[實用新型]一種離心機用變頻器負載短路的保護電路

有效

• 申請號: 201020178833.4
• 申請日: 2010-04-28
• 公開（公告）號: CN201975764U
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 謝昌樹
• 申請（專利權）人: 上海力申科學儀器有限公司
• 主分類號: H02H7/10
• 分類號: H02H7/10;H02H3/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本實用新型涉及IGBT(絕緣柵雙極晶體管，Insulated?Gate?Bipolar?Transistor)的保護電路，具體涉及一種應用在離心機用變頻器、開關電源等設備中作為功率開關器件的IGBT在負載短路時的保護電路。

背景技術

當離心機的變頻器的IGBT功率管在工作時，當突然遇到過電流倍數較大，尤其發生負載短路或橋臂直通故障時，在瞬時關斷柵極脈沖會因di/dt很大，在回路雜散電感中感應很高的電壓尖峰而使IGBT損壞，為此，應使柵極脈沖電壓在2-5us內軟關斷下降到零電壓。而有些IGBT驅動器有軟關斷功能，但不能徹底關斷，如果不采取措施，在短路故障狀態沒有消除的情況下會造成每個周期IGBT驅動器軟關斷保護一次，這樣產生的熱積累會造成IGBT損壞。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于針對現有技術的不足而提供一種用于IGBT負載短路時的保護電路，在短時間內能夠徹底關斷IGBT功率管的柵極電壓。

為了實現上述發明目的，本實用新型采用的技術方案如下：

一種離心機用變頻器負載短路的保護電路，包括IGBT、驅動及軟關斷輸出電路和短路保護電路，IGBT(Q1)的集電極接快恢復二極管(D1)的陰極，該二極管(D1)的陽極通過電阻(R1、R2)分壓，經二極管(D2)使三極管(Q2)導通，IGBT柵極電壓由穩壓管(D4、D5)反向連接所限制而降壓，同時經電阻(R3)、電容(C1)延遲使三極管(Q3)導通，送去軟關斷信號，所述IGBT(Q1)發射極串接一個檢測短路電流的采樣電阻(R5)。

進一步特征為，所述短路保護電路包括一可檢測短路電壓的比較器。

并且，所述三極管IGBT(Q1)和三極管(Q2)為NPN型晶體管。

本實用新型的優點為：當IGBT發生負載短路或橋臂直通故障時，可以通過采樣IGBT集電極電壓和短路檢測雙重保護逆變電路，徹底軟關斷IGBT的柵極電壓，防止IGBT的損壞。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路結構圖。

具體實施方式

為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。

如圖1所示，用于離心機用變頻器負載短路時的保護電路，包括IGBT?Q1、驅動及軟關斷輸出電路1、短路保護電路2、第二晶體管Q2和第三晶體管Q3；負載短路時，(或IGBT因其它故障過流)時，IGBT?Q1的Vce增大，三極管Q2門極驅動電流經，電阻R1、R2分壓，經二極管D2使三極管Q2導通，IGBT柵極電壓由穩壓管D4、D5反向連接所限制而降壓，限制IGBT峰值電流幅度，同時經電阻R3、電容C1延遲使三極管Q3導通，送去軟關斷信號，關斷柵極脈沖輸入；另一方面，在短路時經電流采樣電阻R5檢測短路電流，經比較器輸出的高電平使Q2導通進行降柵壓，同時經電阻R3、電容C1延遲使三極管Q3導通，進行柵極軟關斷，來保護逆變電路。

本實用新型的工作原理如下：

是利用IGBT?Q1在負載短路時，對集電極電壓進行檢測，對發射極的電流進行檢測的綜合保護電路，電路工作原理是：負載短路(或IGBT因其它故障過流)時，IGBT?Q1的Vce增大，第二晶體管Q2門極驅動電流經R1、R2分壓使第二晶體管Q2導通，IGBT?Q1柵極電壓由第一穩壓管D4和第二穩壓管D5所限制而降壓，限制IGBT?Q1峰值電流幅度，同時經延時電路3延?遲使第三晶體管Q3導通，使驅動及軟關斷輸出電路1送去軟關斷信號到IGBTQ1的柵極，同時，在負載短路時在IGBT?Q1的發射極串接一個第五電阻R5，由于該串聯的電阻兩端的電壓(即采樣電壓)和流經該串聯電阻的電流成正比：U＝IR(I為流經該串聯電阻的電流值，R為該串聯的電阻值，U為該串聯電阻R兩端的電壓值，即采樣電壓)，因此得到的電壓值就可以作為電流的采樣值。那么經第五電阻R5檢測所得的采樣電壓值和短路保護電路2中的電壓比較器的參考電壓值比較，其輸出端輸出的信號為過流指示信號，即輸出為高電平使Q2導通降IGBT?Q1的柵壓，并同時使第三電阻R3和第一電容C1延時使第三晶體管Q3導通，控制驅動及軟關斷輸出電路1送去軟關斷信號到IGBT?Q1的柵極，從而徹底關斷柵極輸出。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內，本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。