一種浪涌保護(hù)方法及電路、igbt電路和加熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域,具體地,涉及一種浪涌保護(hù)方法及電路、IGBT電路和加熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣棚.雙極型晶體管)是由雙極型三極管BJT和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管M0S組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件,兼有金氧半場(chǎng)效晶體管M0SFET的高輸入阻抗和電力晶體管GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。
[0003]目前,IH(Indirect Heating,間接加熱、旁熱)電飯煲、電磁爐等,為防止浪涌電壓損壞IGBT等器件而設(shè)置了浪涌保護(hù)電路。浪涌保護(hù)電路在關(guān)斷IGBT之后,浪涌能量在短時(shí)間內(nèi)還未能完全釋放;此時(shí)IGBT的CE極(集電極C-發(fā)射極E)電壓較高,若立即開(kāi)通IGBT則有擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]針對(duì)立即開(kāi)通IGBT存在的擊穿風(fēng)險(xiǎn),一般的處理方式是延時(shí)一定的時(shí)間才再次開(kāi)通IGBT。但此保護(hù)方式經(jīng)常由于保護(hù)時(shí)間過(guò)短而未能有效保護(hù)IGBT ;或保護(hù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)影響煮飯、加熱效果等,同時(shí)電網(wǎng)干擾信號(hào)使浪涌保護(hù)電路誤保護(hù)(一般保護(hù)停機(jī)1S左右)而造成經(jīng)常停機(jī)工作的情況。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中,存在保護(hù)時(shí)長(zhǎng)難以掌控、抗干擾能力弱和用戶(hù)體驗(yàn)差等缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于,針對(duì)上述缺陷,提出一種浪涌保護(hù)方法及電路、IGBT電路和加熱器,以解決通過(guò)CE極電壓(例如:CE極電壓)實(shí)時(shí)檢測(cè)對(duì)IGBT進(jìn)行保護(hù)和控制,更準(zhǔn)確地控制IGBT的通斷,提升IGBT使用的可靠性、避免因電網(wǎng)干擾信號(hào)而發(fā)生誤保護(hù)的問(wèn)題,從而達(dá)到保護(hù)時(shí)長(zhǎng)易掌控、抗干擾能力強(qiáng)和用戶(hù)體驗(yàn)好等效果。
[0007]本發(fā)明一方面提供一種浪涌保護(hù)方法,包括:實(shí)時(shí)檢測(cè)待保護(hù)IGBT —側(cè)的CE極電壓,并在浪涌發(fā)生的瞬時(shí)對(duì)所述IGBT進(jìn)行浪涌保護(hù);基于對(duì)所述IGBT的浪涌保護(hù),實(shí)時(shí)檢測(cè)所述IGBT另一側(cè)的CE極電壓,并在浪涌能量未完全釋放、和/或所述IGBT另一側(cè)的CE極電壓未下降至預(yù)設(shè)的安全狀態(tài)時(shí)對(duì)所述IGBT進(jìn)行另一重的浪涌保護(hù),以及在浪涌能量被完全釋放、且所述IGBT另一側(cè)的CE極電壓下降至預(yù)設(shè)的安全狀態(tài)時(shí)及時(shí)解除對(duì)所述IGBT的前述浪涌保護(hù)。
[0008]其中,實(shí)時(shí)檢測(cè)待保護(hù)IGBT—側(cè)的CE極電壓,包括:通過(guò)依次連接于所述IGBT的直流電源輸入側(cè)的浪涌電壓瞬間響應(yīng)電路、采樣電阻R7、隔離二極管D1和高頻信號(hào)濾波電路,獲取所述IGBT靠近電源側(cè)的CE極電壓,以確定是否有浪涌發(fā)生。
[0009]其中,在浪涌發(fā)生的瞬時(shí)對(duì)所述IGBT進(jìn)行浪涌保護(hù),包括:在浪涌發(fā)生的瞬時(shí),通過(guò)拉低所述IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方式,關(guān)斷拉低所述IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)至預(yù)設(shè)驅(qū)動(dòng)閾值以下;其中,通過(guò)拉低所述IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方式,包括:將至少一個(gè)第一比較器U1B和與所述第一比較器U1B的數(shù)量匹配的三極管T1,同時(shí)連接于所述IGBT靠近電源側(cè)的CE極電壓作為所述第一比較器U1B的正相輸入端電壓,所述第一比較器U1B的反相輸入端電壓為預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)電壓;所述第一比較器U1B的正相輸入端電壓瞬間抬高,使得第一比較器U1B的正相輸入端電壓高于第一比較器U1B的反向輸入端電壓,第一比較器U1B輸出高阻態(tài),使得所述三極管T1處于導(dǎo)通狀態(tài),所述IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被拉低到地。
[0010]進(jìn)一步地,在浪涌發(fā)生的瞬時(shí)對(duì)所述IGBT進(jìn)行浪涌保護(hù),還包括:在浪涌發(fā)生的瞬時(shí),通過(guò)所述IGBT的控制器發(fā)出關(guān)斷信號(hào)的方式,關(guān)斷所述IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào);其中,通過(guò)所述IGBT的控制器發(fā)出關(guān)斷信號(hào)的方式,包括:將數(shù)量匹配的至少一個(gè)所述IGBT的控制器和所述第一比較器U1B,連接于所述IGBT ;所述第一比較器U1B輸出的高電平信號(hào),同時(shí)輸入到所述控制器的中斷檢測(cè)口,所述控制器發(fā)出關(guān)斷信號(hào)。
[0011]其中,實(shí)時(shí)檢測(cè)所述IGBT另一側(cè)的CE極電壓,包括:通過(guò)依次連接于所述IGBT遠(yuǎn)離直流電源輸入側(cè)的第一同步電阻R12和/或第二同步電阻R14、以及第一分壓保護(hù)電阻R13和/或第二分壓保護(hù)電阻R15,獲取所述IGBT遠(yuǎn)離電源側(cè)的CE極電壓,以確定浪涌能量是否被完全釋放。
[0012]優(yōu)選地,在浪涌能量未完全釋放時(shí)對(duì)所述IGBT進(jìn)行另一重的浪涌保護(hù),包括:在浪涌能量未被完全釋放、和/或所述IGBT另一側(cè)的CE極電壓未下降至預(yù)設(shè)的安全狀態(tài)時(shí),通過(guò)所述IGBT的控制器,維持所述IGBT的關(guān)斷狀態(tài);其中,通過(guò)所述IGBT的控制器,維持所述IGBT的關(guān)斷狀態(tài),包括:將數(shù)量匹配地至少一個(gè)所述IGBT的控制器和第二比較器U2B,連接于所述IGBT ;所述IGBT遠(yuǎn)離電源側(cè)的CE極電壓作為所述第二比較器U2B的正相輸入端電壓,所述第二比較器U2B的反相輸入端電壓為預(yù)設(shè)的另一基準(zhǔn)電壓;所述第二比較器U2B的正相輸入端電壓高于第二比較器U2B的反相輸入端電壓,所述第二比較器U2B輸出高電平信號(hào)到所述控制器的I/O 口或中斷口,所述控制器關(guān)斷IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0013]進(jìn)一步地,在浪涌能量被完全釋放、且所述IGBT另一側(cè)的CE極電壓下降至預(yù)設(shè)的安全狀態(tài)時(shí)及時(shí)解除對(duì)所述IGBT的前述浪涌保護(hù),包括:在涌能量被完全釋放時(shí),通過(guò)所述IGBT的控制器,重新開(kāi)通所述IGBT ;其中,通過(guò)所述IGBT的控制器,重新開(kāi)通所述IGBT,包括:所述IGBT的CE極電壓恢復(fù)至預(yù)設(shè)的安全狀態(tài)時(shí),所述比較器U2B的正相輸入端電壓低于比較器U2B的反相輸入端電壓,所述比較器U2B輸出低電平信號(hào)到所述控制器的I/O口或中斷口,所述控制器重新開(kāi)通所述IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0014]與上述方法相匹配,本發(fā)明另一方面提供一種浪涌保護(hù)電路,包括:浪涌保護(hù)單元,用于實(shí)時(shí)檢測(cè)待保護(hù)IGBT —側(cè)的CE極電壓,并在浪涌發(fā)生的瞬時(shí)對(duì)所述IGBT進(jìn)行浪涌保護(hù);保護(hù)解除單元,用于基于對(duì)所述IGBT的浪涌保護(hù),實(shí)時(shí)檢測(cè)所述IGBT另一側(cè)的CE極電壓,完全釋放并在浪涌能量未完全釋放、和/或所述IGBT另一側(cè)的CE極電壓未下降至預(yù)設(shè)的安全狀態(tài)時(shí)對(duì)所述IGBT進(jìn)行另一重的浪涌保護(hù),以及在浪涌能量被完全釋放、且所述IGBT另一側(cè)的CE極電壓下降至預(yù)設(shè)的安全狀態(tài)時(shí)及時(shí)解除對(duì)所述IGBT的前述浪涌保護(hù)。
[0015]其中,所述浪涌保護(hù)單元,包括:浪涌檢測(cè)模塊,用于通過(guò)依次連接于所述IGBT的直流電源輸入側(cè)的浪涌電壓瞬間響應(yīng)電路、采樣電阻R7、隔離二極管D1和高頻信號(hào)濾波電路,獲取所述IGBT靠近電源側(cè)的CE極電壓,以確定是否有浪涌發(fā)生。
[0016]其中,所述浪涌保護(hù)單元,還包括:第一瞬時(shí)保護(hù)模塊,用于在浪涌發(fā)生的瞬時(shí),通過(guò)拉低所述IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方式,關(guān)斷拉低所述IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)至預(yù)設(shè)驅(qū)動(dòng)閾值以下;其中,通過(guò)拉低所述IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方式,包括:將至少一個(gè)第一比較器U1B和與所述第一比較器U1B的數(shù)量匹配的三極管T1,同時(shí)連接于所述IGBT靠近電源側(cè)的CE極電壓作為所述第一比較器U1B的正相輸入端電壓,所述第一比較器U1B的反相輸入端電壓為預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)電壓;所述第一比較器U1B的正相輸入端電壓瞬間抬高,使得第一比較器U1B的正相輸入端電壓高于第一比較器U1B的反向輸入端電壓,第一比較器U1B輸出高阻態(tài),使得所述三極管T1處于導(dǎo)通狀態(tài),所述IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被拉低到地。
[0017]進(jìn)一步地,所述浪涌保護(hù)單元,還包括:第二瞬時(shí)保護(hù)模塊,用于在浪涌發(fā)生的瞬時(shí),通過(guò)所述IGBT的控制器發(fā)出關(guān)斷信號(hào)的方式,關(guān)斷所述IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào);其中,通過(guò)所述IGBT的控制器發(fā)出關(guān)斷信號(hào)的方式,包括:將數(shù)量匹配的至少一個(gè)所述IGBT的控制器和所述第一比較器U1B,連接于所述IGBT ;所述第一比較器U1B輸出的高電平信號(hào),同時(shí)輸入到所述控制器的中斷檢測(cè)口,所述控制器發(fā)出關(guān)斷信號(hào)。
[0018]其中,所述保護(hù)解除單元,包括:釋放量檢測(cè)模塊,包括依次連接于所述IGBT遠(yuǎn)離直流電源輸入側(cè)的第一同步電阻R12和/或第二同步電阻R14、以及第一分壓保護(hù)電阻R13和/或第二分壓保護(hù)電阻R15,獲取所述IGBT遠(yuǎn)離電源側(cè)的CE極電壓,以確定浪涌能量是否被完全釋放。
[0019]優(yōu)選地,所述保護(hù)解除單元,還包括:第一檢測(cè)結(jié)果處理模塊,用于在浪涌能量未被完全釋放、和/或所述IGBT另一側(cè)的CE極電壓未下降至預(yù)設(shè)的安全狀態(tài)時(shí),通過(guò)所述IGBT的控制器,維持所述IGBT的關(guān)斷狀態(tài);其中,通過(guò)所述IGBT的控制器,維持所述IGBT的關(guān)斷狀態(tài),包括:將數(shù)量匹配地至少一個(gè)所述IGBT的控制器和第二比較器U2B,連接于所述IGBT ;所述IGBT遠(yuǎn)離電源側(cè)的CE極電壓作為所述第二比較器U2B的正相輸入端電壓,所述第二比較器U2B的反相輸入端電壓為預(yù)設(shè)的另一基準(zhǔn)電壓;所述第二比較器U2B的正相輸入端電壓高于第二比較器U2B的反相輸入端電壓,所述第二比較器U2B輸出高電平信號(hào)到所述控制器的I/O 口或中斷口,所述控制器關(guān)斷IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0020]進(jìn)一步地,所述保護(hù)解除單元,還包括:第二檢測(cè)結(jié)果處理模塊,用于在涌能量被完全釋放、且所述IGBT另一側(cè)的CE極電壓下降至預(yù)設(shè)的安全狀態(tài)時(shí),通過(guò)所述IGBT的控制器,重新開(kāi)通所述IGBT ;其中,通過(guò)所述IGBT的控制器,重新開(kāi)通所述IGBT,包括:所述IGBT的CE極電壓恢復(fù)至預(yù)設(shè)的安全狀態(tài)時(shí),所述比較器U2B的正相輸入端電壓低于比較器U2B的反相輸入端電壓,所述比較器U2B輸出低電平信號(hào)到所述控制器的I/O 口或中斷口,所述控制器重新開(kāi)通所述IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0021]與上述方法和/或電路相匹配,本發(fā)明再一方面提供一種IGBT電路,包括:IGBT,以及,以上所述的浪涌保護(hù)電路;其中,所述浪涌保護(hù)電路的輸入端與所述電源連接,輸出端分別所述IGBT的控制器和所述IGBT的B極連接,以實(shí)時(shí)檢測(cè)待保護(hù)IGBT —側(cè)的CE極電壓,并在浪涌發(fā)生的瞬時(shí)對(duì)所述IGBT進(jìn)行浪涌保護(hù);所述保護(hù)解除單元的輸入端與所述電磁單元連接,輸出端與所述IGBT的控制器連接,以實(shí)時(shí)檢測(cè)所述IGBT另一側(cè)的CE極電壓,并在浪涌能量未完全釋放、和/或所述IGBT另一側(cè)的CE極電壓未下降至預(yù)設(shè)的安全狀態(tài)時(shí)對(duì)所述IGBT進(jìn)行另一重的浪涌保護(hù),以及在浪涌能量被完全釋放、且所述IGBT另一側(cè)的CE極電壓下降至預(yù)設(shè)的安全狀態(tài)時(shí)及時(shí)解除對(duì)所述IGBT的前述浪涌保護(hù)完全釋放;所述IGBT的E極接地,所述電源的負(fù)極接地。
[0022]其中,所述電磁單元,包括:連接在所述電源的正極與負(fù)極之間的濾波電容C1,依次連接在所述電源正極與所述IGBT的C極之間的線(xiàn)圈盤(pán)L1,以及連接在所述IGBT的C極與浪涌保護(hù)解除檢測(cè)電路之間的分流電阻R1。
[0023]與上述方法和/或電路和/或IGBT電路相匹配,本發(fā)明再一方面提供一種加熱器,包括以上所述的IGBT電路。
[0024]本發(fā)明的方案,通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)浪涌發(fā)生的瞬時(shí)IGBT的CE極電壓(例如:CE極電壓),當(dāng)浪涌能量完全釋放,CE極電壓(例如:CE極電壓)恢復(fù)至安全狀態(tài)浪涌保護(hù)才得以解除;不僅提高了浪涌發(fā)生的瞬時(shí)IGBT使用的可靠性,而且提高了加熱器(例如:IH電飯煲煮飯、電磁爐等)的加熱效果等。
[0025]進(jìn)一步,本發(fā)明的方案