[实用新型]一种中、高压大功率IGBT的低成本短路检测电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电路保护领域，特别是涉及一种变频器短路检测电路。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

在变频器中，IGBT是非常关键的器件，必须对其做全方位的保护。而IGBT的短路保护更是重中之重。变频器短路发生时，通常都伴随着严重设备故障、误操作，极可能造成设备损坏或者人身伤亡事故。而IGBT的短路保护正是避免这种后果的最好方法之一。

随着3300V以上大容量的IGBT的普及，IGBT在中高压的变频器上应用越来越多。传统上采用的IGBT短路检测方法一般采用的是检测IGBT的饱和导通压降Vcesat的方法。但是由于高压IGBT本身的特性，Vcesat受IGBT栅极电压Vge、IGBT导通电流IC、温度以及IGBT导通、关断时间的影响，变化较大。传统的短路检测方法存在着诸如检测阀值不易更改、易误报、成本过高等缺点，给产品竞争力带来了不利的影响。

发明内容

发明目的：提供一种中、高压大功率IGBT的低成本短路检测电路，使之具有器件少、成本低、可靠性高、短路检测动作阀值方便可调、延迟时间方便可调等优点。

技术方案：一种中、高压大功率IGBT的低成本短路检测电路，包括IGBT-driver极、IGBT-C极、IGBT-G极、IGBT-fault极、稳压二极管D22、电阻R33、电容C22、NPN三极管Q18、PNP三极管Q17、直流稳压60Vdc、三极管Q11、二极管D1、二极管D2、二极管D20、二极管D19、二极管D25、电阻R45、电阻R20、电容C30，其特征在于，PNP三极管Q17控制60Vdc通过电阻R33给电容C22充电，实现对Vcesat的检测；通过二极管D22设定短路保护阀值Vs，为适应高压IGBT，此阀值设为40V～55V；通过更改稳压管D22的稳压值即可使之适应不同电压、功率等级的IGBT；通过电阻R33对电容C22充电至短路保护阀值来设定延迟时间，调整电阻R33、电容C22即可调整短路持续时间；

当IGBT-driver为高电平时（一般为+15V），NPN三极管Q18导通，为PNP三极管Q17提供导通条件，直流稳压60Vdc通过电阻R33对电容C22充电；如果此时IGBT没有发生短路，集电极与发射极的导通压降Vce很快会降低至饱和导通压降Vcesat，而电容C22上的电压通过二极管D20、D19被钳位在Vcesat电压，远达不到短路保护阀值，此时，检测出IGBT未发生短路；

如果IGBT发生短路，此时极大的电流将流过IGBT-C极，IGBT的Vce电压迅速升高；当Vce电压升至短路保护阀值Vs时，电容C22两端电压也由Vcesat电压通过电阻R33充电至Vs电压，此时稳压管D22被击穿，三极管Q11导通；通过二极管D1拉低IGBT的栅极电压Vge，使IGBT关断；通过二极管D2输出低电平，向控制器报出IGBT短路信号；电容C22由Vcesat电压通过电阻R33充电至Vs电压的充电时间决定了IGBT短路的持续时间；此时，检测出IGBT发生短路；

当IGBT-driver为低时（一般为-10V），电容C22通过二极管D25、电阻R20放电，为下一次充电做准备；电容C30用于为防止电压尖峰干扰；为了限制电容C22电压受Vce电压变化过大的影响，电阻R45用于限制电容C22通过二极管D20、D19的电流。

本实用新型的优点和有益效果：此电路全部采用分立器件完成，具有可靠性高、抗干扰能力强、成本低廉、适应能力强的优点；而且更改稳压管D22的稳压值即可使之适应不同电压、功率等级的IGBT；调整电阻R33、电容C22即可调整短路持续时间，从而可以灵活的应用在不同电压、功率等级的IGBT上。

附图说明

图1是本实用新型电路示意图；

图2是本实用新型检测波形示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。