[發(fā)明專(zhuān)利]基于IGBT橋式開(kāi)關(guān)拓?fù)涞尿?qū)動(dòng)電路及其保護(hù)模塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010258637.2
• 申請(qǐng)日: 2010-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102377326A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金昕明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳市澳地特電氣技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/32
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/32;H02M7/537;H02H9/02
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 高占元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于IGBT管(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，絕緣柵雙極晶振管)橋式開(kāi)關(guān)拓?fù)涞尿?qū)動(dòng)電路，更具體地說(shuō)，涉及一種用于變頻器、逆變器、開(kāi)關(guān)電源的基于IGBT管橋式開(kāi)關(guān)拓?fù)涞尿?qū)動(dòng)電路及其保護(hù)模塊。

背景技術(shù)

IGBT管器件由于其低的導(dǎo)通損耗、小的平均驅(qū)動(dòng)功率和快速的開(kāi)關(guān)特性，目前已經(jīng)普遍的應(yīng)用于變頻器、逆變器、開(kāi)關(guān)電源等設(shè)備中，IGBT管作為橋式開(kāi)關(guān)拓?fù)涞年P(guān)鍵器件，完成功率轉(zhuǎn)換。

圖1是市場(chǎng)上最為常見(jiàn)的一種以IGBT管器件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6作為開(kāi)關(guān)元件的橋式開(kāi)關(guān)拓?fù)潆娐罚銲GBT管的驅(qū)動(dòng)方法有如下幾種：

第一種就是用不帶IGBT管的集電極-發(fā)射極電壓Vce檢測(cè)功能(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Vce電壓檢測(cè)功能)的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)光耦器件驅(qū)動(dòng)IGBT管，這些驅(qū)動(dòng)光耦器件包括：ACPL-P314、TLP701、HCPL-3120、ACPL-T350等，圖2為基于TLP701的驅(qū)動(dòng)電路，在使用該類(lèi)光耦來(lái)驅(qū)動(dòng)IGBT管時(shí)，即圖1中的Q1隔離驅(qū)動(dòng)電路1、Q3隔離驅(qū)動(dòng)電路3、Q5隔離驅(qū)動(dòng)電路5、Q2隔離驅(qū)動(dòng)電路2、Q4隔離驅(qū)動(dòng)電路4、Q6隔離驅(qū)動(dòng)電路6全都采用圖2所示的驅(qū)動(dòng)電路，采用這種方式來(lái)驅(qū)動(dòng)IGBT管的特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，但是起不到輸出短路和IGBT管上下橋臂之間直通短路保護(hù)的作用。

第二種是用帶有Vce電壓檢測(cè)功能的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)光耦器件驅(qū)動(dòng)IGBT管，這些光耦器件包括：ACPL-331J、HCPL-316J、PC929等，在使用該類(lèi)光耦來(lái)驅(qū)動(dòng)IGBT管時(shí)，即圖1中的Q1隔離驅(qū)動(dòng)電路1、Q3隔離驅(qū)動(dòng)電路3、Q5隔離驅(qū)動(dòng)電路5、Q2隔離驅(qū)動(dòng)電路2、Q4隔離驅(qū)動(dòng)電路4、Q6隔離驅(qū)動(dòng)電路6，這6路驅(qū)動(dòng)電路中，至少有3路需要采用該類(lèi)光耦，用這種方式來(lái)驅(qū)動(dòng)IGBT管能起到檢測(cè)出IGBT管的短路狀態(tài)和保護(hù)IGBT管的作用，但是電路復(fù)雜，再加上這種驅(qū)動(dòng)光耦本身成本就很高，致使整個(gè)電路的成本偏高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述電路成本高、不能對(duì)輸出短路和上下橋臂直通的短路起保護(hù)作用的缺陷，提供一種基于IGBT橋式開(kāi)關(guān)拓?fù)涞尿?qū)動(dòng)電路的保護(hù)模塊，能實(shí)現(xiàn)可靠的短路保護(hù)，且成本低。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種基于IGBT橋式開(kāi)關(guān)拓?fù)涞尿?qū)動(dòng)電路的保護(hù)模塊，該驅(qū)動(dòng)電路用于根據(jù)MCU輸出的門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)IGBT管，所述保護(hù)模塊包括：

母線電流檢測(cè)單元，用于檢測(cè)母線電流并將所檢測(cè)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；

閾值比較單元，連接所述母線電流檢測(cè)單元，用于將所述電壓信號(hào)與設(shè)定的基準(zhǔn)電壓閾值進(jìn)行比較；

下橋控制單元，連接所述閾值比較單元，用于在所述電壓信號(hào)大于基準(zhǔn)電壓閾值時(shí)，將下橋IGBT管的正門(mén)極驅(qū)動(dòng)電壓穩(wěn)壓至第二電壓，所述第二電壓小于所述下橋IGBT管正常工作時(shí)的正門(mén)極驅(qū)動(dòng)電壓；

故障反饋單元，連接所述閾值比較單元，用于在所述電壓信號(hào)大于基準(zhǔn)電壓閾值，且所述下橋IGBT管的正門(mén)極驅(qū)動(dòng)電壓穩(wěn)壓至第二電壓后，向MCU反饋故障信號(hào)，且MCU根據(jù)所述故障信號(hào)停止輸出門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

在本發(fā)明所述的保護(hù)模塊中，所述下橋控制單元包括第一光耦、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第一穩(wěn)壓二極管、第二穩(wěn)壓二極管和第三穩(wěn)壓二極管，其中，所述第一光耦的初級(jí)發(fā)光二極管的正極連接所述閾值比較單元的第一輸出端，所述第一光耦的初級(jí)發(fā)光二極管的負(fù)極連接所述閾值比較單元的第二輸出端，所述第一光耦的光敏三極管的發(fā)射極連接負(fù)母線，所述第一光耦的光敏三極管的集電極分別接第一穩(wěn)壓二極管的正極、第二穩(wěn)壓二極管的正極和第三穩(wěn)壓二極管的正極，第一穩(wěn)壓二極管的負(fù)極、第二穩(wěn)壓二極管的負(fù)極和第三穩(wěn)壓二極管的負(fù)極分別接第一二極管的負(fù)極、第二二極管的負(fù)極和第三二極管的負(fù)極，第一二極管的正極、第二二極管的正極和第三二極管的正極分別接三路下橋IGBT管的門(mén)極。

在本發(fā)明所述的保護(hù)模塊中，所述下橋控制單元還包括第一三極管、第二三極管和第三三極管，其中，第一三極管的發(fā)射極、第二三極管的發(fā)射極和第三三極管的發(fā)射極分別接第一穩(wěn)壓二極管的正極、第二穩(wěn)壓二極管的正極和第三穩(wěn)壓二極管的正極，第一三極管的基極、第二三極管的基極和第三三極管的基極分別接所述第一光耦的光敏三極管的集電極，第一三極管的集電極、第二三極管的集電極和第三三極管的集電極分別接負(fù)母線。