專利名稱：一種電子功率開關串聯橋的保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電氣控制保護裝置。特別涉及的是一種電子功率開關串聯橋的保護裝置。
背景技術：
電子功率開關因其優良的電氣控制特性而廣泛用于電力電子行業中，如在斬波器中的IGBT橋，各高、中壓變頻器中的IGBT橋臂。通常電子功率開關的耐壓值較低，在高壓電路中，如果采用數只功率開關串聯工作，由于各功率開關的開、關時間的不一致性，以及電感性負載引起的反沖電壓，導致后開通的功率開關承受電壓太高而損壞，使功率開關的串聯應用成為開發的難點。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術的上述缺點，為電子功率開關串聯橋提供一種具有靜態均壓、動態均壓、反沖電壓吸收功能的保護裝置。
實現本實用新型目的的電子功率開關串聯橋的保護裝置由殼體、設置在殼體中的一個狀態檢測電路、數個串聯的動靜態均壓吸收單元電路(DRwC)和數個并接于每個DRwC電路兩端的浪涌吸收器組成，每一個DRwC電路的負極與下一級DRwC電路的正極相接構成一串聯連接節點，所述的狀態檢測電路的高電平檢測端與第一個DRwC電路的正極端相接，狀態檢測電路的低電平檢測端與最后一個DRwC電路的負極端相接，所述的DRwC電路由一個二極管D、一個電容C和一個穩壓器Rw組成，其中，二極管D與呈并聯連接的穩壓器Rw、電容C相串接，所述的狀態檢測電路由比較器A、二極管DL、DH和電阻R3、R4、R5、R6組成，其中，DL的陽極和電阻R5、R6的一端接比較器A的1腳，DL的陰極接電阻R4的一端，電阻R5的另一端接二極管DH的陽極和電阻R3的一端，電阻R6的另一端接功率開關串聯橋的負極端。使用時所述的動靜態均壓吸收單元電路DRwC的個數與所保護的電子功率開關串聯橋的功率開關的個數相同，第一個DRwC電路的正極端接第一個功率開關的輸入端，第一個DRwC電路的負極端與第二個DRwC電路的正極端相接的串聯連接節點接第一個功率開關的輸出端(也是第二個功率開關的輸入端)，以此順序對應連接，最后一個DRwC電路的負極端接最后一個功率開關的輸出端和狀態檢測電路的低電平檢測端。由串聯的DRwC電路對串聯的功率開關進行靜態均壓、動態均壓、箝壓、反沖電壓吸收處理。浪涌吸收器在完成高電壓穩壓吸收抗干擾作用的同時，還可起到當某個功率開關不導通時使每個功率開關兩端的電壓維持在一定的允許值范圍內的作用。狀態檢測電路對串聯的DRwC電路的頭和尾兩端電壓進行檢測比較，從而判斷電子功率開關的工作狀態。
本保護裝置的優點是結構簡單，零部件少，可大大提高功率開關串聯橋的工作可靠性。DRwC電路中的穩壓器使功率開關串聯橋臂的穩壓精度大為提高。適用于斬波器、變頻器等各種電氣控制設備中的功率開關串聯橋。
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細說明。但本實用新型的內容并不僅限于本實施例。
圖1本實用新型的結構示意圖圖2本實施例的電路結構框圖圖3本實施例的電路結構示意圖圖4另一種DRwC等效電路圖圖5用于兩只IGBT串聯的狀態檢測簡化電路圖6斬波式穩壓器電路圖具體實施方式
參見圖1，圖2，本電子功率開關串聯橋的保護裝置由殼體1、設置在殼體1中的一個狀態檢測電路T、數個串聯的動靜態均壓吸收單元電路DRwC1、DRwC2……DRwCN和數個并接于每個DRwC電路兩端的浪涌吸收器LY1、LY2……LYN組成，每一個DRwC電路的負極端與下一級DRwC電路的正極端相接構成一串聯連接節點j1、j2……jN，所述的狀態檢測電路的高電平檢測端UH與第一個DRwC1電路的正極端以及功率開關串聯橋2(本實施例以IGBT串聯橋為例，以雙點劃線示之)的第一個功率開關IGBT1的輸入端相接，狀態檢測電路的低電平檢測端UL與最后一個DRwCN電路的負極端和最后一個IGBTN的輸出端相接。所述的DRwC電路(參見圖3)由一個二極管D、一個電容C和一個穩壓器Rw組成，其中，二極管D與呈并聯連接的穩壓器Rw、電容C相串接，D的陽極作為輸入正端，D的陰極接電容C的一端，另一端接穩壓器Rw的一端，作為輸出負端，Rw的另一端接D的陰極。所述的狀態檢測電路T由比較器A、二極管DL、DH和電阻R3、R4、R5、R6組成，其中，DL的陽極和電阻R5、R6的一端接比較器A的1腳、DL的陰極接電阻R4的一端，電阻R5的另一端接二極管DH的陽極和電阻R3的一端，電阻R6的另一端接功率開關串聯橋的負極端。也就是IGBTN的負極端。節點j1接第一個功率開關IGBT1的輸出端，(也是第二個功率開關IGBT2的輸入端)，以此順序對應相接。浪涌吸收器LY可選用現有的高壓浪涌吸收器，如快速穩壓管、瞬態電壓吸收器等。工作時由DRwC電路中的穩壓器Rw串聯分壓，使加在每只IGBT兩端的靜態電壓都相同，其值為高電壓U的N分之一(N為IGBT的只數)。當某只IGBT兩端電壓升高時，經二極管D對電容C充電，吸收過電壓。電容C經穩壓器Rw放電，使電容電壓維持分壓值。電容C不經IGBT放電，因此IGBT的開通能耗也較小。所以DRwC電路起到了靜態均壓、動態均壓、電壓箝位、反沖過壓吸收、減小IGBT能耗的作用。同時，電容C值選大些，使之緩沖能力強、過壓沖擊小。狀態檢測電路通過檢測串聯的DRwC電路的頭和尾兩端電壓的高低來判斷IGBT的工作狀態。由電壓Vcc經R3、R5、R6分壓給比較器1腳提供高電平，該高電平大于基準電壓VRf，所以只要驅動信號V1和N個串聯DRwC的端電壓都為高電平，則比較器3腳輸出高電平保護信號。正常工作時，當驅動信號V1為正，則IGBT都開通，每只IGBT飽和壓降僅為2-8V，使得DRwC的端電壓很低，比較器1腳電壓被拉低，比較器3腳輸出低電平。當驅動信號V1為負時，也把比較器1腳的電壓拉低，其3腳為低電平。二極管DL、DH起高電平隔離、低電平導通作用。DH可由數只二極管串聯構成。就實用角度而言，本保護裝置可與IGBT橋臂共筑在一個殼體中。
圖4給出了另一種連接形式的DRwC等效電路，由電容C的一端和穩壓器Rw的一端相接作為輸入正端，電容C的另一端接穩壓器Rw的一端和二極管D的陽極，二極管D的陰極作為輸出負端。
圖5是用于僅由兩只IGBT構成的串聯橋的狀態檢測簡化電路特例。該電路是對圖3中的狀態檢測電路部分的簡化，省略了電阻R3，將DL的極性與圖3中相反，其工作原理與圖3基本相同。即當驅動信號V1為正、且兩個串聯的DRwC電路的端電壓為高電平時，則比較器的3腳輸出保護信號；當驅動信號為負或者兩串聯的DRwC電路的端電壓為低電平時，比較器3腳輸出低電平。
所述的穩壓器Rw可以是高耐壓穩壓管，也可以是斬波式穩壓器。圖6給出了斬波式穩壓器的電路結構圖，由功率器件MOS管M、比較器B、分壓電阻R7、R8以及能耗電阻Rx組成，是一個典型的斬波式穩壓電路。當DRwC電路中的電容C兩端電壓超過設定值時(即Va＞Vb時)，電壓以較器B翻轉，功率器件M開通，將能量在電阻Rx上消耗掉，使得電容C兩端電壓保持在設定值以下。其作用相當于一個自動可變電阻。靜態時，其等效電阻R＝RT+R8，過壓動態時，R＝Rx，而Rx＜＜R7+R8，使電容C的放電時間大大縮短，從而使穩壓精度提高。
權利要求1.一種電子功率開關串聯橋的保護裝置，其特征在于所述的保護裝置由殼體、設置在殼體中的一個狀態檢測電路、數個串聯的動靜態均壓吸收單元電路(DRwC)和數個并接于每個DRwC電路兩端的浪涌吸收器組成，每一個DRwC電路的負極與下一級DRwC電路的正極相接構成一串聯連接節點，所述的狀態檢測電路的高電平檢測端與第一個DRwC電路的正極端相接，狀態檢測電路的低電平檢測端與最后一個DRwC電路的負極端相接，所述的DRwC電路由一個二極管D、一個電容C和一個穩壓器Rw組成，其中，二極管D與呈并聯連接的穩壓器Rw、電容C相串接，所述的狀態檢測電路由比較器A、二極管DL、DH和電阻R3、R4、R5、R6組成，其中，DL的陽極和電阻R5、R6的一端接比較器A的1腳，DL的陰極接電阻R4的一端，電阻R5的另一端接二極管DH的陽極和電阻R3的一端，電阻R6的另一端接功率開關串聯橋的負極端。
2.如權利要求1所述的電子功率開關串聯橋的保護裝置，其特征在于所述的穩壓器為斬波式穩壓器。
專利摘要一種電子功率開關串聯橋的保護裝置,屬電氣控制保護裝置領域。由殼體、設置在殼體中的一個狀態檢測電路、數個串聯的動靜態均壓吸收單元電路(DRwC)和數個并接于每個DRwC電路兩端的浪涌吸收器組成,每一個DRwC電路的負極與下一級DRwC電路的正極相接構成一串聯連接節點,所述的狀態檢測電路的高電平檢測端與第一個DRwC電路的正極端相接,狀態檢測電路的低電平檢測端與最后一個DRwC電路的負極端相接。由串聯的DRwC電路對串聯的功率開關進行靜態均壓、動態均壓、箝壓、反沖電壓吸收處理。浪涌吸收器還可起到當某個功率開關不導通時使每個功率開關兩端的電壓維持在一定的允許值范圍內的作用。可大大提高功率開串聯橋的工作性能和提高其穩壓精度。
文檔編號H03K17/08GK2497488SQ0124721
公開日2002年6月26日 申請日期2001年8月9日 優先權日2001年8月9日
發明者吳加林 申請人:吳加林