專利名稱：絕緣柵型大功率晶體管短路保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是絕緣柵型大功率晶體管短路過流時的快速保護(hù)器件。
工作在大電流回路絕緣柵型大功率晶體管的價格都很昂貴，為了避免短路過流對它的損害，常在大電流回路串入電感，利用電感反抗電流變化的特性，限制電流增長的速率，然后再通過保護(hù)電路來關(guān)斷大功率器件，實現(xiàn)對它的保護(hù)。但串入電感后，供電電壓也相應(yīng)提高，電流減小時，電感產(chǎn)生的反電勢與電源電壓迭加后加到大功率器件兩端，這樣對大功率器件的耐壓特性提出更高的要求。加之用電感保護(hù)反應(yīng)遲緩，大功率器件發(fā)熱多，工作壽命短。
本實新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種絕緣柵型大功率晶體管短路保護(hù)器。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達(dá)到絕緣柵型大功率晶體管短路保護(hù)器N1由電阻RN1、RN2，電容CN1，單相可控硅SN1，光電耦合器NN1組成，它有五個接線端，其特征在于電阻RN1一端接單向可控硅SN1的觸發(fā)極，其另一端作接線端[2]，電阻RN2和電容CN1并聯(lián)在SN1觸發(fā)極與接線端[3]之間，SN1的陽極與光電耦合器NN1內(nèi)部發(fā)光二極管的陰極相連接，NN1內(nèi)部發(fā)光二極管的陽極輸出，作接線端[1]，NN1內(nèi)部光敏三極管的發(fā)射極輸出，作接線端[4]，其集電極輸出，作接線端[5]。
本實用新型的目的還可以通過以下措施來達(dá)到短路保護(hù)器N1的接線端[2]連接絕緣柵型大功率晶體管的電流檢測端，N1的接線端[1]連接反相驅(qū)動門NA3輸出端10與二極管V6的負(fù)極，N1的[3、4]端接地，N1的接線端[5]輸出N1內(nèi)部可控硅導(dǎo)通的電位信號。
短路保護(hù)器N1，其特征在于短路保護(hù)器的接線端[2]接在無電流檢測端的絕緣柵型大功率晶體管的源極電阻上，N1的[3、4]端接源極電阻的另一端并接地，N1的[1]端接反相驅(qū)動門NB3的輸出端10與二極管VB6的負(fù)極，N1的接線端[5]輸出N1內(nèi)部可控硅導(dǎo)通的電位信號。
附圖的圖面說明如下

圖1絕緣柵型大功率晶體管短路保護(hù)器N1的內(nèi)部電路圖圖2在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源輸出回路，短路保護(hù)器N1接入有電流檢測端的絕緣柵型大功率晶體管的電路圖。
圖3在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源輸出回路，短路保護(hù)器N1接入無電流檢測端的絕緣柵型大功率晶體管的電路圖。
下面結(jié)合圖1、圖2、圖3對本實用新型作進(jìn)一步詳述1.對絕緣柵型大功率晶體管短路保護(hù)器N1內(nèi)部電路的說明可控硅SN1的觸發(fā)電壓約0.6V，假設(shè)短路保護(hù)器N1的第2腳檢測電流10mA，如選RN1＝40Ω，RN2＝60Ω，則在短路保護(hù)器N1的第2腳電壓為1V時，N1內(nèi)的可控硅SN1導(dǎo)通。SN1導(dǎo)通后，其飽和壓降約1V，加上光電耦器NN1內(nèi)二極管壓降約1V，[1]端輸出電壓2V，再加上短路保護(hù)器N1外部二極管VA6壓降約0.7V，總計2.7V，小于絕緣柵型大功率晶體管的開啟電壓約4V，故能可靠地關(guān)斷絕緣柵型大功率晶體管。CN1并在可控硅SN1的柵、陰極之間，目的是抗干擾，以免可控硅SN1誤觸發(fā)。采用光電耦合器這種形式輸出報警信號，可以使短路保護(hù)器主電路與報警電路隔離，以便控制電路脫離主回路。
2.絕緣柵型大功率晶體管短路保護(hù)器的保護(hù)及解除保護(hù)過程1)保護(hù)過程當(dāng)電流過流或負(fù)載短路時，流過VA1、VA4的電流瞬間激增，經(jīng)VA4電流檢測端成比例地分流一小部分電流注入短路保護(hù)器N1的第2腳，該電流在RN2上建立的電壓觸發(fā)N1內(nèi)部的可控硅SN1，SN1導(dǎo)通后，N1的第1腳電位下降到2V左右，該電壓經(jīng)二極管VA6、電阻RA3，作用于VA4的控制柵極，因約2.7V電壓低于VA4的開啟電壓4V，VA4迅速關(guān)斷，VA1同時受到保護(hù)，此時N1的第5腳輸出低電平報警信號。
2)解除保護(hù)過程反向驅(qū)動門NA3的控制信號INA變高時，經(jīng)NA3反相，輸出低電平作用短路保護(hù)器N1的第1腳，使內(nèi)部的可控硅SN1因陽極電壓過低不足以維持電流而關(guān)斷，當(dāng)反向驅(qū)動門NA3的控制信號INA變低時，從+12V電源，經(jīng)電阻RA4使三極管VA5導(dǎo)通，經(jīng)電阻RA3，作用于VA4的控制柵，使VA4導(dǎo)通，保護(hù)解除。
3.關(guān)于絕緣柵型大功率晶體管的說明絕緣柵型大功率晶體管是指IGBT和MOSFET，這是英文縮寫名稱，它們的英文全稱是insulated gate bipolartramsistor，insnlated gate metal oxide SemiconductorField effect transistor，它們都是電壓控制型的大功率晶體管，其開啟電壓在4伏左右，IGBT和MOSFET又分為有電流檢測端的和無電流檢測端的兩種類型，短路保護(hù)器N1接入有電流檢測端的IGBT或MOSFET的電路，請參看圖2，短路保護(hù)器N1接入無電流檢測端的IGBT或MOSFET的電路，請看圖3，兩者保護(hù)與解除保護(hù)的過程是相同的，短路保護(hù)器N1在圖3中的接法與圖2的差別僅在N1的接線端[2]在源極電阻RB2上采樣。
本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點1.使用簡便，性能可靠，價格低。
2.保護(hù)迅速并及時報警。
權(quán)利要求1.絕緣柵型大功率晶體管短路保護(hù)器N1由電阻RN1、RN2，電容CN1，單相可控硅SN1，光電耦合器NN1組成，它有五個接線端，其特征在于電阻RN1一端接單向可控硅SN1的觸發(fā)極，其另一端作接線端[2]，電阻RN2和電容CN1并聯(lián)在SN1觸發(fā)極與接線端[3]之間，SN1的陽極與光電耦合器NN1內(nèi)部發(fā)光二極管的陰極相連接，NN1內(nèi)部發(fā)光二極管的陽極輸出，作接線端[1]，NN1內(nèi)部光敏三極管的發(fā)射極輸出，作接線端[4]，其集電極輸出，作接線端[5]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣柵型大功率晶體管保護(hù)器N1，其特征在于短路保護(hù)器N1的接線端[2]連接絕緣柵型大功率晶體管的電流檢測端，N1的接線端[1]連接反相驅(qū)動門NA3輸出端10與二極管V6的負(fù)極，N1的[3、4]端接地，N1的接線端[5]輸出N1內(nèi)部可控硅導(dǎo)通的電位信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣柵型大功率晶體管短路保護(hù)器N1，其特征在于短路保護(hù)器的接線端[2]接在無電流檢測端的絕緣柵型大功率晶體管的源極電阻上，N1的[3、4]端接源極電阻的另一端并接地，N1的[1]端接反相驅(qū)動門NB3的輸出端10與二極管VB6的負(fù)極，N1的接線端[5]輸出N1內(nèi)部可控硅導(dǎo)通的電位信號。
專利摘要絕緣柵型大功率晶體管短路保護(hù)器是保證在大電流回路工作的絕緣柵型大功率晶體管安全的一種保護(hù)器，它有五個接線端，它利用短路或過流時建立的電壓去觸發(fā)保護(hù)器內(nèi)的可控硅，可控硅導(dǎo)通后迅速產(chǎn)生低壓作用于絕緣柵型大功率晶體管的控制柵極，令其截止，保護(hù)它不受過流的損害。本實用新型使用簡便，性能可靠，價格低，保護(hù)迅速并及時報警，宜用在該型大功率器件需要保護(hù)的地方。
文檔編號H03F1/00GK2250598SQ9623279
公開日1997年3月26日 申請日期1996年3月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月9日
發(fā)明者朱文, 李敏基 申請人:重慶大學(xué)