專利名稱：大功率變頻裝置igbt短路保護電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大功率變頻裝置，尤其是一種大功率變頻裝置IGBT短路保護電路。
背景技術(shù)：
目前在大功率變頻裝置(變頻器、伺服控制器)中多采用單管IGBT或是IGBT模組作為逆變電路的主要器件，因此IGBT的驅(qū)動和保護成為大功率變頻裝置可靠工作的關(guān)鍵。 目前在大功率變頻裝置IGBT驅(qū)動方面多采用不含短路保護功能電路或是IGBT短路保護模塊芯片，沒有短路保護功能的變頻裝置多采用HCPL-3120、F0D3120、ACPL-332等一類IGBT 驅(qū)動芯片，驅(qū)動芯片內(nèi)部集成了光電隔離電路和功率放大電路，直接在驅(qū)動端連接?xùn)艠O電阻，該芯片不含IGBT保護功能，對IGBT過流故障不能有效的保護，如果發(fā)生短路故障易造成IGBT過熱損壞，從而造成設(shè)備損壞等問題，而IGBT短路保護模塊芯片又存在成本高的問題?，F(xiàn)有IGBT驅(qū)動電路的缺點是1.不含短路保護功能，無法對IGBT的短路故障進行保護。2.采用短路保護模塊芯片成本較高，且易受到產(chǎn)品供貨方面的影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有大功率變頻裝置IGBT短路保護電路的不能兼顧保護功能和成本的不足，本發(fā)明提供一種電路簡單、成本較低、可靠性高的大功率變頻裝置IGBT短路保護電路。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種大功率變頻裝置IGBT短路保護電路，包括隔離驅(qū)動電路，所述隔離驅(qū)動電路的輸入端與PWM控制信號源連接，所述隔離驅(qū)動電路包括第一隔離驅(qū)動芯片U01、第七電阻 R07、第二二極管D02、第三電阻R03、第一三極管Q01、第五電阻R05和第六電阻R06，所述第一驅(qū)動芯片UOl的輸出端與第七電阻R07、第三電阻R03連接，所述第七電阻R07與第二二極管D02的陰極相連，所述第二二極管D02的陽極與IGBT的柵極輸入端連接；所述第三電阻R03的另一端與第一三極管的基極連接，所述第一三極管的集電極與VCC電源相連，所述第一三極管的發(fā)射極與第五電阻R05、第六電阻R06的一端并聯(lián)，所述第五電阻R05的另一端與IGBT的柵極相連，所述第六電阻R06的另一端與GND相連；所述IGBT短路保護電路還包括短路檢測電路，所述短路檢測電路包括第一電阻 R01、第二電阻R02、第一電容C01、第一二極管D01、比較器芯片U02、第四電阻R04和第二三極管Q02，所述第一電阻ROl的一端與隔離驅(qū)動芯片UOl的輸出端相連，所述第一電阻ROl 的另一端與第二電阻R02、比較器芯片U02的正向輸入端連接；所述第二電阻R02的另一端與第一二極管DOl的陽極；所述第一二極管DOl的陰極和IGBT的集電極相連；所述比較器芯片U02的負(fù)向輸入端作為短路電流閥值Vref的輸入端，所述比較器芯片U02的輸出端與第四電阻R04的一端相連；所述第四電阻R04的另一端與第二三極管Q02的基極相連；所述第二三極管Q02的集電極與第一三極管QOl的基極相連，所述第二三極管Q02的發(fā)射極與 GND相連。進一步，所述短路檢測電路還包括光耦芯片U03，所述第二三極管Q02的集電極與短路故障輸出的光耦芯片U03的負(fù)極輸入相連，所述光耦芯片U03的正極與第一三極管QOl 的基極相連，所述光耦芯片U03的輸出端可接上位機信號作為短路故障輸出；所述第三電阻R03的另一端與光耦芯片U03的輸入正端連接。再進一步，所述第一電阻ROl和第二電阻R02之間的連接節(jié)點與第一電容COl的一端連接，所述第一電容COl的另一端與GND相連。本發(fā)明通過檢測IGBT飽和壓降Vce，并通過比較器和輸入的基準(zhǔn)電壓比較，并對 IGBT進行軟關(guān)斷，防止IGBT由于電流變化率過大而造成的過壓擊穿。大功率變頻裝置通過本發(fā)明在IGBT驅(qū)動電路的基礎(chǔ)上，增加了 IGBT導(dǎo)通集射極電壓的檢測和判斷，可以實現(xiàn)短路保護功能，并對IGBT進行迅速關(guān)斷，對上位機進行過流報警反饋，避免IGBT由于短路故障而造成的燒毀，可以實現(xiàn)設(shè)備故障能的判斷，提高設(shè)備的可靠性。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在1.增加IGBT短路保護電路，可以在IGBT短路故障發(fā)生時起到有效的保護作用。2.電路簡單，成本低。并可以通過改變輸入的基準(zhǔn)電壓Vref的方便的控制IGBT 短路電流的閾值，從而更加方便的適配不同規(guī)格的IGBT，增加了電路的可移植性。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)IGBT驅(qū)動電路的原理圖。圖2是本發(fā)明的電路原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。參照圖2，一種大功率變頻裝置IGBT短路保護電路，包括隔離驅(qū)動電路，所述隔離驅(qū)動電路的輸入端與PWM控制信號源連接，所述隔離驅(qū)動電路包括第一隔離驅(qū)動芯片UOl、 第七電阻R07、第二二極管D02、第三電阻R03、第一三極管Q01、第五電阻R05和第六電阻 R06，所述第一驅(qū)動芯片UOl的輸出端與第七電阻R07、第三電阻R03連接，所述第七電阻 R07與第二二極管D02的陰極相連，所述第二二極管D02的陽極與IGBT的柵極輸入端連接； 所述第三電阻R03的另一端與第一三極管的基極連接，所述第一三極管的集電極與VCC電源相連，所述第一三極管的發(fā)射極與第五電阻R05、第六電阻R06的一端并聯(lián)，所述第五電阻R05的另一端與IGBT的柵極相連，所述第六電阻R06的另一端與GND相連；所述IGBT短路保護電路還包括短路檢測電路，所述短路檢測電路包括第一電阻 R01、第二電阻R02、第一電容C01、第一二極管D01、比較器芯片U02、第四電阻R04和第二三極管Q02，所述第一電阻ROl的一端與隔離驅(qū)動芯片UOl的輸出端相連，所述第一電阻ROl 的另一端與第二電阻R02、比較器芯片U02的正向輸入端連接；所述第二電阻R02的另一端與第一二極管DOl的陽極；所述第一二極管DOl的陰極和IGBT的集電極相連；所述比較器芯片U02的負(fù)向輸入端作為短路電流閥值Vref的輸入端，所述比較器芯片U02的輸出端與
4第四電阻R04的一端相連；所述第四電阻R04的另一端與第二三極管Q02的基極相連；所述第二三極管Q02的集電極與第一三極管QOl的基極相連，所述第二三極管Q02的發(fā)射極與 GND相連。所述短路檢測電路還包括光耦芯片U03，所述第二三極管Q02的集電極與短路故障輸出的光耦芯片U03的負(fù)極輸入相連，所述光耦芯片U03的正極與第一三極管QOl的基極相連，所述光耦芯片U03的輸出端可接上位機信號作為短路故障輸出；所述第三電阻R03 的另一端與光耦芯片U03的輸入正端連接。所述第一電阻ROl和第二電阻R02之間的連接節(jié)點與第一電容COl的一端連接， 所述第一電容COl的另一端與GND相連。隔離驅(qū)動芯片內(nèi)部集成了驅(qū)動IGBT所需的功率放大電路。所述隔離驅(qū)動芯片輸入端與PWM控制信號連接，并通過功率放大電路將信號放大為可驅(qū)動IGBT的信號。所述隔離驅(qū)動電路驅(qū)動端與IGBT柵極、短路保護檢測電路相連，所述短路保護檢測電路與IGBT集電極、短路故障輸出電路相連。當(dāng)IGBT發(fā)生短路故障時，IGBT飽和壓降Vce大于基準(zhǔn)電壓Vref (—般為2. 5-3V)， 比較器輸出為高，第二三極管導(dǎo)通，第三芯片(光耦)導(dǎo)通，提供上位機短路故障信號，第一三極管關(guān)斷，IGBT通過第六電阻放電，實現(xiàn)軟關(guān)斷。大功率變頻裝置通過本發(fā)明在IGBT驅(qū)動基礎(chǔ)上，通過對IGBT導(dǎo)通集射極電壓的判斷，實現(xiàn)短路保護功能，對IGBT進行軟關(guān)斷，防止IGBT由于電流你過大關(guān)斷造成的損壞， 并通過光耦對上位機短路故障輸出，避免大功率變頻裝置因為短路故障而造成的燒毀，實現(xiàn)設(shè)備故障的判斷，提高設(shè)備的可靠性。本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.一種大功率變頻裝置IGBT短路保護電路，包括隔離驅(qū)動電路，所述隔離驅(qū)動電路的輸入端與PWM控制信號源連接，其特征在于所述隔離驅(qū)動電路包括第一隔離驅(qū)動芯片 U01、第七電阻R07、第二二極管D02、第三電阻R03、第一三極管Q01、第五電阻R05和第六電阻R06，所述第一驅(qū)動芯片UO1的輸出端與第七電阻R07、第三電阻R03連接，所述第七電阻 R07與第二二極管D02的陰極相連，所述第二二極管D02的陽極與IGBT的柵極輸入端連接； 所述第三電阻R03的另一端與第一三極管的基極連接，所述第一三極管的集電極與VCC電源相連，所述第一三極管的發(fā)射極與第五電阻R05、第六電阻R06的一端并聯(lián)，所述第五電阻R05的另一端與IGBT的柵極相連，所述第六電阻R06的另一端與GND相連；所述IGBT短路保護電路還包括短路檢測電路，所述短路檢測電路包括第一電阻R01、 第二電阻R02、第一電容C01、第一二極管D01、比較器芯片U02、第四電阻R04和第二三極管 Q02，所述第一電阻ROl的一端與隔離驅(qū)動芯片UOl的輸出端相連，所述第一電阻ROl的另一端與第二電阻R02、比較器芯片U02的正向輸入端連接；所述第二電阻R02的另一端與第一二極管DOl的陽極；所述第一二極管DOl的陰極和IGBT的集電極相連；所述比較器芯片 U02的負(fù)向輸入端作為短路電流閥值Vref的輸入端，所述比較器芯片U02的輸出端與第四電阻R04的一端相連；所述第四電阻R04的另一端與第二三極管Q02的基極相連；所述第二三極管Q02的集電極與第一三極管QOl的基極相連，所述第二三極管Q02的發(fā)射極與GND 相連。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率變頻裝置IGBT短路保護電路，其特征在于所述短路檢測電路還包括光耦芯片U03，所述第二三極管Q02的集電極與短路故障輸出的光耦芯片U03 的負(fù)極輸入相連，所述光耦芯片U03的正極與第一三極管QOl的基極相連，所述光耦芯片 U03的輸出端可接上位機信號作為短路故障輸出；所述第三電阻R03的另一端與光耦芯片 U03的輸入正端連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的大功率變頻裝置IGBT短路保護電路，其特征在于所述第一電阻ROl和第二電阻R02之間的連接節(jié)點與第一電容COl的一端連接，所述第一電容COl的另一端與GND相連。
全文摘要
一種大功率變頻裝置IGBT短路保護電路，包括隔離驅(qū)動電路，所述隔離驅(qū)動電路的輸入端與PWM控制信號源連接，所述隔離驅(qū)動電路包括第一隔離驅(qū)動芯片U01、第七電阻R07、第二二極管D02、第三電阻R03、第一三極管Q01、第五電阻R05和第六電阻R06；所述IGBT短路保護電路還包括短路檢測電路，所述短路檢測電路包括第一電阻R01、第二電阻R02、第一電容C01、第一二極管D01、比較器芯片U02、第四電阻R04和第二三極管Q02。本發(fā)明提供一種電路簡單、成本較低、可靠性高的大功率變頻裝置IGBT短路保護電路。
文檔編號H02H3/08GK102332705SQ20111032665
公開日2012年1月25日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者呂曉東, 徐琳, 羅欣, 胡覺遠(yuǎn) 申請人:杭州日鼎控制技術(shù)有限公司