一種igbt逐周期限流保護電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及IGBT過流保護技術領域，尤其涉及一種IGBT逐周期限流保護電路。
【背景技術】
[0002]光伏匯流箱前級DC-DC升壓部分采用IGBT將電池組串進行升壓與穩壓，當存在多個光伏匯流箱時，每個光伏匯流箱均需要這樣的升壓電路，各個電路彼此獨立，IGBT的工作狀態是保障這些電路正常運行的重要因素。目前，一般的控制方式是通過傳感器的電流檢測信號來進行IGBT的過流判斷與保護，但是，當路數較多時(8路甚至更多)，想實時的對每一路流過IGBT的電流進行監控及保護，會大量占用控制器的資源及成本的大幅度上升。
[0003]一般采取用一個選通器對各路電流信號進行輪選控制，這樣雖然降低了成本，但弊端是不可忽視的，檢測得到的電流信號并不是實時的，以8路光伏匯流箱為例，最后一路檢測得到的電流信號最大的延遲時間可以達到8個開關周期，如果發生過流現象，不能及時檢測并關斷驅動信號，會使電流累積變大，甚至損壞IGBT等器件，大幅度降低了控制系統的可靠性及準確度。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提出一種IGBT逐周期限流保護電路，在有多路IGBT的電路中實時檢測每個IGBT的電流信號，并根據該電流信號對其進行過流保護，該保護電路可以實現在一個開關周期內對多路IGBT的電流進行有效的控制。
[0005]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0006]一種IGBT逐周期限流保護電路，其特征在于，包括:用于檢測IGBT電流信號對應的采樣電壓的采樣電路，用于放大所述采樣電壓的放大電路，用于比較所述放大之后的采樣電壓與比較基準電壓的比較電路和用于當所述放大之后的采樣電壓大于所述比較基準電壓時關斷本控制周期的IGBT驅動信號的驅動電路，當IGBT過流時，所述采樣電路檢測到本控制周期的IGBT的電流信號對應的采樣電壓，將所述采樣電壓輸入所述放大電路進行放大，放大之后的采樣電壓大于所述比較基準電壓，使得所述比較電路的輸出電壓為高電平，將所述輸出電壓接入所述驅動電路，使得所述驅動電路的PWM信號輸出端鎖定為低電平，關斷本控制周期的IGBT。
[0007]其中，所述比較電路包括基準電壓電路和信號比較電路032，其中，所述信號比較電路032包括:電阻R16，電容C11，電容C12，電容C13和型號為LM393的比較器U4A，所述電阻R16的一端接入所述放大之后的電壓，另一端連接電容C12的一端和比較器U4A的引腳3，所述電容Cll的一端連接基準電壓的輸出端和比較器U4A的引腳2，所述電容C11、電容C12的另一端和比較器U4A的引腳4接地，所述電容C13的一端接比較器U4A的引腳8和15V直流電源，另一端接地，所述比較器U4A的引腳I為所述比較電路的信號輸出端。
[0008]其中，所述基準電壓電路包括:分壓電阻R17，分壓電阻R18，分壓電阻R19，電容ClO和型號為TL431A的穩壓管U3，所述電阻R17的一端接15V直流電源，電阻R17的另一端連接電阻R18的一端，電容ClO的一端和穩壓管U3的引腳3，所述電阻R18的另一端連接R19的一端和比較器U4A的引腳2，所述電容ClO的一端連接所述穩壓管U3的引腳1，所述電阻R19和ClO的另一端，以及穩壓管U3的引腳2接地，所述電阻R18與電阻R19連接的一端為比較基準電壓輸出端。
[0009]其中，所述檢測電路包括采樣電阻R，所述采樣電阻R的一端連接IGBT的發射極，另一端接地，所述采樣電阻R連接IGBT的一端為IGBT的電流信號對應的電壓的輸出端，所述采樣電阻R將所述IGBT的電流信號轉變為電壓輸出。
[0010]其中，所述放大電路包括:電阻R12，電阻R13，電阻R14，電阻R15，濾波電容C8，濾波電容C9和運算放大器，所述運算放大器為型號為LM393的集成運放U4B，所述電阻R12的一端接入所述采樣電壓，電阻R12的另一端連接所述集成運放U4B的引腳5、所述濾波電容CS的一端和所述電阻R14的一端，所述濾波電容CS和所述電阻R14的另一端接地，所述電阻R13的一端連接所述集成運放U4B的引腳6、所述電阻R15的一端和所述濾波電容C9的一端，所述電阻R13的另一端接地，所述電阻R15和所述濾波電容C9的另一端連接所述集成運放U4B的引腳7，所述引腳7為所述放大電路的信號輸出端。
[0011]其中，所述驅動電路采用型號為HCPL-316J的光耦合驅動芯片Ul，所述驅動電路04包括信號輸入電路和信號輸出電路和供電電路，其中，所述信號輸入電路包括:電容C7，電阻R9和型號為LL4148的二極管D2，所述比較器U4A的信號輸出端連接所述二極管D2的陰極，二極管D2的陽極連接所述電阻R9的一端，電阻R9的另一端連接芯片Ul的引腳14和所述電容C7的一端，電容C7的另一端接地。
[0012]其中，所述信號輸出電路包括:電阻R10，電阻Rll和型號為SMBJ16CA的雙向二極管ZD1，所述電阻RlO的一端連接所述光耦合驅動芯片Ul的引腳11，電阻RlO的另一端連接所述電阻Rll的一端，所述雙向二極管ZDl的一端和IGBT的門極，所述電阻Rll和所述雙向二極管ZDl的另一端接地，所述電阻RlO連接Rll的一端為所述光耦合驅動芯片Ul的PWM信號輸出端。
[0013]其中，所述供電電路包括:電阻R8，電容C5和電容C6，所述電阻R8的一端連接5V直流電源、所述電容C5的一端和所述光耦合驅動芯片Ul的引腳3，所述電阻R8的另一端連接所述電容C6的一端和所述光耦合驅動芯片Ul的引腳6，所述電容C6和電容C5的另外一端接地，所述光耦合驅動芯片Ul的引腳2，引腳4和引腳8接地，所述光耦合驅動芯片Ul的引腳12和引腳13接15V直流電源，所述光耦合驅動芯片Ul的引腳9和引腳10接-15V直流電源。
[0014]其中，所述比較基準電壓為2.4V，所述高電平為>7V的電壓。
[0015]其中，所述放大電路的放大倍數為8.4。
[0016]本發明提供的技術方案帶來的有益效果:
[0017]一種IGBT逐周期限流保護電路，包括用于檢測IGBT電流信號對應的采樣電壓的采樣電路，用于放大所述采樣電壓的放大電路，用于比較所述放大之后的采樣電壓與比較基準電壓的比較電路和用于當所述放大之后的采樣電壓大于所述比較基準電壓時關斷本控制周期的IGBT驅動信號的驅動電路；當IGBT過流時，所述采樣電路檢測到本控制周期的IGBT的電流信號對應的采樣電壓，將所述采樣電壓輸入所述放大電路進行放大，放大之后的采樣電壓大于所述比較基準電壓，使得所述比較電路的輸出電壓為高電平，將所述輸出電壓接入所述驅動電路，使得所述驅動電路的PWM信號輸出端鎖定為低電平，關斷本控制周期的IGBT ;該保護電路不依賴主控制板，可以實時檢測每個IGBT的電流信號，并根據該電流信號在一個控制周期內對其進行過流保護，提高了 IGBT控制系統的可靠性及準確度。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明實施例提供的IGBT逐周期限流保護電路的電路圖。
[0019]圖2是本發明實施例提供的IGBT逐周期限流保護電路的電路框圖。
【具體實施方式】
[0020]參見圖1和圖2并結合【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。
[0021]一種IGBT逐周期限流保護電路，包括用于檢測IGBT電流信號對應的采樣電壓的采樣電路01，用于放大所述采樣電壓的放大電路02，用于比較所述放大之后的采樣電壓與比較基準電壓的比較電路03和用于當所述放大之后的采樣電壓大于所述比較基準電壓時關斷本控制周期的IGBT驅動信號的驅動電路04，當IGBT過流時，所述采樣電路01檢測到本控制周期的IGBT的電流信號對應的采樣電壓，將所述采樣電壓輸入所述放大電路02進行放大，放大之后的采樣電壓大于所述比較基準電壓，使得所述比較電路03的輸出電壓為高電平，將所述輸出電壓接入所述驅動電路04，使得所述驅動電路04的PWM信號輸出端鎖定為低電平，關斷本控制周期的IGBT。
[0022]對于包含多路IGBT的電路，如多個光伏匯流箱的升壓電路，每路IGBT彼此獨立單獨控制，若通過控制器(如DSP)和選通器對各路IGBT進行分時控制，由于分時響應會存在響應延時，隨著IGBT路數的增多延時增大，當存在過流狀況時，很可能會導致電流持續增大燒毀晶體管。
[0023]本逐周期限流保護電路對于包含多路IGBT的電路，每個IGBT對應一個控制電路，即分別對每個IGBT進行獨立的控制，采樣電路01檢測到IGBT的電流信號對應的采樣電壓之后，經過放大電路02進行放大，將放大之后的采樣電壓與比較基準電壓進行比較，當IGBT發生過流時，該放大之后的采樣電壓大于比較基準電壓，使得比較器的輸出電壓為高電平，將該高電平信號輸入驅動電路04，控制驅動電路04將輸出電壓鎖定為低電平，在本控制周期內關斷IGBT，此時即便選通器還未選通該IGBT的控制通道，DSP輸出的控制信號還未發生變化，驅動電路04的PWM信號輸出端鎖定為低電平，強行關斷IGBT。
[0024]上述單個光伏匯流箱的升壓電路包括電容Cl，電容C2，電感L，二極管D和IGBT，電容Cl的一端連接輸入電壓的正極，電感L的一端，電容Cl的另一端連接輸入電壓的負極，電感L的另一端連接IGBT的集電極和二極管D的陽極，IGBT的發射極連接輸入電壓的負極，二極管D的另一端連接電容C2的一端和輸出電壓的正極，電容C2的另一端連接IGBT的發射極和輸出電壓的負極，IGBT的門極接入PWM信號，用于驅動并控制IGBT的開與關。
[0025]在IGBT的發射極串入一個采樣電阻R，將該采樣電阻承擔的電壓作為采樣信號，該采樣信號與流過IGBT的電流成比例，反應了 IGBT在電路中實際的電流值，對該采樣信號進行監控即是對IGBT的電流進行監控，使用電阻對電流進行采樣，采樣準確快速成本低。
[0026]比較電路03包括基準電壓電路031和信號比較電路032，其中，所述信號比較電路032包括:電阻R16，電容C11，電容C12，電容C13和型號為LM393的比較器U4A，所述電阻R16的一端接入所述放大之后的電壓，另一端連接電容C12的一端和比較器U4A的引腳3，所述電容Cll的一端連接基準電壓的輸出端和比較器U4A的引腳2，所述電容C11、電容C12的另一端和比較器U4A的引腳4接地，所述電容C13的一端接比較器U4A的引腳8和15V直流電源，另一端接地，所述比較器U4A的引腳I為所述比較電路03的信號輸出端。
[0027]基準電壓電路031包括:分壓電阻R17，分壓電阻R18，分壓電阻R19，電容ClO和型號為TL431A的穩壓管U3，所述電阻R17的一端接15V直流電源，電阻R17的另一端連接電阻R18的一端，電容ClO的一端和穩壓管U3的引腳3，所述電阻R18的另一端連接R19的一端和比較器U4A的引腳2，所述電容ClO的一端連接所述穩壓管U3的引腳1，所述電阻R19和ClO的另一端，以及穩壓管U3的