本實用新型涉及一種保護電路，特別是一種IGBT短路保護電路及其應用的風扇控制電路。

背景技術(shù)：

由IGBT驅(qū)動元件組成的IGBT控制模塊有自關(guān)斷、開關(guān)頻率高的優(yōu)點，被廣泛應用在各類電器的驅(qū)動電路中，以往的IGBT控制模塊，沒有對IGBT控制模塊進行檢測以及保護，在負載的電流過大或者短路時，將會導致IGBT驅(qū)動元件燒壞。

對于一種應用了IGBT控制模塊的風扇驅(qū)動電路，其中風扇中燈具部分由IGBT控制模塊驅(qū)動，在對燈具進行控制時，當IGBT控制的負載電流過大或者短路，IGBT控制模塊沒有及時的作出反應，燈具部分的電路元件乃至整個風扇電路元件都存在損壞的可能，最后可能燒壞電源保險絲，后果非常嚴重。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的是提供一種IGBT短路保護電路及其應用的風扇控制電路。

本實用新型采用的技術(shù)方案是：

一種IGBT短路保護電路，包括電源模塊、IGBT控制模塊、由電源模塊供電的IGBT驅(qū)動電源模塊、MCU模塊，該IGBT驅(qū)動電源模塊與IGBT控制模塊電性連接以驅(qū)動IGBT控制模塊，還包括用于在負載電流過大或者短路時控制IGBT控制模塊斷開的IGBT短路保護模塊，該IGBT短路保護模塊分別與IGBT控制模塊、MCU模塊電性連接。

所述IGBT短路保護模塊包括用于控制IGBT控制模塊進入阻斷狀態(tài)的IGBT短路一次保護模塊、用于對阻斷狀態(tài)進行鎖死的IGBT短路二次保護模塊，該IGBT短路一次保護模塊分別與IGBT控制模塊、IGBT驅(qū)動電源模塊、MCU模塊電性連接，該IGBT短路二次保護模塊分別與IGBT控制模塊、IGBT驅(qū)動電源模塊、MCU模塊電性連接。

所述IGBT短路一次保護模塊包括光電耦合器OPT1、三極管Q1、限流模塊，該光電耦合器OPT1的輸出端連接MCU模塊，該光電耦合器OPT1的陽極連接IGBT驅(qū)動電源模塊的輸出端，該三極管Q1的集電極分別連接光電耦合器OPT1的陰極、IGBT控制模塊的門極、IGBT驅(qū)動電源模塊的輸出端，該三級管Q1的發(fā)射極接地，該三極管Q1的基極連接限流模塊的輸出端，該限流模塊的輸入端連接IGBT控制模塊的發(fā)射極。

所述的限流模塊包括電阻R1、電阻R2，該電阻R1的一端連接三極管Q1的基極，該電阻R2的另一端分別連接電阻R2的一端、IGBT控制模塊的發(fā)射極，該電阻R2的另一端接地。

所述IGBT短路二次保護模塊包括光電耦合器OPT2，該光電耦合器OPT2的輸出端連接MCU模塊，該光電耦合器OPT2的集電極連接IGBT驅(qū)動電源模塊的輸出端，該光電耦合器OPT2的發(fā)射極連接所述三極管Q1的基極。

一種風扇控制電路，應用本IGBT短路保護電路，包括由電源模塊供電的風扇驅(qū)動模塊、燈具L1驅(qū)動模塊，所述MCU模塊分別連接風扇驅(qū)動模塊、燈具L1驅(qū)動模塊，該燈具L1驅(qū)動模塊內(nèi)設置有IGBT控制模塊且通過IGBT控制模塊實現(xiàn)對燈具L1控制。

本風扇控制電路還包括由電源模塊供電的風扇搖頭指示燈驅(qū)動模塊，該風扇搖頭指示燈驅(qū)動模塊包括用于指示風扇搖頭狀態(tài)的指示燈L2、三極管Q2、繼電器RE2，該三極管Q2分別連接繼電器RE2、MCU模塊，該繼電器RE2分別連接指示燈L2、外部控制風扇搖頭的電機，該三極管Q2用于接收MCU模塊控制信號以控制繼電器RE2的開斷，進而控制指示燈L2的開關(guān)以及控制風扇搖頭的電機的動作。

本風扇控制電路還包括用于接收遙控指令的RF接收模塊，該RF接收模塊分別與MCU模塊、電源模塊電性連接。

本風扇控制電路還包括過零檢測模塊，該過零檢測模塊與MCU模塊電性連接。

本風扇控制電路還包括用于防止風扇驅(qū)動模塊電壓過大且泄放電壓的過壓保護模塊，該過壓保護模塊與風扇驅(qū)動模塊電性連接。

本實用新型的有益效果：

本實用新型IGBT短路保護電路，將IGBT控制模塊分別連接IGBT短路一次保護模塊、IGBT短路二次保護模塊，當IGBT控制模塊連接的負載出現(xiàn)電流過大或者短路時，IGBT短路一次保護模塊內(nèi)的三極管Q1的基極中流過的電流足以使三極管Q1導通，IGBT控制模塊的門極不上電，進而使IGBT控制模塊關(guān)斷，保護IGBT控制模塊以及防止負載元件被燒壞，IGBT短路一次保護模塊內(nèi)的光電耦合器OPT1同時將阻斷信號輸入到MCU模塊，MCU模塊接收到光電耦合器OPT1的阻斷信號后持續(xù)向IGBT短路二次保護模塊發(fā)出約3秒鎖死信號，IGBT短路二次保護模塊內(nèi)的光電耦合器OPT2導通，使三極管Q1保持導通，進而鎖死IGBT控制模塊的關(guān)斷狀態(tài)約3秒。在鎖死過程中，有效對IGBT控制模塊進行保護，3秒后，若負載恢復正常，電路將正常工作，若負載仍處于短路狀態(tài)，將繼續(xù)對電路進行保護。

本設計電路結(jié)構(gòu)簡單，在負載出現(xiàn)故障時動作迅速，直接關(guān)斷IGBT控制模塊，使IGBT驅(qū)動元件以及整個電路元件得到有效保護。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式做進一步的說明。

圖1是本實用新型保護電路及其應用的風扇電路MCU模塊的電路圖。

圖2是本實用新型保護電路及其應用的風扇電路燈具L1驅(qū)動模塊及IGBT短路保護模塊的電路圖。

圖3是本實用新型保護電路及其應用的風扇電路電源模塊的電路圖。

圖4是本實用新型保護電路及其應用的風扇電路的原理圖。

圖5是本實用新型保護電路及其應用的風扇電路RF接收模塊的電路圖。

圖6是本實用新型保護電路及其應用的風扇電路過零檢測模塊的電路圖。

圖7是本實用新型保護電路及其應用的風扇電路風扇驅(qū)動模塊及風扇過壓保護模塊的電路圖。

圖8是本實用新型保護電路及其應用的風扇電路風扇搖頭指示燈驅(qū)動模塊的電路圖。

具體實施方式

如圖1-圖3所示，本實用新型IGBT短路保護電路包括電源模塊1、IGBT控制模塊2、由電源模塊1供電的IGBT驅(qū)動電源模塊3、MCU模塊4，IGBT控制模塊2內(nèi)包括一個或多個IGBT驅(qū)動元件，本實施例中IGBT控制模塊包括一個IGBT驅(qū)動元件，IGBT驅(qū)動電源模塊3與IGBT控制模塊2電性連接以驅(qū)動IGBT控制模塊2。

為了防止IGBT控制模塊2在負載電流過大或短路時損壞，我們對驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)作出改進，如圖1、圖2所示，本設計IGBT短路保護電路還包括用于在負載電流過大或者短路時控制IGBT控制模塊2斷開的IGBT短路保護模塊5，該IGBT短路保護模塊5分別與IGBT控制模塊2、MCU模塊4電性連接，此處的IGBT短路保護電路5包括有兩部分：

一、用于控制IGBT控制模塊2進入阻斷狀態(tài)的IGBT短路一次保護模塊51，IGBT短路一次保護模塊51分別與IGBT控制模塊2、IGBT驅(qū)動電源模塊3、MCU模塊4電性連接，該IGBT短路一次保護模塊51包括光電耦合器OPT1、三極管Q1、限流模塊511，其中限流模塊511包括電阻R1、電阻R2，IGBT短路一次保護模塊51的具體結(jié)構(gòu)為：整個IGBT短路一次保護模塊51中總共包括光電耦合器OPT1、三極管Q1、二極管D1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4，該光電耦合器OPT1的發(fā)射極連接-5V，該光電耦合器OPT1的集電極分別連接電阻R4的一端、MCU模塊4，電阻R4的另一端接地，該光電耦合器OPT1的陽極連接電阻R3的一端，該電阻R3的另一端連接IGBT驅(qū)動電源模塊3的輸出端，該三極管Q1的集電極分別連接光電耦合器OPT1的陰極、二極管D1的陰極，該三級管Q1的發(fā)射極接地，該三極管Q1的基極連接電阻R1的一端，該電阻R1的另一端分別連接電阻R2的一端、IGBT控制模塊2的發(fā)射極，該電阻R2的另一端接地，該二極管D1的陽極分別連接IGBT控制模塊2的門極、IGBT驅(qū)動電源模塊3的輸出端。

二、用于對阻斷狀態(tài)進行鎖死的IGBT短路二次保護模塊52，IGBT短路二次保護模塊52分別與IGBT控制模塊2、IGBT驅(qū)動電源模塊3、MCU模塊4電性連接，IGBT短路二次保護模塊52的具體結(jié)構(gòu)為：IGBT短路二次保護模塊52包括光電耦合器OPT2、電阻R5、電阻R6，該光電耦合器OPT2的陽極連接電阻R5的一端，該電阻R5的另一端接地，該光電耦合器OPT2的陰極連接MCU模塊4，該光電耦合器OPT2的集電極連接IGBT驅(qū)動電源模塊3的輸出端，該光電耦合器OPT2的發(fā)射極連接電阻R6的一端，該電阻R6的另一端連接所述三極管Q1的基極。

本設計通過IGBT短路一次保護模塊51、IGBT短路二次保護模塊52的共同作用對IGBT控制模塊2進行保護，當IGBT控制模塊2連接的負載出現(xiàn)電流過大或者短路時，IGBT短路一次保護模塊51內(nèi)的三極管Q1的基極中流過的電流增大到足以使三極管Q1導通，IGBT控制模塊2的門極接地，進而使IGBT控制模塊2關(guān)斷，保護IGBT控制模塊2以及防止負載元件被燒壞，同時，IGBT短路一次保護模塊51內(nèi)的光電耦合器OPT1將阻斷信號輸入到MCU模塊4，MCU模塊4接收到光電耦合器OPT1的阻斷信號后持續(xù)向IGBT短路二次保護模塊52發(fā)出約3秒鎖死信號，IGBT短路二次保護模塊52內(nèi)的光電耦合器OPT2導通，使三極管Q1保持導通，進而鎖死IGBT控制模塊2的關(guān)斷狀態(tài)約3秒。在鎖死過程中，有效對IGBT控制模塊2進行保護，3秒后，若負載恢復正常，電路將正常工作，若負載仍處于短路狀態(tài)，將繼續(xù)對電路進行保護。

此結(jié)構(gòu)的IGBT短路保護電路被廣泛應用在各類電器的驅(qū)動電路中，我們將本設計融入到風扇控制電路中，電源模塊1內(nèi)包括開關(guān)電源芯片、電壓轉(zhuǎn)換芯片，電源模塊1將交流220V電壓轉(zhuǎn)換成-12V電壓以及-5V電壓且給IGBT驅(qū)動電路、風扇控制電路供電。

如圖4-圖8所示，風扇控制電路包括由電源模塊1供電的風扇驅(qū)動模塊6、燈具L1驅(qū)動模塊7、風扇搖頭指示燈驅(qū)動模塊8、用于接收遙控指令的RF接收模塊9、過零檢測模塊10、用于防止風扇驅(qū)動模塊6電壓過大且泄放電壓的過壓保護模塊11，指示燈L2用于顯示風扇的運行狀態(tài)，所述MCU模塊4分別連接風扇驅(qū)動模塊6、燈具L1驅(qū)動模塊7、風扇搖頭指示燈驅(qū)動模塊8、RF接收模塊9、過零檢測模塊10、過壓保護模塊11，該電源模塊1向RF接收模塊9供電，該燈具L1驅(qū)動模塊7內(nèi)設置有IGBT控制模塊2且通過IGBT控制模塊2實現(xiàn)對燈具L1控制。

RF接收模塊9內(nèi)設置有無線芯片，如圖5所示，用戶可以通過無線設備對風扇進行控制。

過零檢測模塊10內(nèi)設置有穩(wěn)壓二極管，如圖6所示，在輸入波形半周轉(zhuǎn)換經(jīng)過零位時，MCU模塊4發(fā)出檢測指令且通過穩(wěn)壓二極管降低浪涌電流。

風扇驅(qū)動模塊6內(nèi)包括用于驅(qū)動風扇電機的雙向晶閘管，如圖7所示，MCU模塊4連接雙向晶閘管以控制風扇電機，過壓保護模塊11包括由三極管組成的檢測開關(guān)電路以對風扇驅(qū)動模塊6進行過壓檢測，當風扇驅(qū)動模塊6出現(xiàn)故障，過壓保護模塊11內(nèi)的三極管導通，并將信號輸入到MCU模塊4中，MCU模塊4輸出信號到雙向晶閘管阻斷風扇電機運轉(zhuǎn)，保護風扇驅(qū)動模塊6。

如圖8所示，風扇搖頭指示燈驅(qū)動模塊8包括用于指示風扇搖頭狀態(tài)的指示燈L2、三極管Q2、繼電器RE2，該三極管Q2分別連接繼電器RE2、MCU模塊4，該繼電器RE2分別連接指示燈L2、外部控制風扇搖頭的電機，該三極管Q2用于接收MCU模塊4控制信號以控制繼電器RE2的開斷，進而控制指示燈L2的開關(guān)以及控制風扇搖頭的電機的動作。

本設計應用在風扇電路中，通過IGBT短路保護模塊5、過壓保護模塊11進行檢測、保護，在風扇、燈具L1、指示燈L2負載出現(xiàn)故障時動作迅速，準確地檢測故障位置并向MCU模塊4發(fā)出信號，MCU模塊4向相應的故障元件發(fā)出信號并將其關(guān)斷，燈具L1短路時IGBT短路保護模塊5直接關(guān)斷IGBT控制模塊2且鎖死，使IGBT驅(qū)動元件以及整個電路元件得到有效保護。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)先實施方式，本實用新型并不限定于上述實施方式，只要以基本相同手段實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案都屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。