[发明专利]IGBT过流保护电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种IGBT过流保护电路及方法。

背景技术

电力电子回路的过流可以根据过流回路电感值的大小来进行分类，同时可以按照这种分类对绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar TransistorIGBT)的过电流进行保护。当过流回路电感值较小时，电流上升较快，IGBT退饱和也较迅速；当过流回路电感值较大时，电流上升较慢，IGBT退饱和也较迟缓。但过流回路的电感值是无法预期的，是一个连续变化的过程，如何针对不同电感大小的过流回路进行有效的过流保护是IGBT驱动保护电路设计的难点和关键。

现有的IGBT的过流保护比较单一，大部分依靠模拟电路的动作进行保护，对过流保护的处理不够灵活。只能保护回路电感值较小的过流情况(也称为硬短路)。

发明内容

本发明实施例提供了一种IGBT过流保护电路及方法，以保护过流回路电感值较小的硬短路及过流回路电感值较大的软短路，使得针对不同IGBT的过流保护等级可调、自由灵活。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种IGBT过流保护电路，包括：数字处理电路、电压检测电路及多个模拟比较触发电路；

多个所述模拟比较触发电路的过流反馈输出端均连接至所述数字处理电路的过流反馈输入端，阈值控制输入端连接至所述数字处理电路的数字控制输出端；所述电压检测电路采集IGBT上的饱和压降，并将所述饱和压降分别输入至多个所述模拟比较触发电路；每一所述模拟比较触发电路设置一过流保护阈值，所述数字处理电路根据多个所述模拟比较触发电路反馈的过流反馈触发状况，延迟对应时长向IGBT驱动控制电路发送IGBT关断指令，完成不同等级过流反馈触发状态下的IGBT关断动作。

一实施例中，所述数字处理电路包括：

CPLD数字芯片，设置有JTAG接口、多个过流反馈输入端及多个数字控制输出端；

复位电路，连接所述CPLD数字芯片。

一实施例中，所述电压检测电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一二极管、第二二极管及第一运算放大器；所述第一电阻与第二电阻并联后一端通过所述第一二极管及第三电阻连接至所述第一运算放大器的反向输入端，并通过所述第二二极管连接至IGBT的集电极，另一端连接至所述第一运算放大器的同相输入端及所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端接地；所述第四电阻一端连接在所述第三电阻与所述反向输入端之间，另一端连接所述IGBT的发射极；所述第一运算放大器的反向输入端通过所述第六电阻连接所述第一运算放大器的输出端。

一实施例中，所述模拟比较触发电路包括：电阻阵列、第三二极管、第一电容、第二电容、第七电阻、第八电阻及第二运算放大器；

所述第二运算放大器的同相输入端连接所述第一运算放大器的输出端，通过所述第一电容接地，并通过所述第七电阻连接电源；所述第二运算放大器的反相输入端依次通过所述第三二极管及所述电阻阵列连接至所述数字处理电路上对应的数字控制输出端，通过所述第二电容接地，并通过所述第八电阻连接所述电源；所述第二运算放大器的输出端作为过流反馈输出端连接至所述数字处理电路的过流反馈输入端。

一实施例中，各所述模拟比较触发电路具体用于将所述饱和压降与自身的过流保护阈值进行比较，如果所述饱和压降大于自身的过流保护阈值，所述模拟比较触发电路向所述数字处理电路输出过流反馈触发信号。

一实施例中，所述数字处理电路根据收到过流反馈触发信号对应的各所述模拟比较触发电路的优先级延迟对应时长向IGBT驱动控制电路发送IGBT关断指令。

一实施例中，所述对应时长由查询IGBT技术手册得到。

一实施例中，所述对应时长由所述数字处理电路根据饱和压降、通态电流及热容量计算得到。

为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种IGBT过流保护方法，应用于上述的IGBT过流保护电路，包括：

所述电压检测电路采集IGBT上的饱和压降，并将所述饱和压降发送给多个所述模拟比较触发电路；

各所述模拟比较触发电路将自身的过流保护阈值与所述饱和压降进行比较，如果自身的过流保护阈值小于所述饱和压降，输出过流反馈触发信号；

所述数字处理电路接收至少一所述模拟比较触发电路输出的过流反馈触发信号，延迟对应时长向IGBT驱动控制电路发送IGBT关断指令，完成不同等级过流反馈触发状态下的IGBT关断动作。