平，這使得判據(jù)信號依據(jù)低電平判據(jù)條件也為低電平，這樣，第一原始驅(qū)動信號以
14及第二原始驅(qū)動信號與低電平的判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算之后，所得到的第一驅(qū)動信號和 第二驅(qū)動信號也分別為低電平，因而接收第一驅(qū)動信號的一號開關(guān)管和四號開關(guān)管、以及 接收第二驅(qū)動信號的二號開關(guān)管和三號開關(guān)管均處于關(guān)斷狀態(tài)，從而保證在第一原始驅(qū)動 信號和第二原始驅(qū)動信號同時為高電平的情況下，橋臂也不會發(fā)生直通故障，同時，由于本 實(shí)用新型是對第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號進(jìn)行處理，將得到第一驅(qū)動信號和第 二驅(qū)動信號分別輸入相對應(yīng)的一號開關(guān)管和四號開關(guān)管以及相對應(yīng)的二號開關(guān)管和三號 開關(guān)管的，這就從源頭上防止了任一橋臂上的兩個開關(guān)管的驅(qū)動信號同時為高電平的情況 出現(xiàn)，從而最大程度地防止了橋臂直通故障的發(fā)生，而且即使在特殊情況下出現(xiàn)了同一橋 臂上的兩個開關(guān)管的驅(qū)動信號同時為高電平的情況，由于執(zhí)行邏輯與非運(yùn)算和邏輯與運(yùn)算 的與非門電路和與門電路的反應(yīng)時間都極快，約為十幾納秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于開關(guān)管10微秒左右 的生存時間，因此，本實(shí)用新型大大提高了對橋臂直通故障的反應(yīng)速度。(2)本實(shí)用新型直接將第一判據(jù)信號作為判據(jù)信號，可以使判據(jù)信號滿足低電平 判據(jù)條件，即在第一判據(jù)信號為低電平時，判據(jù)信號也為低電平。這種情況相當(dāng)于將步驟 101中與非門運(yùn)算得到的第一判據(jù)信號不經(jīng)過其他處理，直接作為判據(jù)信號在步驟103中 與第一原始驅(qū)動信號或第二原始驅(qū)動信號進(jìn)行與門運(yùn)算，這樣也可以進(jìn)一步提高本實(shí)用新 型對橋臂中開關(guān)管的保護(hù)反應(yīng)速度，從而進(jìn)一步提高開關(guān)管的安全性。(3)本實(shí)用新型中應(yīng)用光電隔離電路，可對輸入電路和輸出電路進(jìn)行隔離，這樣能 有效地抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回路的干擾，同時，響應(yīng)速度也較快，能耐受高電壓電流的 沖擊，延長系統(tǒng)的壽命。(4)本實(shí)用新型所提供的系統(tǒng)中，僅用一個與非門電路、最多三個與門電路即可實(shí) 現(xiàn)保護(hù)開關(guān)管的功能，因而保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)簡單，且各種邏輯門電路的制作和集成技術(shù)已 經(jīng)非常成熟，因此，本實(shí)用新型應(yīng)用于大規(guī)模集成電路中的前景也非常廣闊。(5)由于本實(shí)用新型提供的保護(hù)電路各部件都非常簡單，成本也很低，因此，本實(shí) 用新型的應(yīng)用成本也很低。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用 新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種保護(hù)橋臂中的開關(guān)管的系統(tǒng)，所述橋臂包括相并聯(lián)的一號橋臂和二號橋臂，所 述一號橋臂包括相串聯(lián)的一號開關(guān)管和二號開關(guān)管，所述二號橋臂包括相串聯(lián)的三號開關(guān) 管和四號開關(guān)管，所述一號開關(guān)管和四號開關(guān)管為相互對應(yīng)的開關(guān)管，所述二號開關(guān)管和 三號開關(guān)管為相互對應(yīng)的開關(guān)管；其特征在于，該系統(tǒng)包括與非門電路、判據(jù)信號確定裝 置、第一與門電路、第二與門電路；其中，所述與非門電路用于，對第一原始驅(qū)動信號和第二原始驅(qū)動信號進(jìn)行邏輯與非運(yùn)算， 得到第一判據(jù)信號；所述判據(jù)信號確定裝置用于，根據(jù)所述第一判據(jù)信號，確定判據(jù)信號，其中，所述判據(jù) 信號滿足低電平判據(jù)條件，所述低電平判據(jù)條件為在所述第一判據(jù)信號為低電平的情況 下，所述判據(jù)信號也為低電平；所述第一與門電路用于，對所述第一原始驅(qū)動信號與所述判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算， 得到第一驅(qū)動信號；將所述第一驅(qū)動信號輸入至所述一號開關(guān)管和四號開關(guān)管；所述第二與門電路用于，對所述第二原始驅(qū)動信號與所述判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算， 得到第二驅(qū)動信號；將所述第二驅(qū)動信號輸入至所述二號開關(guān)管和三號開關(guān)管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述判據(jù)信號確定裝置為導(dǎo)線；則該判據(jù) 信號確定裝置用于，將所述第一判據(jù)信號作為判據(jù)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述判據(jù)信號確定裝置為與門電路；則該 判據(jù)信號確定裝置用于，對所述第一判據(jù)信號與電壓標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到第二 判據(jù)信號，將所述第二判據(jù)信號作為判據(jù)信號；其中，所述電壓標(biāo)準(zhǔn)信號滿足橋臂雙開關(guān)管 不完全導(dǎo)通條件，所述橋臂雙開關(guān)管不完全導(dǎo)通條件為在所述一號開關(guān)管與二號開關(guān)管 同時導(dǎo)通，和/或所述三號開關(guān)管與四號開關(guān)管同時導(dǎo)通的情況下，所述電壓標(biāo)準(zhǔn)信號為 低電平；在所述一號開關(guān)管與二號開關(guān)管不同時導(dǎo)通，且所述三號開關(guān)管與四號開關(guān)管不 同時導(dǎo)通的情況下，所述電壓標(biāo)準(zhǔn)信號為高電平。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括與所述一號橋臂并聯(lián) 的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)；所述分壓電阻網(wǎng)絡(luò)包括兩個以上的相串聯(lián)的分壓電阻；所述兩個以上的 相串聯(lián)的分壓電阻中包括電壓標(biāo)準(zhǔn)信號產(chǎn)生電阻，所述電壓標(biāo)準(zhǔn)信號產(chǎn)生電阻兩端的電壓 為電壓標(biāo)準(zhǔn)信號，其中，所述電壓標(biāo)準(zhǔn)信號產(chǎn)生電阻為一個以上的分壓電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一與門電路包括第一與門、第一光電隔離電路；其中，所述第一與門用于，對 所述第一原始驅(qū)動信號與所述判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到第一驅(qū)動信號；所述第一光 電隔離電路，其輸入信號為所述第一驅(qū)動信號，輸出信號為光電隔離后的第一驅(qū)動信號，用 于，將所述光電隔離后的第一驅(qū)動信號輸入至所述一號開關(guān)管和四號開關(guān)管；和/或，所述第二與門電路包括第二與門、第二光電隔離電路；其中，所述第二與門用于，對 所述第二原始驅(qū)動信號與所述判據(jù)信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，得到第二驅(qū)動信號；所述第二光 電隔離電路，其輸入信號為所述第二驅(qū)動信號，輸出信號為光電隔離后的第二驅(qū)動信號，用 于，將所述光電隔離后的第二驅(qū)動信號輸入至所述二號開關(guān)管和三號開關(guān)管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)管為IGBT，或?yàn)镸OS管。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種保護(hù)橋臂中的開關(guān)管的系統(tǒng)。橋臂包括并聯(lián)的一、二號橋臂，一、二號橋臂分別包括串聯(lián)的一、二號開關(guān)管和串聯(lián)的三、四號開關(guān)管，一、四號開關(guān)管對應(yīng)，二、三號開關(guān)管對應(yīng)；該系統(tǒng)包括對第一、第二原始驅(qū)動信號進(jìn)行與非運(yùn)算得第一判據(jù)信號的與非門電路；根據(jù)第一判據(jù)信號確定判據(jù)信號的判據(jù)信號確定裝置，判據(jù)信號滿足的低電平判據(jù)條件為第一判據(jù)信號與判據(jù)信號可同為低電平；對第一原始驅(qū)動信號與判據(jù)信號進(jìn)行與運(yùn)算，將得到的第一驅(qū)動信號輸至一、四號開關(guān)管的第一與門電路；對第二原始驅(qū)動信號與判據(jù)信號進(jìn)行與運(yùn)算，將得到的第二驅(qū)動信號輸至二、三號開關(guān)管的第二與門電路。本實(shí)用新型能提高對橋臂直通故障的反應(yīng)速度。
文檔編號H02H7/20GK201937253SQ20112003390
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者伍道勇, 何榮光, 崔大龍, 李寶亮, 梁立斌, 袁軍 申請人:北京昆蘭新能源技術(shù)有限公司