一種浪涌保護方法及電路、igbt電路和加熱器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力電子技術領域，具體地，涉及一種浪涌保護方法及電路、IGBT電路和加熱器。
【背景技術】
[0002]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣棚.雙極型晶體管)是由雙極型三極管BJT和絕緣柵型場效應管M0S組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有金氧半場效晶體管M0SFET的高輸入阻抗和電力晶體管GTR的低導通壓降兩方面的優點。
[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等器件而設置了浪涌保護電路。浪涌保護電路在關斷IGBT之后，浪涌能量在短時間內還未能完全釋放；此時IGBT的CE極(集電極C-發射極E)電壓較高，若立即開通IGBT則有擊穿的風險。
[0004]針對立即開通IGBT存在的擊穿風險，一般的處理方式是延時一定的時間才再次開通IGBT。但此保護方式經常由于保護時間過短而未能有效保護IGBT ;或保護時間過長影響煮飯、加熱效果等，同時電網干擾信號使浪涌保護電路誤保護(一般保護停機1S左右)而造成經常停機工作的情況。
[0005]現有技術中，存在保護時長難以掌控、抗干擾能力弱和用戶體驗差等缺陷。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于，針對上述缺陷，提出一種浪涌保護方法及電路、IGBT電路和加熱器，以解決通過CE極電壓(例如:CE極電壓)實時檢測對IGBT進行保護和控制，更準確地控制IGBT的通斷，提升IGBT使用的可靠性、避免因電網干擾信號而發生誤保護的問題，從而達到保護時長易掌控、抗干擾能力強和用戶體驗好等效果。
[0007]本發明一方面提供一種浪涌保護方法，包括:實時檢測待保護IGBT —側的CE極電壓，并在浪涌發生的瞬時對所述IGBT進行浪涌保護；基于對所述IGBT的浪涌保護，實時檢測所述IGBT另一側的CE極電壓，并在浪涌能量未完全釋放、和/或所述IGBT另一側的CE極電壓未下降至預設的安全狀態時對所述IGBT進行另一重的浪涌保護，以及在浪涌能量被完全釋放、且所述IGBT另一側的CE極電壓下降至預設的安全狀態時及時解除對所述IGBT的前述浪涌保護。
[0008]其中，實時檢測待保護IGBT—側的CE極電壓，包括:通過依次連接于所述IGBT的直流電源輸入側的浪涌電壓瞬間響應電路、采樣電阻R7、隔離二極管D1和高頻信號濾波電路，獲取所述IGBT靠近電源側的CE極電壓，以確定是否有浪涌發生。
[0009]其中，在浪涌發生的瞬時對所述IGBT進行浪涌保護，包括:在浪涌發生的瞬時，通過拉低所述IGBT的驅動信號的方式，關斷拉低所述IGBT的驅動信號至預設驅動閾值以下；其中，通過拉低所述IGBT的驅動信號的方式，包括:將至少一個第一比較器U1B和與所述第一比較器U1B的數量匹配的三極管T1，同時連接于所述IGBT靠近電源側的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設的基準電壓；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，使得所述三極管T1處于導通狀態，所述IGBT的驅動信號被拉低到地。
[0010]進一步地，在浪涌發生的瞬時對所述IGBT進行浪涌保護，還包括:在浪涌發生的瞬時，通過所述IGBT的控制器發出關斷信號的方式，關斷所述IGBT的驅動信號；其中，通過所述IGBT的控制器發出關斷信號的方式，包括:將數量匹配的至少一個所述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，同時輸入到所述控制器的中斷檢測口，所述控制器發出關斷信號。
[0011]其中，實時檢測所述IGBT另一側的CE極電壓，包括:通過依次連接于所述IGBT遠離直流電源輸入側的第一同步電阻R12和/或第二同步電阻R14、以及第一分壓保護電阻R13和/或第二分壓保護電阻R15，獲取所述IGBT遠離電源側的CE極電壓，以確定浪涌能量是否被完全釋放。
[0012]優選地，在浪涌能量未完全釋放時對所述IGBT進行另一重的浪涌保護，包括:在浪涌能量未被完全釋放、和/或所述IGBT另一側的CE極電壓未下降至預設的安全狀態時，通過所述IGBT的控制器，維持所述IGBT的關斷狀態；其中，通過所述IGBT的控制器，維持所述IGBT的關斷狀態，包括:將數量匹配地至少一個所述IGBT的控制器和第二比較器U2B，連接于所述IGBT ;所述IGBT遠離電源側的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設的另一基準電壓；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輸出高電平信號到所述控制器的I/O 口或中斷口，所述控制器關斷IGBT的驅動信號。
[0013]進一步地，在浪涌能量被完全釋放、且所述IGBT另一側的CE極電壓下降至預設的安全狀態時及時解除對所述IGBT的前述浪涌保護，包括:在涌能量被完全釋放時，通過所述IGBT的控制器，重新開通所述IGBT ;其中，通過所述IGBT的控制器，重新開通所述IGBT，包括:所述IGBT的CE極電壓恢復至預設的安全狀態時，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輸出低電平信號到所述控制器的I/O口或中斷口，所述控制器重新開通所述IGBT的驅動信號。
[0014]與上述方法相匹配，本發明另一方面提供一種浪涌保護電路，包括:浪涌保護單元，用于實時檢測待保護IGBT —側的CE極電壓，并在浪涌發生的瞬時對所述IGBT進行浪涌保護；保護解除單元，用于基于對所述IGBT的浪涌保護，實時檢測所述IGBT另一側的CE極電壓，完全釋放并在浪涌能量未完全釋放、和/或所述IGBT另一側的CE極電壓未下降至預設的安全狀態時對所述IGBT進行另一重的浪涌保護，以及在浪涌能量被完全釋放、且所述IGBT另一側的CE極電壓下降至預設的安全狀態時及時解除對所述IGBT的前述浪涌保護。
[0015]其中，所述浪涌保護單元，包括:浪涌檢測模塊，用于通過依次連接于所述IGBT的直流電源輸入側的浪涌電壓瞬間響應電路、采樣電阻R7、隔離二極管D1和高頻信號濾波電路，獲取所述IGBT靠近電源側的CE極電壓，以確定是否有浪涌發生。
[0016]其中，所述浪涌保護單元，還包括:第一瞬時保護模塊，用于在浪涌發生的瞬時，通過拉低所述IGBT的驅動信號的方式，關斷拉低所述IGBT的驅動信號至預設驅動閾值以下；其中，通過拉低所述IGBT的驅動信號的方式，包括:將至少一個第一比較器U1B和與所述第一比較器U1B的數量匹配的三極管T1，同時連接于所述IGBT靠近電源側的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設的基準電壓；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，使得所述三極管T1處于導通狀態，所述IGBT的驅動信號被拉低到地。
[0017]進一步地，所述浪涌保護單元，還包括:第二瞬時保護模塊，用于在浪涌發生的瞬時，通過所述IGBT的控制器發出關斷信號的方式，關斷所述IGBT的驅動信號；其中，通過所述IGBT的控制器發出關斷信號的方式，包括:將數量匹配的至少一個所述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，同時輸入到所述控制器的中斷檢測口，所述控制器發出關斷信號。
[0018]其中，所述保護解除單元，包括:釋放量檢測模塊，包括依次連接于所述IGBT遠離直流電源輸入側的第一同步電阻R12和/或第二同步電阻R14、以及第一分壓保護電阻R13和/或第二分壓保護電阻R15，獲取所述IGBT遠離電源側的CE極電壓，以確定浪涌能量是否被完全釋放。
[0019]優選地，所述保護解除單元，還包括:第一檢測結果處理模塊，用于在浪涌能量未被完全釋放、和/或所述IGBT另一側的CE極電壓未下降至預設的安全狀態時，通過所述IGBT的控制器，維持所述IGBT的關斷狀態；其中，通過所述IGBT的控制器，維持所述IGBT的關斷狀態，包括:將數量匹配地至少一個所述IGBT的控制器和第二比較器U2B，連接于所述IGBT ;所述IGBT遠離電源側的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設的另一基準電壓；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輸出高電平信號到所述控制器的I/O 口或中斷口，所述控制器關斷IGBT的驅動信號。
[0020]進一步地，所述保護解除單元，還包括:第二檢測結果處理模塊，用于在涌能量被完全釋放、且所述IGBT另一側的CE極電壓下降至預設的安全狀態時，通過所述IGBT的控制器，重新開通所述IGBT ;其中，通過所述IGBT的控制器，重新開通所述IGBT，包括:所述IGBT的CE極電壓恢復至預設的安全狀態時，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輸出低電平信號到所述控制器的I/O 口或中斷口，所述控制器重新開通所述IGBT的驅動信號。
[0021]與上述方法和/或電路相匹配，本發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電路；其中，所述浪涌保護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，以實時檢測待保護IGBT —側的CE極電壓，并在浪涌發生的瞬時對所述IGBT進行浪涌保護；所述保護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，以實時檢測所述IGBT另一側的CE極電壓，并在浪涌能量未完全釋放、和/或所述IGBT另一側的CE極電壓未下降至預設的安全狀態時對所述IGBT進行另一重的浪涌保護，以及在浪涌能量被完全釋放、且所述IGBT另一側的CE極電壓下降至預設的安全狀態時及時解除對所述IGBT的前述浪涌保護完全釋放；所述IGBT的E極接地，所述電源的負極接地。
[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極之間的線圈盤L1，以及連接在所述IGBT的C極與浪涌保護解除檢測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]本發明的方案，通過實時檢測浪涌發生的瞬時IGBT的CE極電壓(例如:CE極電壓)，當浪涌能量完全釋放，CE極電壓(例如:CE極電壓)恢復至安全狀態浪涌保護才得以解除；不僅提高了浪涌發生的瞬時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]進一步，本發明的方案