本實用新型涉及IGBT狀態(tài)檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種全過程檢測IGBT狀態(tài)的觸發(fā)電路。

背景技術(shù)：

IGBT作為一種全控的電力電子器件，目前在整流、逆變、斬波等場合已經(jīng)大量使用，使用中無一例外均作為電子開關(guān)使用，即IGBT工作在開關(guān)狀態(tài)。其集電極C和發(fā)射極E的電壓與觸發(fā)電壓高低及集電極電流有關(guān)，若觸發(fā)電壓正常，在正常的工作電流下，C與E極電壓不會太高，但是當(dāng)有短路等情況出現(xiàn)時，瞬時的大電流在2us內(nèi)就可以讓C和E極電壓大大增加，此時必須馬上切斷觸發(fā)信號，否則IGBT將很快損壞，所以為保護IGBT，觸發(fā)電路一般都設(shè)計了檢測IGBT的C、E極電壓的電路，能在IGBT導(dǎo)通時同時檢測IGBT是否存在異常大電流，若檢測到過高C、E極電壓，立即封鎖觸發(fā)脈沖，同時輸出故障信號讓控制部分動作。

目前，主流的IGBT驅(qū)動電路，包括EXB840、M57962等經(jīng)典的驅(qū)動電路，都檢測C、E極電壓，但幾乎都只在給IGBT觸發(fā)脈沖時才利用此檢測電壓，要求的結(jié)果是在給出觸發(fā)信號后極短的時間內(nèi)必須檢測到C、E極電壓在一定的范圍內(nèi)，一般不大于10V，否則認(rèn)為是故障狀態(tài)，而在未給IGBT觸發(fā)信號時，此信號并不被使用。若IGBT的主回路C、E極已經(jīng)擊穿短路，那么觸發(fā)電路的檢測部分將檢測到的一直是很小的C、E電壓，反而不會認(rèn)為是故障狀態(tài)，變頻器的逆變部分每一相分上下臂的IGBT，若上臂的IGBT損壞短路了，在再次啟動工作時上臂的觸發(fā)檢測電路監(jiān)測不到IGBT 異常，但是下臂的IGBT 導(dǎo)通時將會將上下臂直通，會產(chǎn)生很大的短路電流，此時下臂的觸發(fā)電路檢測部分會檢測到異常變大的C、E極電壓，會封鎖觸發(fā)信號并輸出報警信號。這種工況下輸出報警實際上是靠相關(guān)聯(lián)非故障的那一路檢測來的，而制動單元，主回路只有一個IGBT，不存在逆變橋那樣的上下臂IGBT，在IGBT短路后檢測電路根本無從知曉，直到上電損壞其他部件等狀況下才會發(fā)現(xiàn)變頻器發(fā)生異常，而此時故障范圍已經(jīng)擴大了。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供一種檢測準(zhǔn)確性和安全性高的全過程檢測IGBT狀態(tài)的觸發(fā)電路，以解決現(xiàn)有IGBT驅(qū)動電路檢測準(zhǔn)確性不高及很容易導(dǎo)致其它元器件燒毀的技術(shù)問題。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種全過程檢測IGBT狀態(tài)的觸發(fā)電路，包括：電源、整流濾波電路、IGBT壓降檢測電路、觸發(fā)電路、IGBT狀態(tài)采集電路、觸發(fā)信號采集電路、判斷整形電路、故障鎖定電路和故障輸出電路，電源通過整流濾波電路與IGBT壓降檢測電路電性相連，并將IGBT壓降檢測電路的輸出端分別與觸發(fā)電路和IGBT狀態(tài)采集電路電性相連，IGBT狀態(tài)采集電路的輸出端通過判斷整形電路順序與故障鎖定電路和故障輸出電路電性相連；觸發(fā)信號采集電路的輸入端與觸發(fā)電路相連，并將觸發(fā)信號采集電路的輸出端電性連接至故障輸出電路的輸入端相連，且故障輸出電路的輸出端通過一個脈沖掛鎖與觸發(fā)電路的輸入端相連。

在上述方案的基礎(chǔ)上優(yōu)選，觸發(fā)信號采集電路與故障輸出電路之間還設(shè)有用于防止誤報警功能的濾波電路，濾波電路的輸入端分別與觸發(fā)信號采集電路的輸出端和判斷整形電路的輸出端相連。

在上述方案的基礎(chǔ)上優(yōu)選，濾波電路與故障輸出電路之間還連接有一故障復(fù)位電路。

在上述方案的基礎(chǔ)上優(yōu)選，IGBT壓降檢測電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一三極管，第一電阻與第二電阻通過一個二極管相連以形成第一支路，第一支路分別整流濾波電路的輸出端相連，第三電阻通過第二光電耦合器與第一三極管的集電極相連，第一三極管的基極與第二電阻和二極管的連接點相連，第一三極管的發(fā)射極連接至整流濾波電路的輸出端。

在上述方案的基礎(chǔ)上優(yōu)選，觸發(fā)電路包括第二二極管、第一光耦合器、第四電阻及兩個串聯(lián)的第二三極管和第三三極管，第二三極管的集電極與IGBT壓降檢測電路的輸出端連接，并將第二三極管的發(fā)射極與第三三級管的集電極相連，第三三極管的發(fā)射端與IGBT檢測電路的輸出端連接，第一光耦合器的控制端與第二、三三極管的基極相連，且脈沖封鎖通過第二二極管與第一光耦合器相連。

在上述方案的基礎(chǔ)上優(yōu)選，判斷整形電路包括一個異或門、與異或門連接的反相器，且異或門的輸入端分別與IGBT采集電路的輸出端和觸發(fā)信號采集電路的輸出端相連，并使反相器的輸出端與故障鎖定電路相連。

在上述方案的基礎(chǔ)上優(yōu)選，故障鎖定電路包括兩個串聯(lián)的第二三反相器、及并聯(lián)在兩個串聯(lián)的第二反相器兩端的第四電阻和第三二極管，第二反相器與第三二極管串聯(lián)，且第三二極管的輸入端與故障輸出電路相連。

本實用新型提出一種全過程檢測IGBT狀態(tài)的觸發(fā)電路，通過電源、整流濾波電路、IGBT壓降檢測電路、觸發(fā)電路、IGBT狀態(tài)采集電路、觸發(fā)信號采集電路、判斷整形電路、故障鎖定電路和故障輸出電路，以形成IGBT狀態(tài)的檢測觸發(fā)電路，利用IGBT壓降信號完成IGBT狀態(tài)檢測，即在無觸發(fā)信號時，必須檢測到IGBT的壓降大于某一值才認(rèn)為正常，在有觸發(fā)信號時檢測到的IGBT壓降必須小于某一值才會認(rèn)為正常，排除上述2種狀態(tài)，如無觸發(fā)信號時檢測C、E極壓降小，有觸發(fā)信號時檢測到C、E極壓降較大，都會認(rèn)為是故障狀態(tài)，輸出故障信號并封鎖觸發(fā)信號，防止故障范圍進一步擴大，以提高其檢測安全性能。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種全過程檢測IGBT狀態(tài)的觸發(fā)電路的局部電路結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實用新型的一種全過程檢測IGBT狀態(tài)的觸發(fā)電路的另一局部電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。

請參閱圖1，一種全過程檢測IGBT狀態(tài)的觸發(fā)電路，包括：電源、整流濾波電路、IGBT壓降檢測電路、觸發(fā)電路、IGBT狀態(tài)采集電路、觸發(fā)信號采集電路、判斷整形電路、故障鎖定電路和故障輸出電路，電源通過整流濾波電路與IGBT壓降檢測電路電性相連，并將IGBT壓降檢測電路的輸出端分別與觸發(fā)電路和IGBT狀態(tài)采集電路電性相連，IGBT狀態(tài)采集電路的輸出端通過判斷整形電路順序與故障鎖定電路和故障輸出電路電性相連；觸發(fā)信號采集電路的輸入端與觸發(fā)電路相連，并將觸發(fā)信號采集電路的輸出端電性連接至故障輸出電路的輸入端相連，且故障輸出電路的輸出端通過一個脈沖掛鎖與觸發(fā)電路的輸入端相連。

以下將進一步詳細介紹本實用新型各個電路的詳細結(jié)構(gòu)示意圖，請參閱圖1并結(jié)合圖2所示。

整流濾波電路用于將單電源轉(zhuǎn)換為正負(fù)電源，其包括第五電阻R1、穩(wěn)壓管DZ1、四個電容C1/C2/C3/C4，電容C1與電容C2串聯(lián)、電容C3和電容C4串聯(lián)，然后串聯(lián)后的支路并聯(lián)，并將電容C1和電容C2之間的節(jié)點與電容C3和電容C4的節(jié)點相連，其中，穩(wěn)壓管DZ1的輸入端與電源相連，其輸出端分別與電容C1和電容C3的輸入端相連，并在電容C1和電容C2之間的節(jié)點與電容C3和電容C4的節(jié)點都與外部IGBT模塊的E極相連。工作時，開關(guān)變壓器T1提供工作電源，經(jīng)過二極管D1整流，經(jīng)過電容C1-C4濾波，得到22v直流電，第五電阻R1與穩(wěn)壓管DZ1串聯(lián)，并連接至IGBT的E極，將22v電壓變成觸發(fā)IGBT導(dǎo)通的+15.4v電壓和可靠關(guān)斷IGBT的-5.6v電壓

IGBT壓降檢測電路包括第一電阻R2、第二電阻、第三電阻、第一三極管，第一電阻與第二電阻通過一個二極管相連以形成第一支路，第一支路分別整流濾波電路的輸出端相連，第三電阻通過第二光電耦合器與第一三極管的集電極相連，第一三極管的基極與第二電阻和二極管的連接點相連，第一三極管的發(fā)射極連接至整流濾波電路的輸出端。

觸發(fā)電路包括第二二極管、第一光耦合器、第四電阻及兩個串聯(lián)的第二三極管和第三三極管，第二三極管的集電極與IGBT壓降檢測電路的輸出端連接，并將第二三極管的發(fā)射極與第三三級管的集電極相連，第三三極管的發(fā)射端與IGBT檢測電路的輸出端連接，第一光耦合器的控制端與第二、三三極管的基極相連，且脈沖封鎖通過第二二極管與第一光耦合器相連。

IGBT狀態(tài)采集電路通過第二光耦合器與觸發(fā)電路相連，且其包括與第二光耦合器一端連接的第六電阻R10，第六電阻R10一端與+5v電壓相連，其另一端與第二光耦合器的引腳相連，將第二光耦合器的另一端接地，且第六電阻R10與第二光耦合器連接的處與判斷整形電路相連。

判斷整形電路包括包括一個異或門X1、與異或門X1連接的反相器，且異或門的輸入端分別與IGBT采集電路的輸出端和觸發(fā)信號采集電路的輸出端相連，并使反相器的輸出端與故障鎖定電路相連，其中，觸發(fā)信號采集電路包括與第二二極管連接的第三光耦合器、第七電阻R11，第七電阻的一端與+5v電源相連，其另一端分別與第三光耦合器和濾波電路分別連接，并將第三耦合器的一引腳接地。

觸發(fā)信號采集電路與故障輸出電路之間還設(shè)有用于防止誤報警功能的濾波電路，濾波電路的輸入端分別與觸發(fā)信號采集電路的輸出端和判斷整形電路的輸出端相連，其中，濾波電路包括與第七電阻R11連接的第八電阻R12、第五電容和第六電容，第五電容一端與第八電阻12連接，其另一端接地，而第六電容一端接地，其另一端連接反相器N1輸出端和+5V電源，并在+5V電源與第六電容之間連接有一二極管D1。

其中，第八電阻R12和第四電容C11作用是將檢測信號延遲1到2us，因為外部IGBT模塊接受觸發(fā)信號時到完全導(dǎo)通會有一個時間延遲，那么第二光耦合器PC2來的外部IGBT模塊的狀態(tài)反饋信號也會有一定的延遲，所以為防止誤觸發(fā)報警利用第八電阻R12和第四電容C11將觸發(fā)信號在檢測電路里進行延遲處理。圖2種第八電阻R12和第四電容C11可以將極短的高電平信號進行濾除，進一步達到防止報警誤觸發(fā)。

進一步的，在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，本發(fā)明的濾波電路與故障輸出電路之間還連接有一故障復(fù)位電路，該故障鎖定電路包括兩個串聯(lián)的第二三反相器、及并聯(lián)在兩個串聯(lián)的第二反相器兩端的第四電阻和第三二極管，第二反相器與第三二極管串聯(lián)，且第三二極管的輸入端與故障輸出電路相連。

為了便于理解本實用新型的技術(shù)方案，以下將詳細介紹各個狀態(tài)，本實用新型運行方式。

1．待機狀態(tài)時，第一光耦合器PC1和第二光耦合器PC3獲取初級無信號，第一光耦合器PC1輸出低電平，第一三極管T3導(dǎo)通，外部IGBT模塊的G極相對E極約為負(fù)5V，為可靠關(guān)斷狀態(tài)。此時，外部IGBT模塊 的C與E為關(guān)斷狀態(tài)，圖1中觸發(fā)部分的電壓經(jīng)過第一電阻R2、二極管DZ2、第一三極管T1的b極，使第一三極管T1導(dǎo)通，第二光耦合器PC2初級有電流信號，其次級導(dǎo)通，由于第三光耦合器PC3初級無信號，次級開路，圖2中B點為高電平，第二光耦合器PC2導(dǎo)通，圖2中A點為低電平，異或門XI輸出為高電平，沒有故障和報警信號。

2．正常工作觸發(fā)時，第一光耦器PC1和第三光耦合器PC3初級有觸發(fā)信號，第一光耦合器PC1次級輸出高電平，第二三極管T2導(dǎo)通，外部IGBT模塊的G極相對E極約為正15V電壓，為可靠觸發(fā)狀態(tài)。此時外部IGBT模塊的C和E極之間壓降較小，一般為6V以下，相對圖中第一三極管T1的發(fā)射級來說，IGBT的C極電壓為6+5.6=11.6V，由于二極管D8和電阻R8的存在，強行將二極管DZ2的上端陰極箝位在13V以內(nèi)，DZ2不會被擊穿，T1不能導(dǎo)通，第二光耦合器PC2初級無電流信號，其第二光耦合器的次級PC2B開路；由于第三光耦合器PC3初級有信號，故其次級導(dǎo)通，圖2中B點為低電平，第二光耦合器PC2不導(dǎo)通，圖2中A點為高電平，異或門XI輸出為高電平，沒有故障和報警信號。

3．當(dāng)外部IGBT模塊在觸發(fā)導(dǎo)通后碰到短路或嚴(yán)重過載等超過其保護極限電流的時候，外部IGBT模塊的C與E極之間的電壓大于10V，此時外部IGBT模塊C極相對第一三極管T1的發(fā)射級電壓為10+5.6=15.6V，即使經(jīng)過二極管D8箝位，DZ2兩端的電壓仍然會大于15V的擊穿電壓，導(dǎo)致第一三極管T1導(dǎo)通，第二光耦合器PC2初級有電流信號，第二光耦合器PC2次級PC2B導(dǎo)通，由于第三光耦合器PC3初級有信號，故其次級導(dǎo)通，圖2中B點為低電平，第二光耦合器PC2也導(dǎo)通，圖2中A點為低電平，異或門XI輸出為低電平，有故障和報警信號，同時故障狀態(tài)自鎖，將觸發(fā)信號強行關(guān)閉，防止故障進一步擴大。

4．外部IGBT模塊損壞C和E極已經(jīng)擊穿短路，無論是否有觸發(fā)信號，第一三極管TI始終不會導(dǎo)通，第二光電耦合器PC2初級無電流信號，其次級開路，待機狀態(tài)下第三光電耦合器PC3初級無信號，次級開路，圖2中B點為高電平，但第一三極管TI始終不會導(dǎo)通，第二光電耦合器PC2初級無電流信號，其次級開路。圖2中A點為高電平，所以會報警。

5．外部IGBT模塊損壞C與E極完全開路，無論是否有觸發(fā)信號，第一三極管T1將始終導(dǎo)通，第二光電耦合器PC2次級導(dǎo)通。圖2中A點始終為低電平，當(dāng)有觸發(fā)信號，PC3導(dǎo)通時，圖2中B點會變成低電平，八上會輸出故障信號并自鎖狀態(tài)。

本實用新型提出一種全過程檢測IGBT狀態(tài)的觸發(fā)電路，通過電源、整流濾波電路、IGBT壓降檢測電路、觸發(fā)電路、IGBT狀態(tài)采集電路、觸發(fā)信號采集電路、判斷整形電路、故障鎖定電路和故障輸出電路，以形成IGBT狀態(tài)的檢測觸發(fā)電路，利用IGBT壓降信號完成IGBT狀態(tài)檢測，即在無觸發(fā)信號時，必須檢測到IGBT的壓降大于某一值才認(rèn)為正常，在有觸發(fā)信號時檢測到的IGBT壓降必須小于某一值才會認(rèn)為正常，排除上述2種狀態(tài)，如無觸發(fā)信號時檢測C、E極壓降小，有觸發(fā)信號時檢測到C、E極壓降較大，都會認(rèn)為是故障狀態(tài)，輸出故障信號并封鎖觸發(fā)信號，防止故障范圍進一步擴大，以提高其檢測安全性能。

最后，本實用新型的方法僅為較佳的實施方案，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。