[發明專利]IGBT模塊鍵合線狀態監測電路及其半橋結構監測電路

有效

• 申請號: 202010059938.6
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111044876B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 孫鵬菊;王緒龍;孫林;羅全明;杜雄
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

1.一種IGBT模塊鍵合線狀態監測電路，其特征在于，包括恒流源電路和Vce測量電路；所述恒流源電路包括并聯連接的大電流恒流電路和小電流恒流電路，所述大電流恒流電路用于向IGBT模塊注入大幅值電流，所述小電流恒流電路用于向IGBT模塊注入小幅值電流；所述Vce測量電路用于測量IGBT模塊中集電極與發射極之間的電壓；

在對IGBT模塊的鍵合線狀態進行監測時，先利用大電流恒流電路和小電流恒流電路同時向IGBT模塊中注入大幅值電流和小幅值電流，Vce測量電路測量此時IGBT模塊中集電極與發射極之間的飽和導通壓降為Vce-H；然后大電流恒流電路停止向IGBT模塊中注入大幅值電流，僅利用小電流恒流電路向IGBT模塊中注入小幅值電流，Vce測量電路測量此時IGBT模塊中集電極與發射極之間的飽和導通壓降為Vce-L；

還包括二極管保護電路，所述二極管保護電路包括兩個同向串聯連接且導通壓降相同的第一二極管和第二二極管，所述Vce測量電路包括第一運算放大器，所述第一運算放大器的同相輸入端通過電阻R3連接在所述第一二極管和所述第二二極管之間，所述第一運算放大器的反向輸入端通過電阻R1連接在所述二極管保護電路與所述恒流源電路之間，所述第一運算放大器的反向輸入端與輸出端之間還連接有電阻R2，所述電阻R1的阻值與所述電阻R2的阻值相同，所述電阻R3的阻值為所述電阻R1的阻值的一半；

利用二極管保護電路中第一二極管和第二二極管的單向導通特性，阻斷IGBT模塊關斷時變換器直流側引入的高壓，保護了監測電路的安全；

根據運放的虛短虛斷特性，第一運算放大器的輸出端電壓Vout1同IGBT模塊集電極與發射極之間的電壓Vce之間的關系為：

Vout1=Vce

由此通過測量第一運算放大器輸出端的電壓就可以得到IGBT模塊集電極與發射極之間的電壓。

2.根據權利要求1所述的IGBT模塊鍵合線狀態監測電路，其特征在于，還包括與所述大電流恒流電路串聯連接的大電流開關，所述大電流恒流電路或所述小電流恒流電路包括第三運算放大器、第四運算放大器、電流采樣電阻Rs1和N溝道的MOSFET管S1，所述MOSFET管S1的漏極與電源+VCC連接，所述MOSFET管S1的源極與所述電流采樣電阻Rs1的一端連接，所述電流采樣電阻Rs1的另一端在所述大電流恒流電路中與所述大電流開關連接，所述電流采樣電阻Rs1的另一端在所述小電流恒流電路中與所述二極管保護電路連接，所述第三運算放大器的同相輸入端與參考電壓Vref連接，所述第三運算放大器的反向輸入端通過串聯連接的電阻R7和電容C3與其輸出端連接，所述第三運算放大器的輸出端還通過電阻RG1與所述MOSFET管S1的柵極連接，所述第四運算放大器的同相輸入端通過電阻R10接地，所述第四運算放大器的同相輸入端還通過電阻R11連接在所述MOSFET管S1的源極與所述電流采樣電阻Rs1之間，所述第四運算放大器的反向輸入端在所述大電流恒流電路中通過電阻R12連接在所述電流采樣電阻Rs1與所述大電流開關連接的一端，所述第四運算放大器的反向輸入端在所述小電流恒流電路中通過電阻R12連接在所述電流采樣電阻Rs1與所述二極管保護電路連接的一端，所述第四運算放大器的反向輸入端還通過電阻R9與其輸出端連接，所述第四運算放大器的輸出端還通過電阻R8與所述第三運算放大器的反向輸入端連接。

3.根據權利要求1所述的IGBT模塊鍵合線狀態監測電路，其特征在于，還包括二極管保護電路，所述二極管保護電路包括兩個同向串聯連接且導通壓降相同的第三二極管和第四二極管，所述Vce測量電路包括第二運算放大器，所述第二運算放大器的同相輸入端通過電阻R4連接在所述第三二極管和所述第四二極管之間，所述第二運算放大器的反向輸入端通過電阻R6連接在所述二極管保護電路與所述恒流源電路之間，所述第二運算放大器的反向輸入端與輸出端之間還連接有電阻R5，所述電阻R5的阻值與所述電阻R6的阻值相同，所述電阻R4的阻值為所述電阻R5的阻值的一半。