Igbt保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種IGBT保護電路，包括IGBT主回路信號檢測電路、驅動信號檢測電路、驅動控制信號拉低電路和驅動信號拉低電路二者至少其一。本實用新型所述的IGBT保護電路，分別通過所述IGBT主回路信號檢測電路及驅動信號檢測電路，針對開機通電時IGBT主回路是否存在過流、過載情況，以及IGBT驅動控制波形的電壓或時序異常情況，進行實時檢測；當IGBT主回路存在過流、過載情況，或者IGBT驅動信號的電壓或時序異常情況，分別通過驅動信號拉低電路或者驅動控制信號拉低電路，拉低IGBT的驅動信號及驅動控制信號，從而有效保護IGBT，避免其被損壞或爆炸。
【專利說明】丨GBT保護電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及焊接電源控制【技術領域】，尤其涉及一種IGBT保護電路。
【背景技術】
[0002]焊機是生產加工領域中的重要設備，而逆變焊機作為焊機產品的主流發展方向，橫跨了焊接工藝、電弧及電力電子等多門學科。通常情況，逆變焊機中的逆變式弧焊電源使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)作為大功率開關切換器件。
[0003]一般而言，IGBT器件自身在過流或者過載的情況下將被損壞，又由于在焊接領域內，焊機工作需要大電流，并且IGBT需要工作在直流場合，顯然，IGBT無法承受過流、過載情況。現有的保護方法為限制原邊電流，但對于瞬間IGBT過流或過載時無法及時檢測，從而難以保護IGBT。針對IGBT的驅動及開機通電時IGBT主回路是否存在過流、過載情況，以及驅動控制波形的電壓或時序異常時，都無法保護IGBT，從而使IGBT損壞或爆炸，這樣不但增加成本，還存在嚴重的安全隱患。
實用新型內容
[0004]基于此，本實用新型提供一種IGBT保護電路。
[0005]本實用新型所述的IGBT保護電路，包括IGBT主回路信號檢測電路、驅動信號檢測電路、驅動信號拉低電路；所述IGBT主回路信號檢測電路與所述驅動信號檢測電路相連接，所述驅動信號拉低電路與所述IGBT主回路信號檢測電路和驅動信號檢測電路相連接；
[0006]所述IGBT主回路信號檢測電路，用于檢測IGBT主回路工作過程中的信號情況，并對該信號的異常狀態做出判定；
[0007]所述驅動信號檢測電路，用于檢測驅動信號的工作狀態；
[0008]所述驅動信號拉低電路，在所述驅動信號檢測電路檢測到驅動處于工作狀態的驅動信號，及所述IGBT主回路信號檢測電路檢測到的IGBT主回路出現異常的情況下，拉低驅動信號。
[0009]作為其中一個實施例，所述IGBT保護電路，還包括與所述IGBT主回路信號檢測電路和驅動信號檢測電路相連接的驅動控制信號拉低電路；
[0010]所述驅動信號拉低電路，在所述驅動信號檢測電路檢測到驅動處于工作狀態的驅動信號，及所述IGBT主回路信號檢測電路檢測到的IGBT主回路出現異常的情況下，拉低驅動控制信號。
[0011]作為其中一個實施例，所述IGBT主回路信號檢測電路，包括比較電路；
[0012]所述比較電路，用于將采集到的IGBT主回路工作信號與標準電壓進行比較，進一步判定IGBT主回路工作狀態是否異常。
[0013]作為其中一個實施例，所述比較電路，包括壓降元件、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第一比較器；
[0014]所述壓降元件的一端與IGBT主回路相連接，另一端與第七電阻及第一比較器輸入端的第一端相連接，所述第七電阻另一端與高電平相連接，所述第八電阻一端與高電平相連接，另一端與第一比較器輸入端的第二端及第九電阻的一端相連接，所述第九電阻的另一端接地。
[0015]作為其中一個實施例，所述IGBT主回路信號檢測電路，還包括第十電阻、第五電阻、第一三極管；
[0016]所述第十電阻的一端與比較電路相連接，另一端與第一三極管的基極相連接，所述第五電阻的一端與高電平相連接，另一端分別與第一三極管的發射極、驅動信號檢測電路、驅動控制信號拉低電路及驅動信號拉低電路相連接，所述第一三極管的集電極接地。
[0017]作為其中一個實施例，所述壓降元件為至少一個二極管。
[0018]作為其中一個實施例，所述驅動信號檢測電路，包括第六電阻、第十一電阻、第二三極管；
[0019]所述第六電阻一端與高電平相連接，另一端與第二三極管的發射極、IGBT主回路信號檢測電路、驅動控制信號拉低電路及驅動信號拉低電路相連接，所述第二三極管的基極與第十一電阻相連接，集電極接地，所述第十一電阻的另一端與IGBT的驅動電路相連接。
[0020]作為其中一個實施例，所述驅動控制信號拉低電路，包括第一光電耦合器、第一電阻、第二電阻；
[0021]所述第一光電耦合器包括四個接線端，其第一端與第一電阻的一端相連接，第二端接地，第三端與第二電阻的一端相連接，第四端與驅動控制電路相連接，所述第一電阻的另一端分別與驅動信號拉低電路、驅動信號檢測電路及IGBT主回路信號檢測電路相連接，所述第二電阻的另一端接地。
[0022]作為其中一個實施例，所述驅動信號拉低電路，包括第二光電耦合器、第三電阻、第四電阻；
[0023]所述第二光電耦合器包括四個接線端，其第一端與第三電阻的一端相連接，第二端接地，第三端與第四電阻的一端相連接，第四端與驅動電路相連接，所述第三電阻的另一端分別與驅動控制信號拉低電路、驅動信號檢測電路及IGBT主回路信號檢測電路相連接，所述第四電阻的另一端接地。
[0024]作為其中一個實施例，所述IGBT保護電路，還包括用于提示IGBT主回路工作異常的指示燈，所述指示燈為發光二極管，其正極分別與驅動信號拉低電路、驅動控制信號拉低電路相連接，其負極分別與驅動信號檢測電路、IGBT主回路信號檢測電路相連接。
[0025]與傳統的技術相比，本實用新型針對焊機電源控制開關IGBT提供了一種IGBT保護電路，分別通過所述IGBT主回路信號檢測電路及驅動信號檢測電路，針對開機通電時IGBT主回路是否存在過流、過載情況，以及IGBT驅動控制波形的電壓或時序異常情況，進行實時檢測；當IGBT主回路存在過流、過載情況，或者IGBT驅動信號的電壓或時序出現異常情況，分別通過驅動信號拉低電路或者驅動控制信號拉低電路拉低IGBT的驅動信號及驅動控制信號，從而有效保護IGBT，避免其被損壞或爆炸。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型所述的IGBT保護電路在IGBT控制電路中的原理框圖；
[0027]圖2為本實用新型所述的IGBT保護電路的電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為更進一步闡述本實用新型所采取的技術手段及取得的效果，下面結合附圖及較佳實施例，對本實用新型的技術方案，進行清楚和完整的描述。
[0029]如圖1所示，驅動控制電路用于控制驅動電路的工作狀態，驅動電路用于控制IGBT主回路的工作狀態，本實用新型所述的IGBT保護電路需要采集驅動電路、IGBT主回路的工作情況，在IGBT出現異常時，對驅動控制電路及驅動電路做出拉低控制。
[0030]如圖2所示，本實用新型所述的IGBT保護電路100，包括IGBT主回路信號檢測電路130、驅動信號檢測電路140、驅動控制信號拉低電路110和驅動信號拉低電路120 二者至少其一；所述IGBT主回路信號檢測電路130，用于檢測IGBT主回路工作過程中的信號情況，并對該信號的異常狀態做出判定；所述驅動信號檢測電路140，用于檢測驅動信號的工作狀態；所述驅動控制信號拉低電路110，用于根據所述驅動信號檢測電路140檢測到的驅動的工作狀態，及所述IGBT主回路信號檢測電路130檢測到的IGBT主回路信號情況，拉低驅動控制信號；所述驅動信號拉低電路120，用于根據所述驅動信號檢測電路140檢測到的驅動的工作狀態，及所述IGBT主回路信號檢測電路130檢測到的IGBT主回路信號情況，拉低驅動信號。由于驅動控制信號用于控制驅動電路的工作狀態，而驅動電路進一步控制IGBT主回路的工作狀態，故當IGBT主回路出現異常時，在驅動控制信號和驅動信號二者其一被拉低，即能夠達到控制IGBT主回路停止工作的目的。
[0031]如圖2所示，作為其中一個實施例，所述IGBT主回路信號檢測電路130，包括比較電路；所述比較電路，用于將采集到的IGBT主回路工作信號與標準電壓進行比較，進一步判定IGBT主回路工作狀態是否異常。所述比較電路，包括壓降元件、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第一比較器U1 ;所述壓降元件的一端與IGBT主回路相連接，另一端與第七電阻R7及第一比較器U1輸入端的第一端相連接，所述第七電阻R7另一端與高電平相連接，所述第八電阻R8 —端與高電平相連接，另一端與第一比較器U1輸入端的第二端及第九電阻&的一端相連接，所述第九電阻R9的另一端接地。在該實施例中，所述壓降元件為至少一個二極管，二極管的數量根據第一比較器Ul輸入端需要的電壓情況確定；此處第二二極管D2與第三二極管D3的作用為:在IGBT導通的情況下，第二二極D2、第三二極管D3及IGBT的發射極與集電極之間的導通電壓，為比較器U1第一輸入端的電位，當然可以通過其它電子元器件作為壓降元件，來實現第二二極管D2、第三二極管D3的功能。當IGBT正常工作，其處于導通狀態，比較電路中的第一比較器U1的I腳電位為第二二極D2、第三二極管D3及IGBT的發射極與集電極之間的導通電壓，該電壓與第七電阻R7和第八電阻R8組成的分壓電路的電壓進行比較，第一比較器U1輸出端輸出低電平；當IGBT不工作，其處于非導通狀態，比較電路中的第一比較器U1的I腳電位為VDD，該電壓與第七電阻R7和第八電阻R8組成的分壓電路的電壓進行比較，第一比較器U1輸出端輸出高電平；所述的比較電路，以此判定IGBT主回路的工作狀態及是否存在異常情況。
[0032]如圖2所示，作為其中一個實施例，所述IGBT主回路信號檢測電路130，還包括第十電阻Rh)、第五電阻&、第一三極管Q1 ;所述第十電阻Rltl的一端與比較電路相連接，另一端與第一三極管Q1的基極相連接，所述第五電阻R5的一端與高電平相連接，另一端分別與第一三極管％的發射極、驅動信號檢測電路140、驅動控制信號拉低電路110及驅動信號拉低電路120相連接，所述第一三極管Q1的集電極接地。在該實施例中，IGBT主回路信號檢測電路130，實時采集IGBT主回路的工作信號，當IGBT正常工作，其處于導通狀態，所述IGBT主回路信號檢測電路130中的比較電路輸出低電平，所述第一三極管Q1導通；當IGBT不工作時，其處于非導通狀態，所述IGBT主回路信號檢測電路130中的比較電路輸出高電平，所述第一三極管Q1不導通；當IGBT主回路工作過程中出現過載或者短路時，所述IGBT主回路信號檢測電路130中的比較電路由原來輸出低電平變為輸出高電平，進一步所述第一三極管Q1由導通狀態變為不導通狀態，通過所述第一三極管Q1的導通狀態變化，來檢測IGBT主回路的工作過程中是否會出現異常情況。
[0033]如圖2所示，作為其中一個實施例，所述驅動信號檢測電路140，包括第六電阻R6、第十一電阻Rn、第二三極管Q2 ;所述第六電阻R6 —端與高電平相連接，另一端與第二三極管Q2的發射極、IGBT主回路信號檢測電路130、驅動控制信號拉低電路110及驅動信號拉低電路120相連接，所述第二三極管Q2的基極與第十一電阻R11相連接，集電極接地，所述第十一電阻R11的另一端與IGBT的驅動電路相連接。在該實施例中，所述驅動信號檢測電路140中的第二三極管Q2的基極，通過第十一電阻R11與驅動電路相連接，對驅動電路的工作狀態進行采集，當驅動電路工作時，由于第二三極管Q2的基極為高電位，故所述第二三極管Q2不導通；同理，當驅動電路停止工作時，所述第二三極管Q2導通；所述驅動信號檢測電路140，以此來實時檢測驅動電路的工作狀態。
[0034]如圖2所示，作為其中一個實施例，所述驅動控制信號拉低電路110，包括第一光電率禹合器U21t!、第一電阻R1、第二電阻R2 ;所述第一光電I禹合器U210包括四個接線端,其第一端與第一電阻R1的一端相連接，第二端接地，第三端與第二電阻R2的一端相連接，第四端與驅動控制電路相連接，所述第一電阻&的另一端分別與驅動信號拉低電路120、驅動信號檢測電路140及IGBT主回路信號檢測電路130相連接，所述第二電阻R2的另一端接地。在該實施例中，所述驅動控制信號拉低電路110，用于拉低驅動控制信號的電位，所述驅動控制信號用于控制驅動電路的工作狀態，當所述驅動信號檢測電路140及IGBT主回路信號檢測電路130，檢測到IGBT主回路出現異常時，所述驅動控制信號拉低電路110中的第一光電率禹合器U21t!導通,其中分別與第一光電稱合器U21tl的1、2腳相連接的發光二極管,感應與第一光電耦合器U210的3、4相連接的三極管導通，此時驅動控制信號直接通過第二電阻R2接地，不再控制驅動電路工作，進一步不再控制IGBT主回路工作，從而保護IGBT。
[0035]如圖2所示，作為其中一個實施例，所述驅動信號拉低電路120，包括第二光電耦合器U2tl9、第三電阻R3、第四電阻R4 ;所述第二光電耦合器U209包括四個接線端，其第一端與第三電阻&的一端相連接，第二端接地，第三端與第四電阻R4的一端相連接，第四端與驅動電路相連接，所述第三電阻&的另一端分別與驅動控制信號拉低電路110、驅動信號檢測電路140及IGBT主回路信號檢測電路130相連接，所述第四電阻日的另一端接地。在該實施例中，所述驅動信號拉低電路120，用于拉低驅動信號的電位，所述驅動信號用于控制IGBT主回路的工作狀態，當所述驅動信號檢測電路140及IGBT主回路信號檢測電路130，檢測到IGBT主回路出現異常時，所述驅動信號拉低電路120中的第二光電耦合器U2tl9導通，其中分別與第二光電稱合器U209的1、2腳相連接的發光二極管,感應與第二光電稱合器U2tl9的3、4相連接的三極管導通，此時驅動信號直接通過第四電阻R4接地，不再控制IGBT主回路工作，從而保護IGBT。
[0036]如圖2所示，作為其中一個實施例，所述IGBT保護電路100，還包括用于提示IGBT主回路工作異常的指示燈，所述指示燈為發光二極管D1，其正極分別與驅動信號拉低電路120、驅動控制信號拉低電路110相連接，其負極分別與驅動信號檢測電路140、IGBT主回路信號檢測電路130相連接。在該實施例中，所述發光二極管D1S置在機器外面，或者設置在機器面板上，以使得操作人員易于觀察，當驅動信號拉低電路120、驅動控制信號拉低電路110 二者至少其一工作時，發光二極管將產生光線指示，以便操作人員及時進行相應的操作。
[0037]如圖2所示，對本實用新型所述的IGBT保護電路的工作流程介紹如下:當機器通電后，第二三極管Q2的基極檢測驅動電路未工作，也即沒有驅動信號時，IGBT主回路不工作，由于此時第二三極管Q2的基極為低電位，故第二三極管Q2不導通；通過第十二電阻R12相連接的IGBT不工作，第一比較器U1的I腳電位上升到VDD，與第一比較器U1的2腳電壓做比較，此時第一比較器U1的輸出端輸出高電位,第一三極管Q1不導通,使第一光電I禹合器U210與第二光電耦合器U209不導通，也即不對驅動控制信號和驅動信號進行拉低。當第二三極管Q2的基極檢測到有驅動信號時，IGBT主回路正常工作，即IGBT導通，第一比較器U1的I腳電位變成IGBT的集電極與發射極之間的電壓和第二 /三二極管仏和隊的導通壓降，此時與第一比較器U1的2腳電壓比較,使第一比較器U1輸出端輸出低電位,第一三極管Q1導通；又由于驅動電路出于工作狀態，故第二三極管Q2的基極為高電位，從而第二三極管92不導通，使第一光電耦合器U210與第二光電耦合器U209不導通，也即不對驅動控制信號和驅動信號進行拉低。在驅動電路工作的前提下，當IGBT工作過程中出現過載或短路時，第一比較器U1的I腳電位隨著流經IGBT電流增大而增大，當上升到比第一比較器U1的2腳電位高時，第一比較器U1的輸出端輸出高電位,第一三極管Q1不導通，同時由于驅動電路在正常工作，第二三極管Q2的基極檢測到有驅動信號，其基極為高電位，第二三極管Q2不導通，VDD通過第五電阻R5與第六電阻R6使第一光電稱合器U210與第二光電稱合器U209導通工作,拉低驅動信號和驅動控制信號，保護IGBT，同時發光二極管D1發光提醒用戶機器異常。
[0038]本實用新型所述的IGBT保護電路，通過所述IGBT主回路信號檢測電路，實時檢測IGBT主回路中IGBT的工作狀態，通過驅動信號檢測電路，實時采集驅動信號狀態，并在IGBT正常過程中檢測是否存在過流、過載情況，及驅動控制信號是否存在電壓或時序異常情況。當IGBT主回路存在過流、過載情況，或者IGBT驅動信號的電壓或時序出現異常情況時，分別通過驅動信號拉低電路或者驅動控制信號拉低電路拉低IGBT的驅動信號及驅動控制信號，從而有效保護IGBT。通過所述的發光二極管作為指示燈，提醒操作人員IGBT工作出現異常，以避免其被損壞或爆炸。
[0039]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種IGBT保護電路，其特征在于，包括IGBT主回路信號檢測電路、驅動信號檢測電路、驅動信號拉低電路；所述IGBT主回路信號檢測電路與所述驅動信號檢測電路相連接，所述驅動信號拉低電路與所述IGBT主回路信號檢測電路和驅動信號檢測電路相連接； 所述IGBT主回路信號檢測電路，用于檢測IGBT主回路工作過程中的信號情況，并對該信號的異常狀態做出判定； 所述驅動信號檢測電路，用于檢測驅動信號的工作狀態； 所述驅動信號拉低電路，在所述驅動信號檢測電路檢測到驅動處于工作狀態的驅動信號，及所述IGBT主回路信號檢測電路檢測到的IGBT主回路出現異常的情況下，拉低驅動信號。
2.根據權利要求1所述的IGBT保護電路，其特征在于，所述IGBT保護電路，還包括與所述IGBT主回路信號檢測電路和驅動信號檢測電路相連接的驅動控制信號拉低電路； 所述驅動信號拉低電路，在所述驅動信號檢測電路檢測到驅動處于工作狀態的驅動信號，及所述IGBT主回路信號檢測電路檢測到的IGBT主回路出現異常的情況下，拉低驅動控制信號。
3.根據權利要求1所述的IGBT保護電路，其特征在于，所述IGBT主回路信號檢測電路，包括比較電路； 所述比較電路，用于將采集到的IGBT主回路工作信號與標準電壓進行比較，進一步判定IGBT主回路工作狀態是否異常。
4.根據權利要求3所述的IGBT保護電路，其特征在于，所述比較電路，包括壓降元件、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第一比較器； 所述壓降元件的一端與IGBT主回路相連接，另一端與第七電阻及第一比較器輸入端的第一端相連接，所述第七電阻另一端與高電平相連接，所述第八電阻一端與高電平相連接，另一端與第一比較器輸入端的第二端及第九電阻的一端相連接，所述第九電阻的另一端接地。
5.根據權利要求3所述的IGBT保護電路，其特征在于，所述IGBT主回路信號檢測電路，還包括第十電阻、第五電阻、第一三極管； 所述第十電阻的一端與比較電路相連接，另一端與第一三極管的基極相連接，所述第五電阻的一端與高電平相連接，另一端分別與第一三極管的發射極、驅動信號檢測電路、驅動控制信號拉低電路及驅動信號拉低電路相連接，所述第一三極管的集電極接地。
6.根據權利要求4所述的IGBT保護電路，其特征在于，所述壓降元件為至少一個二極管。
7.根據權利要求1所述的IGBT保護電路，其特征在于，所述驅動信號檢測電路，包括第六電阻、第十一電阻、第二三極管； 所述第六電阻一端與高電平相連接，另一端與第二三極管的發射極、IGBT主回路信號檢測電路、驅動控制信號拉低電路及驅動信號拉低電路相連接，所述第二三極管的基極與第十一電阻相連接，集電極接地，所述第十一電阻的另一端與IGBT的驅動電路相連接。
8.根據權利要求2所述的IGBT保護電路，其特征在于，所述驅動控制信號拉低電路，包括第一光電稱合器、第一電阻、第二電阻； 所述第一光電耦合器包括四個接線端，其第一端與第一電阻的一端相連接，第二端接地，第三端與第二電阻的一端相連接，第四端與驅動控制電路相連接，所述第一電阻的另一端分別與驅動信號拉低電路、驅動信號檢測電路及IGBT主回路信號檢測電路相連接，所述第二電阻的另一端接地。
9.根據權利要求1所述的IGBT保護電路，其特征在于，所述驅動信號拉低電路，包括第二光電耦合器、第三電阻、第四電阻； 所述第二光電耦合器包括四個接線端，其第一端與第三電阻的一端相連接，第二端接地，第三端與第四電阻的一端相連接，第四端與驅動電路相連接，所述第三電阻的另一端分別與驅動控制信號拉低電路、驅動信號檢測電路及IGBT主回路信號檢測電路相連接，所述第四電阻的另一端接地。
10.根據權利要求1所述的IGBT保護電路，其特征在于，所述IGBT保護電路，還包括用于提示IGBT主回路工作異常的指示燈，所述指示燈為發光二極管，其正極分別與驅動信號拉低電路、驅動控制信號拉低電路相連接，其負極分別與驅動信號檢測電路、IGBT主回路信號檢測電路相連接。
【文檔編號】H03K17/567GK204145443SQ201420639362
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月29日 優先權日:2014年10月29日
【發明者】舒振宇, 萬文海 申請人:上海滬工焊接集團股份有限公司