Igbt狀態檢測電路以及igbt狀態檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及汽車領域，具體地，涉及一種IGBT狀態檢測電路以及IGBT狀態檢測方 法。
【背景技術】
[0002] 現有技術中，電動汽車電機主控制器中為保護主回路功率器件，通常會設置主動 泄放回路。通常，該主動泄放回路由泄放電阻和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT)組成，連接在 直流母線電壓正負極之間。一般地，IGBT工作狀態主要包括：開通、關斷、短路。為了保護 主控器中的主回路功率器件，提高電動汽車的安全性，需要對IGBT工作狀態進行檢測。
[0003] 現有IGBT狀態檢測存在以下方式：（1)使用集成化驅動模塊，但是這種檢測模塊 檢測IGBT驅動級信號，只能在IGBT開通時檢測，且價格較高，可應用性差；（2)使用穩壓管 加串聯光耦模式，但是這種檢測模式只能檢測IGBT短路時其C、E間電壓高于驅動電源電壓 的情況，若C、E間電壓低于驅動電源電壓，則不能準確判斷，而且存在較大的延時，不能實 現實時監測。即現有技術中缺少一種能夠對IGBT狀態進行實時地、有效地、精確地、可靠地 檢測的電路和方法。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術中存在的上述技術問題，本發明的目的是提供一種IGBT狀態檢測 電路，該電路包括：IGBT的集電極和發射極之間的并聯分壓電路1，用于獲取IGBT的集電極 和發射極之間電壓的分壓電壓并輸出分壓電壓信號VI至電壓比較電路2的輸入端；所述電 壓比較電路2,用于根據所述分壓電壓信號VI以及預定電壓信號Vz判斷IGBT狀態并輸出 IGBT狀態反饋信號V2至狀態反饋隔離輸出電路3的輸入端；狀態反饋隔離輸出電路3,用 于響應于所述IGBT狀態反饋信號V2輸出IGBT狀態反饋隔離信號。
[0005] 優選地，IGBT的集電極和發射極之間的并聯分壓電路1包括串聯的第一電阻R1和 第二電阻R2,所述串聯的第一電阻R1和第二電阻R2的兩端分別與IGBT的集電極和發射極 連接，第一電阻R1與第二電阻R2之間的連接點輸出分壓電壓信號VI。
[0006] 優選地，直流母線電壓的正輸入端通過第三電阻R3與IGBT的集電極IGBT-C連 接，直流母線電壓的負輸入端與IGBT的發射極IGBT-E連接。
[0007] 優選地，所述電壓比較電路2包括第一單電源、比較器U2、第五電阻R5、以及第六 電阻R6 ;所述第一單電源的正極與所述比較器U2的正輸入端連接，所述分壓電壓信號VI 輸入所述比較器U2的負輸入端，所述第六電阻R6設置在所述比較器U2的負輸入端與所述 比較器U2的輸出端之間，所述第五電阻R5設置在所述第一單電源的正極與所述比較器U2 的輸出端之間，所述比較器U2的輸出端輸出IGBT狀態反饋信號V2。
[0008] 優選地，所述電壓比較電路2還包括第四電阻R4和穩壓管Z1，所述第四電阻R4設 置在所述第一單電源的正極與所述比較器U2的正輸入端之間，所述穩壓管Z1設置在所述 比較器U2的正輸入端與IGBT的發射極IGBT-E之間。
[0009] 優選地，所述第一單電源的負極與IGBT的發射極IGBT-E連接。
[0010] 優選地，所述比較器U2由第一單電源供電。
[0011] 優選地，所述狀態反饋隔離輸出電路3包括：第一單電源、第二單電源、光耦芯片 U3、三極管Q1、第八電阻R8、以及第九電阻R9 ;IGBT狀態反饋信號V2輸入三極管Q1的基極， 三極管Q1的發射極與第一單電源的正極連接，三極管Q1的集電極與所述光耦芯片U3的第 一輸入端連接，所述光耦芯片U3的第二輸入端經所述第八電阻R8與IGBT的發射極IGBT-E 連接；所述光耦芯片U3由所述第二單電源供電，所述第九電阻R9設置在所述光耦芯片U3 的輸出端與所述第二單電源的正極之間，所述光耦芯片U3的輸出端輸出IGBT狀態反饋隔 離信號。
[0012] 優選地，所述狀態反饋隔離輸出電路3還包括第七電阻R7,IGBT狀態反饋信號V2 經過所述第七電阻R7輸入三極管Q1的基極。
[0013] 優選地，所述光耦芯片U3為ACPL_M43T型光耦芯片。
[0014] 相應地，本發明還提供了一種用于本發明所提供的IGBT狀態檢測電路的IGBT狀 態檢測方法，該方法包括：根據接收自主控制器的IGBT開通/斷開控制信號以及IGBT狀態 反饋隔離信號判斷IGBT狀態。
[0015] 優選地，根據接收自主控制器的IGBT開通/關斷控制信號以及IGBT狀態反饋隔 離信號判斷IGBT狀態包括：在接收到IGBT開通控制信號且IGBT狀態反饋隔離信號為高電 平的情況下，判斷IGBT處于正常導通狀態；在接收到IGBT開通控制信號且IGBT狀態反饋 隔離信號為低電平的情況下，判斷IGBT處于異常關斷狀態；在接收到IGBT關斷控制信號 且IGBT狀態反饋隔離信號為低電平的情況下，判斷IGBT處于正常關斷狀態；以及在接收到 IGBT關斷控制信號且IGBT狀態反饋隔離信號為高電平的情況下，判斷IGBT處于短路狀態。
[0016] 優選地，在判斷IGBT處于異常關斷狀態或短路狀態的情況下，進行報警操作。
[0017] 采用本發明所提供的IGBT狀態檢測電路和IGBT狀態檢測方法可以根據IGBT狀 態檢測電路輸出的IGBT狀態反饋隔離信號和主控制器的IGBT開通/斷開控制信號，實時 地、有效地、精確地、可靠地確定IGBT狀態，更好地保護了電動汽車電機主控制器中的主回 路功率器件，提高了電動汽車的安全性，同時本發明所提供的IGBT狀態檢測電路可以避免 或降低對電路元器件的選型特殊要求，電路通用性好，能夠有效防止過壓危害。
[0018] 本發明的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0019] 附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0020] 圖1是根據本發明的一種實施方式的示例IGBT狀態檢測電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0021] 以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描 述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0022] 為了更加清楚地闡明本發明的思想，下面將以示例IGBT狀態檢測電路的電路圖 來進行詳細地說明。圖1是根據本發明的一種實施方式的示例IGBT狀態檢測電路的電 路圖，如圖1所示，該電路包括：IGBT的集電極和發射極之間的并聯分壓電路1，用于獲取IGBT的集電極和發射極之間電壓的分壓電壓并輸出分壓電壓信號VI至電壓比較電路2的 輸入端；所述電壓比較電路2,用于根據所述分壓電壓信號VI以及預定電壓信號Vz判斷 IGBT狀態并輸出IGBT狀態反饋信號V2至狀態反饋隔離輸出電路3的輸入端；狀態反饋隔 離輸出電路3,用于響應于所述IGBT狀態反饋信號V2輸出IGBT狀態反饋隔離信號。
[0023] 根據本發明的一種實施方式，如圖1所示，IGBT的集電極和發射極之間的并聯分 壓電路1可以包括串聯的第一電阻R1和第二電阻R2,所述串聯的第一電阻R1和第二電阻 R2的兩端分別與IGBT的集電極和發射極連接，第一電阻R1與第二電阻R2之間的連接點輸 出分壓電壓信號VI。
[0024] 優選地，直流母線電壓的正輸入端通過第三電阻R3與IGBT的集電極IGBT-C連 接，直流母線電壓的負輸入端與IGBT的發射極IGBT-E連接。具體地，電動汽車電機主控制 器直流母線電壓一般范圍300V~750V，為減小IGBT的CE極并聯分壓電路電流，因此，第一 電阻R1值可以選取為兆歐級。根據直流母線最低電壓值，可以選擇合適的第二電阻R2值， 以得到分壓輸出信號VI。例如，當直流母線電壓范圍為420V~650V，可以選取R1為1MQ， R2為10KQ，預定電壓信號Vz為3. 3V。應當理解的是，上述示例均為用于說明本發明的構 思的非局限性示例，本領域技術人員可以根據實際情況（例如直流母線電壓的實際范圍、 其他電路器件的配置要求等）選擇適當的第一電阻R1值、第二電阻R2值、第三電阻R3值 來配置IGBT狀態檢測電路。
[0025] 根據本發明的一種實施方式，如圖1所示，所述電壓比較電路2可以包括第一單電 源、比較器U2、第五電阻R5、以及第六電阻R6 ;所述第一單電源的正極與所述比較器的正輸 入端連接，所述分壓電壓信號VI輸入所述比較器U2的負輸入端，所述第六電阻R6設置在 所述比較器U2的負輸入端與所述比較器U2的輸出端之間，所述第五電阻R5設置在所述第 一單電源的正極與所述比較器U2的輸出端之間，所述比較器U2的輸出端輸出IGBT狀態反 饋信號V2。以及，所述第一單電源的負極與IGBT的發射極IGBT-E連接。
[0026] 優選地，所述電壓比較電路2還可