過流快速檢測電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及IGBT的檢測電路，具體涉及基于門極驅動器的用于IGBT的過流快速檢測電路。
【背景技術】
[0002]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣棚雙極晶體管)作為一種可快速關斷的功率器件，在AC-DC，DC-DC和DC-AC中得到廣泛應用。目前IGBT已經發展到第四代技術，使得IGBT的開關速度更快，通態壓降更小，體積也相應越來越小。隨著IGBT的廣泛應用，IGBT的使用壽命越來越受到重視，對IGBT過電流的檢測電路也不斷在更新。由于IGBT的應用開關速度趨向更高速化，并且受到自身允許的短路時間制約，對IGBT的過電流檢測時間也要求越來越快。
[0003]Vce壓降是IGBT不可避免地存在一個弱點，是IGBT損壞的最關鍵因素。由于Vce不等于零，所以，當電流流過IGBT時，IGBT就會產生熱量，在正常的使用情況下，IGBT產生的熱量會通過它的散熱面散發出去，當IGBT達到一定溫度時，它產生熱量的速度和散發熱量的速度趨于平衡，IGBT的溫度就不會再往上升高。如果這時IGBT的溫度在它允許的溫度范圍內，它就可以安全使用。
[0004]當不可預期的大電流流過IGBT時，這種大電流結合Vce迅速產生大量熱量，無法及時散發出去，瞬間使IGBT損壞。所以，在IGBT的應用場合，基本上都有IGBT過流檢測電路，而基于門極驅動器1ED020I12-F2的IGBT過流檢測電路中，應用最多的是通過極簡單的RC充電電路來實現，如圖1所示，這些電路對浪涌電流的抵抗力較差，影響IGBT的過流檢測效果，為避免出現過流檢測誤動作，往往將檢測時間延長，因此，不能對IGBT過流作出正確，快速的響應。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題，就是提供過流快速檢測電路，在排除出現過流檢測誤動作的同時，提高過流響應的速度。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型采取的技術方案如下:
[0007]過流快速檢測電路，包括門極驅動器、用于防倒灌的第一二極管、浪涌吸收電路、預充電電路和RC充放電電路，第一二極管的負極與IGBT的漏極相連，預充電電路包括電源正端和第一電阻，浪涌吸收電路包括第二電阻和穩壓二極管，電源正端依次經第一電阻、第二電阻接入穩壓二極管的負極，穩壓二極管的正極接地，第一二極管的正極連接于第一電阻和第二電阻之間的連接點，門極驅動器具有用于IGBT過流檢測的檢測端，穩壓二極管的負極經RC充放電電路與該檢測端相連。
[0008]進一步地，所述RC充放電電路包括第三電阻、第四電阻和電容，穩壓二極管的負極一路經第三電阻連接至所述檢測端，穩壓二極管的負極另一路依次經第四電阻、電容連接至所述檢測端。
[0009]進一步地，所述過流快速檢測電路還包括第二二級管，穩壓二級管的負極連接于第二二極管正極，第二二極管的負極一路經第三電阻連接至所述檢測端，第二二極管的負極另一路依次經第四電阻、電容連接至所述檢測端。
[0010]本實用新型相比于現有技術的有益效果:
[0011]本實用新型能快速檢測到IGBT的過電流，使IGBT的驅動電路作出快速響應，及時發出關斷指令，在IGBT發熱損壞之前關斷大電流，起到保護IGBT的作用。
【附圖說明】
[0012]圖1為現有用于IGBT過流檢測的檢測電路連接示意圖；
[0013]圖2為本實用新型過流快速檢測電路的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖2所示一種過流快速檢測電路，包括門極驅動器、用于防倒灌的第一二極管、浪涌吸收電路、預充電電路和RC充放電電路，第一二極管的負極與IGBT的漏極相連，預充電電路包括電源正端和第一電阻，浪涌吸收電路包括第二電阻和穩壓二極管，電源正端依次經第一電阻、第二電阻接入穩壓二極管的負極，穩壓二極管的正極接地，第一二極管的正極連接于第一電阻和第二電阻之間的連接點，門極驅動器具有用于IGBT過流檢測的檢測端，穩壓二極管的負極經RC充放電電路與該檢測端相連。其中，本例的門極驅動器采用型號為1ED020I12-F2的驅動芯片，其2腳為所述檢測端。
[0015]作為一個優選的實施方式，本例的RC充放電電路包括第三電阻、第四電阻和電容，穩壓二極管的負極一路經第三電阻連接至所述檢測端，穩壓二極管的負極另一路依次經第四電阻、電容連接至所述檢測端。
[0016]作為另一個優選的實施方式，本例的過流快速檢測電路還包括第二二級管，穩壓二級管的負極連接于第二二極管正極，第二二極管的負極一路經第三電阻連接至所述檢測端，第二二極管的負極另一路依次經第四電阻、電容連接至所述檢測端。
[0017]本過流快速檢測電路的工作原理為:
[0018]本基于驅動芯片1ED020I12-F2的IGBT過流檢測原理和常規一樣，都是通過檢測IGBT的導通壓降Vce來判斷IGBT過電流的。當IGBT器件Q3在關斷狀態下，IGBT的漏極C有很高的電壓，為防止這個高壓倒灌到IGBT過流檢測電路中，第一二極管Dl具備了高耐壓作用，解決了倒灌問題，由于IGBT多數應用在高速開關場合，所以可以設定第一二極管Dl具有快速恢復特性。
[0019]由于第一二極管Dl存在一段反向恢復時間，以及第一二極管Dl的PN結電容影響，在IGBT的開通和關斷片刻，有浪涌電壓從第一二極管Dl傳到本過流快速檢測電路中。這些浪涌電壓如不消除，必然會干擾IGBT過流檢測電路的正常工作，影響電路的過流檢測正確性，因此，第二電阻R2和穩壓二極管Z1，解決了該問題，穩壓二極管Zl的作用是將浪涌電壓箝位到很低的值，第二電阻R2則是對浪涌電壓起限流作用，保護穩壓二極管Zl不至于損壞。
[0020]又由于低電壓閥值的穩壓二極管Zl的PN結電容比較大，一般達到1000PF左右，這個PN結電容會影響IGBT的Vce電壓檢測時間，也就影響到整個過流檢測系統的響應速度。因此，通過預充電電路，即第一電阻Rl連接到電源正端+Vl，使IGBT未開通之前就完成對穩壓二極管Zl結電容的充電，加快Vce的檢測時間。
[0021]由于門極驅動器1ED020I12-F2的用于IGBT過流檢測的引腳2腳，是一個典型值為0.5mA的恒流源輸出引腳，當這個引腳的電壓達到典型值9V時，將觸發器門極驅動器芯片的IGBT過流保護功能，而IGBT出現過流時的Vce電壓值，一般在9V以下。而為了達到過流保護功能，第三電阻R3、第四電阻R4、電容Cl和第二二極管D2解決了該問題，在IGBT開始觸發導通時，芯片1ED020I12-F2的2腳輸出恒流電流，這個電流一部分對電容Cl進行充電，另一部分流過第三電阻R3、第四電阻R4產生電壓，這個電壓和IGBT的導通壓降Vce結合，形成IGBT過流檢測電壓。通過調整選擇第三電阻R3、第四電阻R4的電阻值，可以適應不同的IGBT過流壓降Vce值，使這個過流檢測電路具有廣泛的適應性。
[0022]第二二極管D2的作用是限制芯片1ED020I12-F2的2腳輸出的恒流電流，使之只流經第一三電阻R3、第四電阻R4和對電容Cl充電，提高對過流電壓Vce檢測的準確性。而電容Cl則是對整個檢測電壓起濾波作用。其中，電容Cl容量的大小，也直接影響對IGBT過流電壓的濾波效果和檢測時間。
[0023]通過上述設置和連接，本實用新型能在2.5uS內，準確檢測到IGBT的過電流，而一般的IGBT在小于1uS時間內的短路電流不會導致損壞，因此，本實用新型能對IGBT起到快速、有效的過流保護作用。
[0024]上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍；即凡依本【實用新型內容】所作的變化與變型，都為本實用新型權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
【主權項】
1.過流快速檢測電路，其特征在于:包括門極驅動器、用于防倒灌的第一二極管、浪涌吸收電路、預充電電路和Re充放電電路，第一二極管的負極與IGBT的漏極相連，預充電電路包括電源正端和第一電阻，浪涌吸收電路包括第二電阻和穩壓二極管，電源正端依次經第一電阻、第二電阻接入穩壓二極管的負極，穩壓二極管的正極接地，第一二極管的正極連接于第一電阻和第二電阻之間的連接點，門極驅動器具有用于IGBT過流檢測的檢測端，穩壓二極管的負極經RC充放電電路與該檢測端相連。
2.根據權利要求1所述的過流快速檢測電路，其特征在于:所述RC充放電電路包括第三電阻、第四電阻和電容，穩壓二極管的負極一路經第三電阻連接至所述檢測端，穩壓二極管的負極另一路依次經第四電阻、電容連接至所述檢測端。
3.根據權利要求2所述的過流快速檢測電路，其特征在于:所述過流快速檢測電路還包括第二二級管，穩壓二級管的負極連接于第二二極管正極，第二二極管的負極一路經第三電阻連接至所述檢測端，第二二極管的負極另一路依次經第四電阻、電容連接至所述檢測端。
【專利摘要】本實用新型公開了過流快速檢測電路，包括門極驅動器、用于防倒灌的第一二極管、浪涌吸收電路、預充電電路和RC充放電電路，第一二極管的負極與IGBT的漏極相連，預充電電路包括電源正端和第一電阻，浪涌吸收電路包括第二電阻和穩壓二極管，電源正端依次經第一電阻、第二電阻接入穩壓二極管的負極，穩壓二極管的正極接地，第一二極管的正極連接于第一電阻和第二電阻之間的連接點，門極驅動器具有用于IGBT過流檢測的檢測端，穩壓二極管的負極經RC充放電電路與該檢測端相連。本實用新型能實現在排除出現過流檢測誤動作的同時，提高過流響應的速度。
【IPC分類】G01R19-165
【公開號】CN204575729
【申請號】CN201520196861
【發明人】黃步海, 羅蜂, 潘世高
【申請人】佛山市柏克新能科技股份有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月2日