一種igbt模塊過溫保護電路的製作方法
2023-06-01 04:19:26
專利名稱：一種igbt模塊過溫保護電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電力技術領域，特別是涉及一種IGBT模塊過溫保護電路。
技術背景
IGBT因其既有功率MOSFET易於驅動、控制簡單、開關頻率高的優點，又有功率晶 體管的導通電壓低，通態電流大的優點而在電力電子行業中廣泛使用，而IGBT模塊損壞的 主要原因之一是長時間結溫過高而導致的損壞，所以在其過溫時應對其進行保護。
目前，IGBT模塊過溫保護的通用的做法是在安裝IGBT模塊的散熱器表面安裝溫 度傳感器檢測散熱器表面溫度Ts，根據模塊熱阻或者經驗推算IGBT的結溫Tj以設定過溫 保護的門檻值，當過溫發生時由軟體封鎖IGBT的脈衝信號以關斷IGBT使其停止工作。但 散熱器表面與IGBT模塊基板之間的熱阻在組裝過程中將會產生較大的不一致性，而溫度 傳感器的測試點也可能因外界的條件導致不是散熱器的最高溫度點，以上兩點都可能直接 導致根據測試點溫度推算的IGBT結溫與實際結溫相差太大而使保護功能工作不正常。
近年IGBT —些新封裝結構的模塊中，內部封裝有溫度傳感器(NTC)，它可 以有效地檢測功率模塊的穩態殼溫(Tc)。模塊內封裝的NTC參數完全相同。將用於測量 模塊殼溫的溫度傳感器直接封裝在模塊內的陶瓷基板(DCB)上，可以大大簡化模塊殼溫Tc 的測量過程，並因其封裝在模塊內部，一致性很高，所以使殼溫Tc推算出的結溫Tj準確度 大大提高。但根據EN50178的要求，必須滿足可能出現的任何故障期間保持安全隔離。由 於IGBT模塊內NTC可能暴露在高壓下(例如短路期間或模塊燒毀後)，用戶還須從外部 進行安全隔離。現在通行做法是將溫度轉化為模擬信號用線性光耦隔離後送到邏輯控制部 分，由軟體判斷溫度狀態進行保護。而線性光耦的成本較高，不適於大批量使用。發明內容
本發明的目的在於避免現有技術中的不足之處而提供一種IGBT模塊過溫保護電路。
本發明的目的通過以下技術措施實現。
一種IGBT模塊過溫保護電路，包括三端可調分流基準源TL431、電阻Rl — R9、負 溫度係數電阻溫度傳感器RT、LM324N運算放大器U1A、U1B、U1C、U1D、電容Cl和C2 ；Rl和R2公共端接+ 15V，Rl的另一端接TL431的負極、RT的一端和UlC的正相輸入 端，TL431的正極接地並接R4的一端，R4的另一端和RT的另一端共同接TL431的調節端， R2的另一端與R3的公共端接UlA的正相輸入端，R3的另一端接地，UlA的反相輸入端與 UlA的輸出端接R5的一端，R5的另一端接R6的一端和UlB的正相輸入端，R6的另一端接 UlB的輸出端和UlD的反相輸入端，UlB的反相輸入端接R7的一端，R7的另一端接UlC的 輸出端和反相輸入端；UlD的正電源端接R8的一端和Cl的一端，R8的另一端接+ 15V，Cl的另一端接UlD 的輸出端，UlD的正相輸入端接地；UlD的負電源端接R9的一端和C2的一端，R9的另一端3接一 15V，C2的另一端接UlD的輸出端。
本發明利用IGBT模塊內部封裝的溫度傳感器溫度檢測準確的優點，又克服了通 常做法中增加的線性光耦成本較高不合適大批量使用的缺陷，相比在散熱器表面安裝溫 度傳感器來進行過溫保護的做法，在不過多增加成本的情況下大大提高了過溫保護的準確 性。並在不因增加線性光耦隔離而導致成本大幅增加的情況下，利用IGBT模塊內部溫度傳 感器採樣IGBT殼溫Tc，在準確的溫度下進行過溫保護。
利用附圖對本發明做進一步說明，但附圖中的內容不構成對本發明的任何限制。
圖1是本發明的IGBT模塊過溫保護電路的一個實施例的電路圖。
圖2是本發明的IGBT模塊過溫保護電路的一個實施例採用的溫度傳感器的電阻 與溫度曲線圖。
具體實施方式
結合以下實施例對本發明作進一步說明。
本發明的IGBT模塊過溫保護電路的一個實施例如圖1所示，包括三端可調分流基 準源TL431、電阻Rl - R9、負溫度係數電阻溫度傳感器RT、LM324N運算放大器U1A、U1B、 U1C、U1D、電容 Cl 和 C2。
Rl和R2公共端接+ 15V，R1的另一端接TL431的負極、RT的一端和UlC的正相輸 入端，TL431的正極接地並接R4的一端，R4的另一端和RT的另一端共同接TL431的調節 端，R2的另一端與R3的公共端接UlA的正相輸入端，R3的另一端接地，UlA的反相輸入端 與UlA的輸出端接R5的一端，R5的另一端接R6的一端和UlB的正相輸入端，R6的另一端 接UlB的輸出端和UlD的反相輸入端，UlB的反相輸入端接R7的一端，R7的另一端接UlC 的輸出端和反相輸入端。
UlD的正電源端接R8的一端和Cl的一端，R8的另一端接+ 15V，Cl的另一端接 UlD的輸出端，UlD的正相輸入端接地；UlD的負電源端接R9的一端和C2的一端，R9的另 一端接一 15V，C2的另一端接UlD的輸出端。
參考圖1和圖2，TL431和Rl，Rt, R4組成的穩壓電路將Rt的阻值轉化為①點的電 壓Vi ；R2與R3分壓後得到②點電壓Vref ；Vi與Vref分別通過UlC和UlA的電壓跟隨器隔 離後作為UlB和R5，R6，R7組成的遲滯比較器的輸入電壓和參考電壓，遲滯比較器的電壓下 限和回差由Vref，R5，R6決定，UlD作為裝置的輸出電路；R8，R9，Cl，C2作為運放的供電電 源電路。
當溫度傳感器溫度超過設定值上限時，Vi就低於下限門檻，UlB翻轉輸出低電平 通過UlD與地作比較，UlD輸出LOCK信號為+15V，可直接用於封鎖IGBT脈衝信號的傳輸； 當溫度傳感器溫度低於溫度回差點時，Vi就超過電壓回差點，UlB翻轉輸出高電平通過UlD 與地作比較，UlD輸出LOCK信號為-15V，可取消封鎖IGBT脈衝信號的傳輸。
LOCK信號還可作為過溫狀態信號，通過驅動部分原有的非線性光耦反饋至邏輯控 制部分。
通過該電路，即可不通過光耦達到利用IGBT模塊內部溫度傳感器來對IGBT模塊進行過溫保護的功能。
最後應當說明的是，以上實施例僅用於說明本發明的技術方案而非對本發明保護 範圍的限制，儘管參照較佳實施例對本發明作了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理 解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和 範圍。
權利要求
1. 一種IGBT模塊過溫保護電路，其特徵在於包括三端可調分流基準源TL431、電阻 Rl - R9、負溫度係數電阻溫度傳感器RT、LM324N運算放大器U1A、U1B、U1C、U1D、電容Cl和 C2 ；Rl和R2公共端接+ 15V，Rl的另一端接TL431的負極、RT的一端和UlC的正相輸入 端，TL431的正極接地並接R4的一端，R4的另一端和RT的另一端共同接TL431的調節端， R2的另一端與R3的公共端接UlA的正相輸入端，R3的另一端接地，UlA的反相輸入端與 UlA的輸出端接R5的一端，R5的另一端接R6的一端和UlB的正相輸入端，R6的另一端接 UlB的輸出端和UlD的反相輸入端，UlB的反相輸入端接R7的一端，R7的另一端接UlC的 輸出端和反相輸入端；UlD的正電源端接R8的一端和Cl的一端，R8的另一端接+ 15V，Cl的另一端接UlD 的輸出端，UlD的正相輸入端接地；UlD的負電源端接R9的一端和C2的一端，R9的另一端 接一 15V，C2的另一端接UlD的輸出端。
全文摘要
一種IGBT模塊過溫保護電路，包括三端可調分流基準源TL431、電阻R1－R9、負溫度係數電阻溫度傳感器RT、LM324N運算放大器U1A、U1B、U1C、U1D、電容C1和C2。本發明利用IGBT模塊內部封裝的溫度傳感器溫度檢測準確的優點，又克服了通常做法中增加的線性光耦成本較高不合適大批量使用的缺陷，相比在散熱器表面安裝溫度傳感器來進行過溫保護的做法，在不過多增加成本的情況下大大提高了過溫保護的準確性。並在不因增加線性光耦隔離而導致成本大幅增加的情況下，利用IGBT模塊內部溫度傳感器採樣IGBT殼溫Tc，在準確的溫度下進行過溫保護。
文檔編號H02H7/20GK102035191SQ201010608899
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者蔡暘正 申請人:廣東易事特電源股份有限公司