專利名稱：一種igbt模塊過(guò)溫保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種IGBT模塊過(guò)溫保護(hù)電路。
技術(shù)背景
IGBT因其既有功率MOSFET易于驅(qū)動(dòng)、控制簡(jiǎn)單、開(kāi)關(guān)頻率高的優(yōu)點(diǎn)，又有功率晶 體管的導(dǎo)通電壓低，通態(tài)電流大的優(yōu)點(diǎn)而在電力電子行業(yè)中廣泛使用，而IGBT模塊損壞的 主要原因之一是長(zhǎng)時(shí)間結(jié)溫過(guò)高而導(dǎo)致的損壞，所以在其過(guò)溫時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。
目前，IGBT模塊過(guò)溫保護(hù)的通用的做法是在安裝IGBT模塊的散熱器表面安裝溫 度傳感器檢測(cè)散熱器表面溫度Ts，根據(jù)模塊熱阻或者經(jīng)驗(yàn)推算IGBT的結(jié)溫Tj以設(shè)定過(guò)溫 保護(hù)的門檻值，當(dāng)過(guò)溫發(fā)生時(shí)由軟件封鎖IGBT的脈沖信號(hào)以關(guān)斷IGBT使其停止工作。但 散熱器表面與IGBT模塊基板之間的熱阻在組裝過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生較大的不一致性，而溫度 傳感器的測(cè)試點(diǎn)也可能因外界的條件導(dǎo)致不是散熱器的最高溫度點(diǎn)，以上兩點(diǎn)都可能直接 導(dǎo)致根據(jù)測(cè)試點(diǎn)溫度推算的IGBT結(jié)溫與實(shí)際結(jié)溫相差太大而使保護(hù)功能工作不正常。
近年IGBT —些新封裝結(jié)構(gòu)的模塊中，內(nèi)部封裝有溫度傳感器(NTC)，它可 以有效地檢測(cè)功率模塊的穩(wěn)態(tài)殼溫(Tc)。模塊內(nèi)封裝的NTC參數(shù)完全相同。將用于測(cè)量 模塊殼溫的溫度傳感器直接封裝在模塊內(nèi)的陶瓷基板(DCB)上，可以大大簡(jiǎn)化模塊殼溫Tc 的測(cè)量過(guò)程，并因其封裝在模塊內(nèi)部，一致性很高，所以使殼溫Tc推算出的結(jié)溫Tj準(zhǔn)確度 大大提高。但根據(jù)EN50178的要求，必須滿足可能出現(xiàn)的任何故障期間保持安全隔離。由 于IGBT模塊內(nèi)NTC可能暴露在高壓下(例如短路期間或模塊燒毀后)，用戶還須從外部 進(jìn)行安全隔離。現(xiàn)在通行做法是將溫度轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)用線性光耦隔離后送到邏輯控制部 分，由軟件判斷溫度狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)。而線性光耦的成本較高，不適于大批量使用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種IGBT模塊過(guò)溫保護(hù)電路。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)。
一種IGBT模塊過(guò)溫保護(hù)電路，包括三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源TL431、電阻Rl — R9、負(fù) 溫度系數(shù)電阻溫度傳感器RT、LM324N運(yùn)算放大器U1A、U1B、U1C、U1D、電容Cl和C2 ；Rl和R2公共端接+ 15V，Rl的另一端接TL431的負(fù)極、RT的一端和UlC的正相輸入 端，TL431的正極接地并接R4的一端，R4的另一端和RT的另一端共同接TL431的調(diào)節(jié)端， R2的另一端與R3的公共端接UlA的正相輸入端，R3的另一端接地，UlA的反相輸入端與 UlA的輸出端接R5的一端，R5的另一端接R6的一端和UlB的正相輸入端，R6的另一端接 UlB的輸出端和UlD的反相輸入端，UlB的反相輸入端接R7的一端，R7的另一端接UlC的 輸出端和反相輸入端；UlD的正電源端接R8的一端和Cl的一端，R8的另一端接+ 15V，Cl的另一端接UlD 的輸出端，UlD的正相輸入端接地；UlD的負(fù)電源端接R9的一端和C2的一端，R9的另一端3接一 15V，C2的另一端接UlD的輸出端。
本發(fā)明利用IGBT模塊內(nèi)部封裝的溫度傳感器溫度檢測(cè)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，又克服了通 常做法中增加的線性光耦成本較高不合適大批量使用的缺陷，相比在散熱器表面安裝溫 度傳感器來(lái)進(jìn)行過(guò)溫保護(hù)的做法，在不過(guò)多增加成本的情況下大大提高了過(guò)溫保護(hù)的準(zhǔn)確 性。并在不因增加線性光耦隔離而導(dǎo)致成本大幅增加的情況下，利用IGBT模塊內(nèi)部溫度傳 感器采樣IGBT殼溫Tc，在準(zhǔn)確的溫度下進(jìn)行過(guò)溫保護(hù)。


利用附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的內(nèi)容不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。
圖1是本發(fā)明的IGBT模塊過(guò)溫保護(hù)電路的一個(gè)實(shí)施例的電路圖。
圖2是本發(fā)明的IGBT模塊過(guò)溫保護(hù)電路的一個(gè)實(shí)施例采用的溫度傳感器的電阻 與溫度曲線圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明的IGBT模塊過(guò)溫保護(hù)電路的一個(gè)實(shí)施例如圖1所示，包括三端可調(diào)分流基 準(zhǔn)源TL431、電阻Rl - R9、負(fù)溫度系數(shù)電阻溫度傳感器RT、LM324N運(yùn)算放大器U1A、U1B、 U1C、U1D、電容 Cl 和 C2。
Rl和R2公共端接+ 15V，R1的另一端接TL431的負(fù)極、RT的一端和UlC的正相輸 入端，TL431的正極接地并接R4的一端，R4的另一端和RT的另一端共同接TL431的調(diào)節(jié) 端，R2的另一端與R3的公共端接UlA的正相輸入端，R3的另一端接地，UlA的反相輸入端 與UlA的輸出端接R5的一端，R5的另一端接R6的一端和UlB的正相輸入端，R6的另一端 接UlB的輸出端和UlD的反相輸入端，UlB的反相輸入端接R7的一端，R7的另一端接UlC 的輸出端和反相輸入端。
UlD的正電源端接R8的一端和Cl的一端，R8的另一端接+ 15V，Cl的另一端接 UlD的輸出端，UlD的正相輸入端接地；UlD的負(fù)電源端接R9的一端和C2的一端，R9的另 一端接一 15V，C2的另一端接UlD的輸出端。
參考圖1和圖2，TL431和Rl，Rt, R4組成的穩(wěn)壓電路將Rt的阻值轉(zhuǎn)化為①點(diǎn)的電 壓Vi ；R2與R3分壓后得到②點(diǎn)電壓Vref ；Vi與Vref分別通過(guò)UlC和UlA的電壓跟隨器隔 離后作為UlB和R5，R6，R7組成的遲滯比較器的輸入電壓和參考電壓，遲滯比較器的電壓下 限和回差由Vref，R5，R6決定，UlD作為裝置的輸出電路；R8，R9，Cl，C2作為運(yùn)放的供電電 源電路。
當(dāng)溫度傳感器溫度超過(guò)設(shè)定值上限時(shí)，Vi就低于下限門檻，UlB翻轉(zhuǎn)輸出低電平 通過(guò)UlD與地作比較，UlD輸出LOCK信號(hào)為+15V，可直接用于封鎖IGBT脈沖信號(hào)的傳輸； 當(dāng)溫度傳感器溫度低于溫度回差點(diǎn)時(shí)，Vi就超過(guò)電壓回差點(diǎn)，UlB翻轉(zhuǎn)輸出高電平通過(guò)UlD 與地作比較，UlD輸出LOCK信號(hào)為-15V，可取消封鎖IGBT脈沖信號(hào)的傳輸。
LOCK信號(hào)還可作為過(guò)溫狀態(tài)信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)部分原有的非線性光耦反饋至邏輯控 制部分。
通過(guò)該電路，即可不通過(guò)光耦達(dá)到利用IGBT模塊內(nèi)部溫度傳感器來(lái)對(duì)IGBT模塊進(jìn)行過(guò)溫保護(hù)的功能。
最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明保護(hù) 范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和 范圍。
權(quán)利要求
1. 一種IGBT模塊過(guò)溫保護(hù)電路，其特征在于包括三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源TL431、電阻 Rl - R9、負(fù)溫度系數(shù)電阻溫度傳感器RT、LM324N運(yùn)算放大器U1A、U1B、U1C、U1D、電容Cl和 C2 ；Rl和R2公共端接+ 15V，Rl的另一端接TL431的負(fù)極、RT的一端和UlC的正相輸入 端，TL431的正極接地并接R4的一端，R4的另一端和RT的另一端共同接TL431的調(diào)節(jié)端， R2的另一端與R3的公共端接UlA的正相輸入端，R3的另一端接地，UlA的反相輸入端與 UlA的輸出端接R5的一端，R5的另一端接R6的一端和UlB的正相輸入端，R6的另一端接 UlB的輸出端和UlD的反相輸入端，UlB的反相輸入端接R7的一端，R7的另一端接UlC的 輸出端和反相輸入端；UlD的正電源端接R8的一端和Cl的一端，R8的另一端接+ 15V，Cl的另一端接UlD 的輸出端，UlD的正相輸入端接地；UlD的負(fù)電源端接R9的一端和C2的一端，R9的另一端 接一 15V，C2的另一端接UlD的輸出端。
全文摘要
一種IGBT模塊過(guò)溫保護(hù)電路，包括三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源TL431、電阻R1－R9、負(fù)溫度系數(shù)電阻溫度傳感器RT、LM324N運(yùn)算放大器U1A、U1B、U1C、U1D、電容C1和C2。本發(fā)明利用IGBT模塊內(nèi)部封裝的溫度傳感器溫度檢測(cè)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，又克服了通常做法中增加的線性光耦成本較高不合適大批量使用的缺陷，相比在散熱器表面安裝溫度傳感器來(lái)進(jìn)行過(guò)溫保護(hù)的做法，在不過(guò)多增加成本的情況下大大提高了過(guò)溫保護(hù)的準(zhǔn)確性。并在不因增加線性光耦隔離而導(dǎo)致成本大幅增加的情況下，利用IGBT模塊內(nèi)部溫度傳感器采樣IGBT殼溫Tc，在準(zhǔn)確的溫度下進(jìn)行過(guò)溫保護(hù)。
文檔編號(hào)H02H7/20GK102035191SQ201010608899
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者蔡旸正 申請(qǐng)人:廣東易事特電源股份有限公司