專利名稱：一種用于保護(hù)過流與短路電路的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電路領(lǐng)域，具體說是涉及一種用于保護(hù)過流與短路電路的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前常見的對(duì)IGBT的保護(hù)有以下幾種方式I):采用霍爾電流傳感器檢測(cè)功率變換裝置的輸出電流，設(shè)立限流閥值，用比較器進(jìn)行比較，輸出過流保護(hù)信號(hào)。缺點(diǎn)霍爾傳感器工作在一個(gè)高福射的環(huán)境中,輸出的電流信號(hào)噪聲大,容易造成系統(tǒng)誤動(dòng)作。同時(shí)霍爾器件非常昂貴，系統(tǒng)成本較高。同時(shí)還需要提供電源，有些器件還需要提供雙電源。2):采用互感器檢測(cè)電流，設(shè)立限流閥值，用比較器進(jìn)行比較，輸出過流保護(hù)信號(hào)。缺點(diǎn)這種方法不能對(duì)直流電流進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)其響應(yīng)速度慢，延時(shí)長，不能進(jìn)行短路保護(hù)。3):采用分流器檢測(cè)電流，對(duì)分流器信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算放大，然后設(shè)立限流閥值，用比較器進(jìn)行比較，輸出過流保護(hù)信號(hào)。缺點(diǎn)占用線路板面積較多，需要一片運(yùn)放和一片比較器，成本也較高。抗干擾性較差，系統(tǒng)有時(shí)會(huì)誤動(dòng)作。4):采用檢測(cè)功率管管壓降的方法，當(dāng)功率管管壓降升高到設(shè)定的閥值時(shí)，觸發(fā)保護(hù)。缺點(diǎn)不同類型的功率管，管壓降特性不同，同時(shí)還受工作溫度的影響。電路通用性差。5):采用分流器直接檢測(cè)，送給特定電路實(shí)現(xiàn)保護(hù)，如在小功率變頻器中，如采用仙童的IPM模塊(如FSBB20CH60)或三菱的IPM模塊。這兩個(gè)廠家的IPM模塊技術(shù)特征是一致的，現(xiàn)僅以仙童模塊為例進(jìn)行分析。缺點(diǎn)I =IGBT的下橋臂三個(gè)發(fā)射極管腳通過分流器接地，分流器產(chǎn)生的電壓信號(hào)會(huì)對(duì)IGBT的門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生擾動(dòng)；2 8腳的觸發(fā)電壓很低，嚴(yán)重干擾下會(huì)誤動(dòng)作；3 :該種保護(hù)電路只能配合特定的模塊，通用性差。上述常見的對(duì)IGBT的保護(hù)，在工作中常常帶來諸多不變，使用者也非常希望有理想的IGBT的保護(hù)問世。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用驅(qū)動(dòng)電路與功率變換電路直接共地，分流器信號(hào)對(duì)功率驅(qū)動(dòng)電路無擾動(dòng)，分流器保護(hù)的電路，以最小的電路板布板面積，實(shí)現(xiàn)最有效的功率管保護(hù)的一種用于保護(hù)過流與短路電路的系統(tǒng)，以克服上述不足。本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種用于保護(hù)的過流與短路電路的系統(tǒng)，包括I_SHUNT+、I_SHUNT_、分流器、晶體管Q1、電容Cl、電阻R1、R2、R3、高電平PVCC、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)信號(hào)0C，其特征在于I_SHUNT+與I_SHUNT-安裝在分流器的兩端與晶體管Ql的基極電路與分流器并聯(lián)連接，1.SHUNT-上設(shè)有電阻Rl，電阻Rl的前端設(shè)有電容Cl，晶體管Ql與電阻R2、電阻R3連接，電阻R2與高電平PVCC連接，電阻R3與保護(hù)信號(hào)OC連接，驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)地和功率變換的下橋臂的發(fā)射極是連接在一起的；具體保護(hù)IGBT的過流與短路電路的原理系統(tǒng)如下I_SHUNT+與I_SHUNT_接在分流器的兩端，當(dāng)分流器上的壓降小于O. 6V時(shí)，晶體管Ql關(guān)斷，保護(hù)信號(hào)OC為高電平PVCC ;當(dāng)分流器上的壓降大于O. 6V時(shí)，晶體管Ql導(dǎo)通，保護(hù)信號(hào)OC被鉗位到分流器的電平，一般分流器的電平與驅(qū)動(dòng)電路的低電平一致，因此晶體管Ql導(dǎo)通時(shí)，保護(hù)信號(hào)OC為低電平，通過該電路，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)觸發(fā)信號(hào)的邏輯翻轉(zhuǎn)；分流器Rl和電容Cl組成一個(gè)濾波器，濾除功率變換電路續(xù)流期間產(chǎn)生的尖峰；具體原理是晶體管Ql的基極電路與分流器并聯(lián)，在晶體管Ql的1，2腳施加電壓大于O. 6V時(shí)，晶體管Ql導(dǎo)通翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個(gè)由高向低的跳變，該邏輯信號(hào)用來進(jìn)行過流和短路保護(hù)；在本發(fā)明電路中，在上面的實(shí)際應(yīng)用電路中可以看出，驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)地和功率變換的下橋臂的發(fā)射極是連接在一起的，是絕對(duì)等電位的，這樣就避免了分流器上的壓降對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的擾動(dòng)，當(dāng)分流器R6上的電壓超過晶體管Ql的導(dǎo)通門限后，晶體管Ql導(dǎo)通翻轉(zhuǎn)，輸出保護(hù)信號(hào)OC信號(hào)，用作過流保護(hù)，根據(jù)功率變換電路的保護(hù)要求，合理選用分流器阻值，該電路可以很好的起到過流與短路的保護(hù)作用；所述的電阻Rl和電容Cl組成一個(gè)小慣量濾波器。本發(fā)明應(yīng)用在變頻調(diào)速器，在電機(jī)絕緣破壞或接線導(dǎo)致輸出短路時(shí)，CPU檢測(cè)到保護(hù)信號(hào)下跳沿后，立即關(guān)斷功率器件，保證了本機(jī)的安全，當(dāng)故障狀態(tài)修復(fù)后，變頻器仍然正常工作；本發(fā)明應(yīng)用在大功率的特種逆變電源中，當(dāng)逆變器過流時(shí)，通過光耦將該信號(hào)傳遞到CPU中，CPU被該信號(hào)觸發(fā)短路與過流保護(hù)中斷，關(guān)斷功率變換器件，保護(hù)了本機(jī)的安全；本發(fā)明應(yīng)用在PWM整流電路中，保護(hù)PWM整流器件的安全；本發(fā)明可以應(yīng)用在所有由可關(guān)斷功率器件組成的功率變換電路中，有效的實(shí)現(xiàn)功率器件的過流與短路保護(hù)。本發(fā)明的有益效果1:本發(fā)明元件少，成本低，占用PCB面積小；2:本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路與功率變換電路直接共地，分流器信號(hào)對(duì)功率驅(qū)動(dòng)電路無擾動(dòng)，功率變換工作可靠穩(wěn)定，而其他采用分流器保護(hù)的電路，在變換級(jí)的地與驅(qū)動(dòng)級(jí)的地之間隔著分流器R6，分流器R6上的壓降與噪聲信號(hào)會(huì)對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生擾動(dòng)。這是本發(fā)明與現(xiàn)有過流與短路保護(hù)的明顯區(qū)別，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了用最低的成本，最小的電路板布板面積，實(shí)現(xiàn)最有效的功率管保護(hù)，并解決了上述得缺點(diǎn)3 :本發(fā)明抗干擾性強(qiáng)，輸出信號(hào)為邏輯信號(hào)，信號(hào)電壓擺幅寬，抗干擾性好，同時(shí)電路采用雙極性晶體管作為邏輯信號(hào)的控制器件，而雙極性晶體管為電流驅(qū)動(dòng)器件，因此對(duì)噪聲電壓信號(hào)具有很好的抗干擾能力，晶體管Ql的基極電路由于與分流器并聯(lián)，因此輸入阻抗極低，抗干擾能力強(qiáng)。
4:本發(fā)明保護(hù)速度快，基極電路的阻抗極低，因此延時(shí)很小，同時(shí)，分流器產(chǎn)生的門限觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)晶體管從關(guān)斷刀導(dǎo)通翻轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生正反饋，增大邏輯信號(hào)翻轉(zhuǎn)的邏輯擺幅。在本電路中，器件很少，信號(hào)通過的級(jí)數(shù)很少，延時(shí)很少。5:本發(fā)明該電路通用性強(qiáng)，不依賴特定的器件，對(duì)任何器件組成的功率變換電路均可以起到信號(hào)檢測(cè)與保護(hù)的作用，稍加變換，就可以實(shí)現(xiàn)不同的極性輸出，即可以直接輸出保護(hù)信號(hào)給相關(guān)電路，也可以隔離輸出保護(hù)信號(hào)。


圖1是本發(fā)明保護(hù)過流與短路電路的示意圖。
具體實(shí)施例方式一種用于保護(hù)過流與短路電路的系統(tǒng)，包括I_SHUNT+、I_SHUNT_、分流器、晶體管Ql、電容Cl、電阻R1、R2、R3、高電平PVCC、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)信號(hào)OC，其特征在于I_SHUNT+與I_SHUNT-安裝在分流器的兩端與晶體管Ql的基極電路與分流器并聯(lián)連接，I_SHUNT-上設(shè)有電阻R1，電阻Rl的前端設(shè)有電容Cl，晶體管Ql與電阻R2、電阻R3連接，電阻R2與高電平PVCC連接，電阻R3與保護(hù)信號(hào)OC連接，驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)地和功率變換的下橋臂的發(fā)射極是連接在一起的；具體保護(hù)IGBT的過流與短路電路的連接原理如下具體原理是I_SHUNT+與I_SHUNT_接在分流器的兩端，當(dāng)分流器上的壓降小于
O.6V時(shí)，晶體管Ql關(guān)斷，保護(hù)信號(hào)OC為高電平PVCC ;當(dāng)分流器上的壓降大于O. 6V時(shí)，晶體管Ql導(dǎo)通，保擴(kuò)信號(hào)OC被鉗位到分流器的電平，一般分流器的電平與驅(qū)動(dòng)電路的低電平一致，因此晶體管Ql導(dǎo)通時(shí)，保護(hù)信號(hào)OC為低電平，通過該電路，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)觸發(fā)信號(hào)的邏輯翻轉(zhuǎn)，電阻Rl和電容Cl組成一個(gè)小慣量濾波器，濾除功率變換電路續(xù)流期間產(chǎn)生的尖峰；具體原理是晶體管Ql的基極電路與分流器并聯(lián)，在晶體管Ql的1，2腳施加電壓大于O. 6V時(shí)，晶體管Ql導(dǎo)通翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個(gè)由高向低的跳變，該邏輯信號(hào)用來進(jìn)行過流和短路保護(hù)；在本發(fā)明電路中，在上面的實(shí)際應(yīng)用電路中可以看出，驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)地和功率變換的下橋臂的發(fā)射極是連接在一起的，是絕對(duì)等電位的，這樣就避免了分流器上的壓降對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的擾動(dòng)，當(dāng)分流器R6上的電壓超過晶體管Ql的導(dǎo)通門限后，晶體管Ql導(dǎo)通翻轉(zhuǎn)，輸出保護(hù)信號(hào)OC信號(hào)，用作過流保護(hù)，根據(jù)功率變換電路的保護(hù)要求，合理選用分流器阻值，該電路可以很好的起到過流與短路的保護(hù)作用；所述的電阻Rl和電容Cl組成一個(gè)小慣量濾波器。如圖1所示，是本發(fā)明具體原理系統(tǒng)是，I_SHUNT+與I_SHUNT_接在分流器的兩端，當(dāng)分流器上的壓降小于O. 6V時(shí)，晶體管Ql關(guān)斷，保護(hù)信號(hào)OC為高電平PVCC ;當(dāng)分流器上的壓降大于O. 6V時(shí)，晶體管Ql導(dǎo)通，保護(hù)信號(hào)OC被鉗位到分流器的電平，一般分流器的電平與驅(qū)動(dòng)電路的低電平一致，因此晶體管Ql導(dǎo)通時(shí)，保護(hù)信號(hào)OC為低電平。通過該電路，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)觸發(fā)信號(hào)的邏輯翻轉(zhuǎn)。電阻Rl和電容Cl組成一個(gè)小慣量濾波器，濾除功率變換電路續(xù)流期間產(chǎn)生的尖峰。當(dāng)在本發(fā)明電路中，在晶體管Ql的1，2腳施加電壓大于O. 6V時(shí)，晶體管Ql導(dǎo)通翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個(gè)由高向低的跳變，該邏輯信號(hào)用來進(jìn)行過流和短路保護(hù)；
在上面的實(shí)際應(yīng)用電路中可以看出，驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)地和功率變換的下橋臂的發(fā)射極是接在一起的，是絕對(duì)等電位的，這樣就避免了分流器上的壓降對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的擾動(dòng)。當(dāng)分流器R6上的電壓超過晶體管Ql的導(dǎo)通門限后，晶體管Ql導(dǎo)通翻轉(zhuǎn)，輸出保護(hù)信號(hào)OC信號(hào)，用作過流保護(hù)，根據(jù)功率變換電路的保護(hù)要求，合理選用分流器阻值，該電路可以很好的起到過流與短路的保護(hù)作用?？傮w應(yīng)用實(shí)例為I):本發(fā)明應(yīng)用在變頻調(diào)速器，在電機(jī)絕緣破壞或接線導(dǎo)致輸出短路時(shí)，本電路動(dòng)作，CPU檢測(cè)到保護(hù)信號(hào)下跳沿后，立即關(guān)斷功率器件，保證了本機(jī)的安全。當(dāng)故障狀態(tài)修復(fù)后，變頻器仍然正常工作；2):本發(fā)明應(yīng)用在大功率的特種逆變電源中，當(dāng)逆變器過流時(shí)，本發(fā)明電路動(dòng)作，通過光耦將該信號(hào)傳遞到CPU中。CPU被該信號(hào)觸發(fā)短路與過流保護(hù)中斷，關(guān)斷功率變換器件，保護(hù)了本機(jī)的安全；3):本發(fā)明應(yīng)用在PWM整流電路中，保護(hù)PWM整流器件的安全；4):本發(fā)明可以應(yīng)用在所有由可關(guān)斷功率器件組成的功率變換電路中，有效的實(shí)現(xiàn)功率器件的過流與短路保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種用于保護(hù)過流與短路電路的系統(tǒng)，包括I_SHUNT+、I_SHUNT-、分流器、晶體管Q1、電容Cl、電阻R1、R2、R3、高電平PVCC、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)信號(hào)0C，其特征在于I_SHUNT+與I_SHUNT-安裝在分流器的兩端與晶體管Ql的基極電路與分流器并聯(lián)連接，I_SHUNT-上設(shè)有電阻R1，電阻Rl的前端設(shè)有電容Cl，晶體管Ql與電阻R2、電阻R3連接，電阻R2與高電平PVCC連接，電阻R3與保護(hù)信號(hào)OC連接，驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)地和功率變換的下橋臂的發(fā)射極是連接在一起的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于保護(hù)過流與短路電路的系統(tǒng)，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)地和功率變換的下橋臂的發(fā)射極是連接在一起的，是絕對(duì)等電位。
全文摘要
本發(fā)明屬于電路領(lǐng)域，具體說是涉及一種用于保護(hù)過流與短路電路的系統(tǒng)，包括I_SHUNT+、I_SHUNT-、分流器、晶體管、電容、電阻、高電平、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)信號(hào)，I_SHUNT+與I_SHUNT-安裝在分流器的兩端與晶體管的基極電路與分流器并聯(lián)連接，I_SHUNT上設(shè)有電阻，電阻的前端設(shè)有電容，晶體管與電阻、電阻連接，電阻與高電平連接，電阻與保護(hù)信號(hào)連接，電阻和電容組成一個(gè)小慣量濾波器，驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)地和功率變換的下橋臂的發(fā)射極是連接在一起的，本發(fā)明元件少，成本低，占用PCB面積??；功率變換可靠穩(wěn)定，抗干擾性強(qiáng)，保護(hù)速度快，實(shí)現(xiàn)了最有效的功率管保護(hù)，克服了現(xiàn)有缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02H7/10GK103066565SQ201110336629
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者姜竹芬 申請(qǐng)人:姜竹芬