專利名稱：Igbt過流保護電路及感性負載控制電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及過流保護技術領域，尤其涉及一種IGBT過流保護電路及感性負載控制電路。
背景技術：
由于IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)具有飽和壓降低、載流密度大、驅動功率小及開關速度快等特點，其非常適用于直流電壓為300V及300V以上的變流系統中，如交流電機、家用電器、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。然而，現有技術中的IGBT過流保護電路存在以下缺陷( I)當電路出現過流或短路故障時，其電流幅值很大，若一旦檢測到過流信號或短路故障信號就關斷IGBT，則會由于IGBT的關斷速度過快而使電路中電流的下降速度(di/dt)過大，以導致電路產生很大的感應電動勢(Ldi/dt)，從而產生很高的尖峰電壓，而該尖峰電壓將會導致IGBT的永久性損壞及用電設備中其他元器件的損壞；(2)由于電路本身的抗干擾能力不強，若一旦檢測到過流信號或短路故障信號就關斷IGBT，將會導致電路出現錯誤的過流保護現象。
實用新型內容本實用新型的主要目的是提供一種IGBT過流保護電路，旨在防止錯誤過流保護、以及當電路出現過流或短路故障時減小電路中IGBT柵極電壓的下降速度以避免IGBT的損壞。為了達到上述目的，本實用新型提出一種IGBT過流保護電路，該IGBT過流保護電路包括絕緣柵雙極型晶體管、IGBT驅動電路、負載電感、用于為負載電感提供工作電壓的供電電源、以及用于當所述IGBT過流保護電路出現過流或短路故障時減小所述絕緣柵雙極型晶體管的柵極電壓的下降速度的IGBT柵極降壓控制電路，所述負載電感的一端與所述供電電源連接，所述負載電感的另一端與所述絕緣柵雙極型晶體管的漏極連接，所述絕緣柵雙極型晶體管的源極接地，所述IGBT柵極降壓控制電路與所述絕緣柵雙極型晶體管的柵極以及所述絕緣柵雙極型晶體管的漏極連接。優選地，所述IGBT柵極降壓控制電路包括第一工作電壓輸入端、第一電阻、第二
電阻、第三電阻、第一二極管、第二二極管、第一電容、第二電容、第一三極管、第二三極管、第一穩壓二極管及第二穩壓二極管；所述第一二極管的陰極與所述絕緣柵雙極型晶體管的漏極連接，第一二極管的陽極與第一穩壓二極管的陰極連接，第一穩壓二極管的陽極與第一三極管的基極連接，且經第一電容接地，第一三極管的發射極接地，第二電阻與第二電容相互并聯，第二電阻和第二電容的一個公共端與第一工作電壓輸入端連接，第二電阻和第二電容的另一個公共端經第一電阻與第一三極管的集電極連接，第二穩壓二極管與第二電容相互并聯，第二穩壓二極管的陰極與第一工作電壓輸入端連接，第二穩壓二極管的陽極與第二二極管的陰極連接，第二二極管的陽極與第二三極管的基極連接，第二三極管的集電極經第三電阻接地，第二三極管的發射極與所述絕緣柵雙極型晶體管的柵極連接。優選地，所述第一三極管為NPN三極管，所述第二三極管為PNP三極管。優選地，所述IGBT驅動電路包括第二工作電壓輸入端、第三三極管、第四三極管及第四電阻，所述第三三極管的集電極與所述第二工作電壓輸入端連接，所述第三三極管的基極與所述第四三極管的基極連接，所述第三三極管的發射極與所述第四三極管的發射極連接，且經所述第四電阻與所述絕緣柵雙極型晶體管的柵極連接，所述第四三極管的集電極接地。優選地，所述第三三極管為NPN三極管，所述第四三極管為PNP三極管。優選地，所述第一工作電壓輸入端及所述第二工作電壓輸入端的電壓均為15V。優選地，所述供電電源的電壓為310V。本實用新型還提出一種感性負載控制電路，該感性負載控制電路包括IGBT過流保護電路，所述IGBT過流保護電路包括絕緣柵雙極型晶體管、IGBT驅動電路、負載電感、用于為負載電感提供工作電壓的供電電源、以及用于當所述IGBT過流保護電路出現過流或短路故障時減小所述絕緣柵雙極型晶體管的柵極電壓的下降速度的IGBT柵極降壓控制電路，所述負載電感的一端與所述供電電源連接，所述負載電感的另一端與所述絕緣柵雙極型晶體管的漏極連接，所述絕緣柵雙極型晶體管的源極接地，所述IGBT柵極降壓控制電路與所述絕緣柵雙極型晶體管的柵極以及所述絕緣柵雙極型晶體管的漏極連接。本實用新型提出的IGBT過流保護電路，通過在現有的IGBT過流保護電路中增設一 IGBT柵極降壓控制電路，當本實用新型IGBT過流保護電路出現過流或短路故障時，該IGBT柵極降壓控制電路能減小電路中IGBT的柵極電壓的下降速度，從而避免了因IGBT柵極電壓的下降速度過快而在其漏極產生過高的尖峰電壓以導致IGBT的永久性損壞，同時，本實用新型還能防止錯誤過流保護的現象發生。
圖I是本實用新型IGBT過流保護電路較佳實施例的電路結構示意圖。本實用新型目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施方式
以下結合說明書附圖及具體實施例進一步說明本實用新型的技術方案。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。圖I是本實用新型IGBT過流保護電路較佳實施例的電路結構示意圖。參照圖I，本實用新型IGBT過流保護電路包括IGBT驅動電路I、IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)2、IGBT柵極降壓控制電路3、負載電感L及用于為負載電感L提供工作電壓的供電電源。本實用新型實施例中供電電源的電壓為310V。具體的，負載電感L的一端與310V的供電電源連接，負載電感L的另一端與IGBT2的漏極連接，IGBT 2的源極接地，而且IGBT2的漏極與柵極均與IGBT柵極降壓控制電路3連接。該IGBT柵極降壓控制電路3用于當本實用新型IGBT過流保護電路出現過流或短路故障時減小電路中IGBT 2的柵極電壓的下降速度。[0022]其中，IGBT柵極降壓控制電路3包括第一工作電壓輸入端、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電容Cl、第二電容C2、第一三極管Q1、
第二三極管Q2、第一穩壓二極管ZDl及第二穩壓二極管ZD2。其中，第一三極管Ql為NPN三極管，第二三極管Q2為PNP三極管。IGBT驅動電路I包括第二工作電壓輸入端、第三三極管Q3、第四三極管Q4及第四電阻R4。其中，第三三極管Q3為NPN三極管，第四三極管Q4為PNP三極管。本實用新型實施例中IGBT柵極降壓控制電路3的第一工作電壓輸入端及IGBT驅動電路I的第二工作電壓輸入端的電壓均為15V。具體的，IGBT柵極降壓控制電路3中第一二極管Dl的陰極與IGBT 2的漏極連接，第一二極管Dl的陽極與第一穩壓二極管ZDl的陰極連接，第一穩壓二極管ZDl的陽極與第一三極管Ql的基極連接，且經第一電容Cl接地，第一三極管Ql的發射極接地，第二電阻R2與第二電容C2相互并聯，第二電阻R2與第二電容C2的一個公共端與15V的第一工作電壓輸入端連接，第二電阻R2與第二電容C2另一個公共端經第一電阻Rl與第一三極管Ql的集電極連接，第二穩壓二極管ZD2與第二電容C2相互并聯，第二穩壓二極管ZD2的陰極與15V的第一工作電壓輸入端連接，第二穩壓二極管ZD2的陽極與第二二極管D2的陰極連接，第二二極管D2的陽極與第二三極管Q2的基極連接，第二三極管Q2的集電極經第三電阻R3接地，第二三極管Q2的發射極與IGBT 2的柵極連接。IGBT驅動電路I中的第三三極管Q3的集電極與15V的第二工作電壓輸入端連接，第三三極管Q3的基極與第四三極管Q4的基極連接，第三三極管Q3的發射極與第四三極管Q4的發射極連接，且經第四電阻R4與IGBT 2的柵極連接，第四三極管Q4的集電極接地。本實用新型IGBT過流保護電路還包括第五電阻R5，第五電阻R5的一端與IGBT柵極降壓控制電路3中的第一二極管Dl的陽極連接，第五電阻R5的另一端與IGBT驅動電路I中第四三極管Q4的發射極連接。本實用新型IGBT過流保護電路的工作原理具體描述如下(I) IGBT過流保護電路正常工作時當本實用新型IGBT過流保護電路正常工作時(未出現過流或短路故障現象)，IGBT2的漏極與源極之間的電壓Uce較低，第一二極管Dl導通，使得第一二極管Dl的陽極(即b點)的電壓Ub被鉗位在第一穩壓二極管ZDl的擊穿電壓之下，從而第一三極管Ql始終保持截止狀態，此時，IGBT 2通過IGBT驅動電路I中的第四電阻R4正常導通和截止。IGBT柵極降壓控制電路3中的第一電容Cl為本實用新型IGBT過流保護電路提供一個很小的延時保護與抗干擾作用，若本實用新型IGBT過流保護電路在某一時刻出現了一個很強的干擾或一瞬間的過流，則第一穩壓二極管ZDl將會導通，從而為第一電容Cl充電，若在第一電容Cl的充電過程中，電路中的強干擾或瞬間過流消失了，則第一三極管Ql仍然為截止狀態，從而使得本實用新型IGBT過流保護電路防止了錯誤過流保護現象的發生。(2) IGBT過流保護電路出現過流或短路故障時當本實用新型IGBT過流保護電路出現過流或短路故障時，IGBT 2的漏極與源極之間的電壓Uce升高，b點的電壓Ub也隨之升高，當b點的電壓Ub升高到一定值時，第一穩壓二極管ZDl將被擊穿，從而第一三極管Ql導通，此時第二電容C2通過第一電阻Rl充電。然而，由于第二電容C2兩端的電壓不能突變，因此，第二穩壓二極管的陽極(即a點)的電壓Ua慢慢降低，當a點的電壓Ua降低到一定值時，第二三極管Q2將導通，從而使得IGBT2的柵極電壓Uge隨著第二電容C2的電壓的下降而下降，從而使得IGBT 2的電流下降速度緩慢，消除了 IGBT 2漏極尖峰電壓的產生，從而避免了因IGBT 2的漏極產生過高的尖峰電壓而導致IGBT 2的永久性損壞。本實用新型實施例可以通過調節第二電容C2的電容值，以控制第二電容C2的充電速度，從而控制IGBT 2的柵極電壓Uge的下降速度。當第二電容C 2的電壓下降至第二穩壓二極管ZD2的擊穿電壓時，第二穩壓二極管ZD2將被擊穿，使得IGBT 2的柵極電壓Uge被鉗位在一個固定的電壓值上，此時，IGBT 2的柵極電壓Uge的降壓過程結束，IGBT 2完全截止。在本實用新型實施例中，若在IGBT 2柵極電壓Uge的降壓過程中，電路中的過流或短路故障信號消失了，則b點的電壓Ub又會降低，從而第一三極管Ql又恢復到截止狀態，此時，第二電容C2通過第二電阻R2放電，使得a點的電壓Ua又被抬高，從而第二三極管Q2又恢復到截止狀態，IGBT 2的柵極電壓Uge上升，本實用新型IGBT過流保護電路又恢復到正常的工作狀態。本實用新型通過在現有的IGBT過流保護電路中增設一 IGBT柵極降壓控制電路，當本實用新型IGBT過流保護電路出現過流或短路故障時，該IGBT柵極降壓控制電路能減小電路中IGBT的柵極電壓的下降速度，從而避免了因IGBT柵極電壓的下降速度過快而在其漏極產生過高的尖峰電壓以導致IGBT的永久性損壞，同時，本實用新型還能防止錯誤過流保護的現象發生。本實用新型還提出一種感性負載控制電路，該感性負載控制電路包括IGBT過流保護電路，其IGBT過流保護電路的電路結構與上面所述IGBT過流保護電路的電路結構相同，此處不再贅述。以上所述僅為本實用新型的優選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
權利要求1.一種IGBT過流保護電路，包括絕緣柵雙極型晶體管、IGBT驅動電路、負載電感及用于為負載電感提供工作電壓的供電電源，所述負載電感的一端與所述供電電源連接，所述負載電感的另一端與所述絕緣柵雙極型晶體管的漏極連接，所述絕緣柵雙極型晶體管的源極接地，其特征在于，還包括 用于當所述IGBT過流保護電路出現過流或短路故障時減小所述絕緣柵雙極型晶體管的柵極電壓的下降速度的IGBT柵極降壓控制電路，所述IGBT柵極降壓控制電路與所述絕緣柵雙極型晶體管的柵極以及所述絕緣柵雙極型晶體管的漏極連接。
2.根據權利要求I所述的IGBT過流保護電路，其特征在于，所述IGBT柵極降壓控制電路包括第一工作電壓輸入端、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一二極管、第二二極管、第一電容、第二電容、第一三極管、第二三極管、第一穩壓二極管及第二穩壓二極管；所述第一二極管的陰極與所述絕緣柵雙極型晶體管的漏極連接，第一二極管的陽極與第一穩壓二極管的陰極連接，第一穩壓二極管的陽極與第一三極管的基極連接，且經第一電容接地，第一三極管的發射極接地，第二電阻與第二電容相互并聯，第二電阻和第二電容的一個公共端與第一工作電壓輸入端連接，第二電阻和第二電容的另一個公共端經第一電阻與第一三極管的集電極連接，第二穩壓二極管與第二電容相互并聯，第二穩壓二極管的陰極與第一工作電壓輸入端連接，第二穩壓二極管的陽極與第二二極管的陰極連接，第二二極管的陽極與第二三極管的基極連接，第二三極管的集電極經第三電阻接地，第二三極管的發射極與所述絕緣柵雙極型晶體管的柵極連接。
3.根據權利要求2所述的IGBT過流保護電路，其特征在于，所述第一三極管為NPN三極管，所述第二三極管為PNP三極管。
4.根據權利要求2所述的IGBT過流保護電路，其特征在于，所述IGBT驅動電路包括第二工作電壓輸入端、第三三極管、第四三極管及第四電阻，所述第三三極管的集電極與所述第二工作電壓輸入端連接，所述第三三極管的基極與所述第四三極管的基極連接，所述第三三極管的發射極與所述第四三極管的發射極連接，且經所述第四電阻與所述絕緣柵雙極型晶體管的柵極連接，所述第四三極管的集電極接地。
5.根據權利要求4所述的IGBT過流保護電路，其特征在于，所述第三三極管為NPN三極管，所述第四三極管為PNP三極管。
6.根據權利要求4所述的IGBT過流保護電路，其特征在于，所述第一工作電壓輸入端及所述第二工作電壓輸入端的電壓均為15V。
7.根據權利要求I所述的IGBT過流保護電路，其特征在于，所述供電電源的電壓為310V。
8.一種感性負載控制電路，其特征在于，包括權利要求1-7中任一項所述的IGBT過流保護電路。
專利摘要本實用新型公開一種IGBT過流保護電路及感性負載控制電路，其中IGBT過流保護電路包括絕緣柵雙極型晶體管、IGBT驅動電路、負載電感、用于為負載電感提供工作電壓的供電電源、以及用于當IGBT過流保護電路出現過流或短路故障時減小絕緣柵雙極型晶體管的柵極電壓的下降速度的IGBT柵極降壓控制電路，負載電感的一端與供電電源連接，負載電感的另一端與絕緣柵雙極型晶體管的漏極連接，絕緣柵雙極型晶體管的源極接地，IGBT柵極降壓控制電路與絕緣柵雙極型晶體管的柵極以及絕緣柵雙極型晶體管的漏極連接。本實用新型避免了因電路出現過流或短路故障以導致IGBT的損壞，同時，本實用新型還能防止錯誤過流保護的現象發生。
文檔編號H02H9/02GK202772560SQ201220158789
公開日2013年3月6日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者李巨林 申請人:Tcl空調器(中山)有限公司