一種中、高壓大功率IGBT的低成本短路檢測電路制造技術

本實用新型專利技術公開了一種中、高壓大功率IGBT的低成本短路檢測電路，其特征在于，PNP三極管Q17控制60Vdc通過電阻R33給電容C22充電，實現對Vcesat的檢測；通過二極管D22設定短路保護閥值Vs，通過更改穩壓管D22的穩壓值即可使之適應不同電壓、功率等級的IGBT；通過電阻R33對電容C22充電至短路保護閥值來設定延遲時間，調整電阻R33、電容C22即可調整短路持續時間；本實用新型專利技術具有器件少、成本低、可靠性高、短路檢測動作閥值方便可調、延遲時間方便可調等優點。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

一種中、高壓大功率IGBT的低成本短路檢測電路
本技術屬于電路保護領域，特別是涉及一種變頻器短路檢測電路。
技術介紹
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管，是由 BJT (雙極型三極管)和MOS (絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件， 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。在變頻器中，IGBT是非常關鍵的器件，必須對其做全方位的保護。而IGBT的短路保護更是重中之重。變頻器短路發生時，通常都伴隨著嚴重設備故障、誤操作，極可能造成設備損壞或者人身傷亡事故。而IGBT的短路保護正是避免這種后果的最好方法之一。隨著3300V以上大容量的IGBT的普及，IGBT在中高壓的變頻器上應用越來越多。 傳統上采用的IGBT短路檢測方法一般采用的是檢測IGBT的飽和導通壓降Vcesat的方法。 但是由于高壓IGBT本身的特性，Vcesat受IGBT柵極電壓Vge、IGBT導通電流1C、溫度以及IGBT導通、關斷時間的影響，變化較大。傳統的短路檢測方法存在著諸如檢測閥值不易更改、易誤報、成本過高等缺點，給產品競爭力帶來了不利的影響。
技術實現思路
專利技術目的提供一種中、高壓大功率IGBT的低成本短路檢測電路，使之具有器件少、成本低、可靠性高、短路檢測動作閥值方便可調、延遲時間方便可調等優點。技術方案一種中、高壓大功率IGBT的低成本短路檢測電路，包括IGBT-driver 極、IGBT-C極、IGBT-G極、IGBT-fault極、穩壓二極管D22、電阻R33、電容C22、NPN三極管 Q18、PNP三極管Q17、直流穩壓60Vdc、三極管Q11、二極管D1、二極管D2、二極管D20、二極管D19、二極管D25、電阻R45、電阻R20、電容C30，其特征在于，PNP三極管Q17控制60Vdc 通過電阻R33給電容C22充電，實現對Vcesat的檢測；通過二極管D22設定短路保護閥值 Vs，為適應高壓IGBT，此閥值設為40V 55V ;通過更改穩壓管D22的穩壓值即可使之適應不同電壓、功率等級的IGBT ;通過電阻R33對電容C22充電至短路保護閥值來設定延遲時間，調整電阻R33、電容C22即可調整短路持續時間；當IGBT-driver為高電平時(一般為+15V)，NPN三極管Q18導通，為PNP三極管 Q17提供導通條件，直流穩壓60Vdc通過電阻R33對電容C22充電；如果此時IGBT沒有發生短路，集電極與發射極的導通壓降Vce很快會降低至飽和導通壓降Vcesat，而電容C22上的電壓通過二極管D20、D19被鉗位在Vcesat電壓，遠達不到短路保護閥值，此時，檢測出 IGBT未發生短路；如果IGBT發生短路，此時極大的電流將流過IGBT-C極，IGBT的Vce電壓迅速升高；當Vce電壓升至短路保護閥值Vs時，電容C22兩端電壓也由Vcesat電壓通過電阻R33 充電至Vs電壓，此時穩壓管D22被擊穿，三極管Qll導通；通過二極管Dl拉低IGBT的柵極電壓Vge，使IGBT關斷；通過二極管D2輸出低電平，向控制器報出IGBT短路信號；電容C22由Vcesat電壓通過電阻R33充電至Vs電壓的充電時間決定了 IGBT短路的持續時間； 此時，檢測出IGBT發生短路；當IGBT-driver為低時(一般為-10V)，電容C22通過二極管D25、電阻R20放電， 為下一次充電做準備；電容C30用于為防止電壓尖峰干擾；為了限制電容C22電壓受Vce電壓變化過大的影響，電阻R45用于限制電容C22通過二極管D20、D19的電流。本技術的優點和有益效果此電路全部采用分立器件完成，具有可靠性高、抗干擾能力強、成本低廉、適應能力強的優點；而且更改穩壓管D22的穩壓值即可使之適應不同電壓、功率等級的IGBT ;調整電阻R33、電容C22即可調整短路持續時間，從而可以靈活的應用在不同電壓、功率等級的IGBT上。附圖說明圖I是本技術電路示意圖；圖2是本技術檢測波形示意圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，以下結合附圖和具體實施例對本專利技術進行詳細描述。如圖I所示,一種中、高壓大功率IGBT的低成本短路檢測電路,包括IGBT-driver 極、IGBT-C極、IGBT-G極、IGBT-fault極、穩壓二極管D22、電阻R33、電容C22、NPN三極管 Q18、PNP三極管Q17、直流穩壓60Vdc、三極管Q11、二極管D1、二極管D2、二極管D20、二極管D19、二極管D25、電阻R45、電阻R20、電容C30，其特征在于，Q17控制60Vdc通過電阻R33 給電容C22充電，實現對Vcesat的檢測；通過二極管D22設定短路保護閥值Vs，為適應高壓IGBT，此閥值設為40V 55V，通過電阻R33對電容C22充電至短路保護閥值來設定延遲時間；IGBT可承受短路時間一般為10 μ S。當IGBT-driver為高電平時(一般為+15V)，NPN三極管Q18導通，為PNP三極管 Q17提供導通條件，直流穩壓60Vdc通過電阻R33對電容C22充電；如果此時IGBT沒有發生短路，集電極與發射極的導通壓降Vce很快會降低至飽和導通壓降Vcesat，而電容C22上的電壓通過二極管D20、D19被鉗位在Vcesat電壓，遠達不到短路保護閥值，此時，檢測出 IGBT未發生短路。如果IGBT發生短路，此時極大的電流將流過IGBT-C極，IGBT的Vce電壓迅速升高；當Vce電壓升至短路保護閥值Vs時，電容C22兩端電壓也由Vcesat電壓通過電阻R33 充電至Vs電壓，此時穩壓管D22被擊穿，三極管Qll導通；通過二極管Dl拉低IGBT的柵極電壓Vge，使IGBT關斷；通過二極管D2輸出低電平，向控制器報出IGBT短路信號；電容 C22由Vcesat電壓通過電阻R33充電至Vs電壓的充電時間決定了 IGBT短路的持續時間； 此時，檢測出IGBT發生短路。當IGBT-driver為低時(一般為-10V)，電容C22通過二極管D25、電阻R20放電， 為下一次充電做準備；電容C30用于為防止電壓尖峰干擾；為了限制電容C22電壓受Vce電壓變化過大的影響，電阻R45用于限制電容C22通過二極管D20、D19的電流。在一具體實施例中，如圖2所示實際的檢測波形示意圖中，CHl代表IGBT驅動波形；CH2代表電容C22兩端電壓；當IGBT的Vge即CHl由低電平變為高電平時，IGBT開始導通。此時電容C22開始充電，電容C22電壓充至穩壓管穩壓值時，穩壓管被擊穿，C22電壓被穩壓管鉗位，所以，CH2的電平由低變高，然后恒定。當CH2的電平恒定時表示IGBT短路保護起作用，CHl的Vge變為低電平，表示IGBT關閉。這樣，IGBT發生短路時，就會被保護。另外，為了方便對比測試，IGBT的Vge是對-IOV參考的。所以，Vge的高電平為25V， 短路保護閥值設定為55V ;當短路發生時，C22兩端電壓在14μ S內充電至55V，短路保護電路起作用，將IGBT柵極電壓降低，進而關閉IGBT ;實際的短路持續時間本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種中、高壓大功率IGBT的低成本短路檢測電路，包括IGBT?driver極、IGBT?C極、IGBT?G極、IGBT?fault極、穩壓二極管D22、電阻R33、電容C22、NPN三極管Q18、PNP三極管Q17、直流穩壓60Vdc、三極管Q11、二極管D1、二極管D2、二極管D20、二極管D19、二極管D25、電阻R45、電阻R20、電容C30，其特征在于，PNP三極管Q17控制60Vdc通過電阻R33給電容C22充電，實現對Vcesat的檢測；通過二極管D22設定短路保護閥值Vs，為適應高壓IGBT，此閥值設為40V～55V；通過更改穩壓管D22的穩壓值即可使之適應不同電壓、功率等級的IGBT；通過電阻R33對電容C22充電至短路保護閥值來設定延遲時間，調整電阻R33、電容C22即可調整短路持續時間。

【技術特征摘要】
1.ー種中、高壓大功率IGBT的低成本短路檢測電路，包括IGBT-driver極、IGBT-C極、IGBT-G極、IGBT-fault極、穩壓ニ極管D22、電阻R33、電容C22、NPN三極管Q18、PNP三極管Q17、直流穩壓60Vdc、三極管Q11、ニ極管D1、ニ極管D2、ニ極管D20、ニ極管D19、ニ極管D25、電阻R45、電阻R20、電容C30，其特征在于，PNP三極管Q17控制60Vdc通過電阻R33給電容C22充電，實現對Vcesat的檢測；通過ニ極管D22設定短路保護閥值Vs，為適應高壓IGBT，此閥值設為40V 55V ;通過更改穩壓管D22的穩壓值即可使之適應不同電壓、功率等級的IGBT ;通過電阻R33對電容C22充電至短路保護閥值來設定延遲時間，調整電阻R33、電容C22即可調整短路持續時間。2.如權利要求I所述的中、高壓大功率IGBT的低成本短路檢測電路，其特征在干，當IGBT-driver為高電平吋，NPN三極管Q18導通，為PNP三極管Q17提供導通條件，直流穩壓60Vdc通過電阻R33對電容C22充電；如果此時IGBT沒有發生短路，集電極與發射極的導通壓降Vce很快會降低至飽和導通壓降Vcesat，而電容C22上的電壓通過ニ極管D20、D19被鉗位在Vcesat電壓，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王少伯，李瑞英，
申請(專利權)人：北京合康億盛變頻科技股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：