一種pwm控制電路的過流驅動保護裝置的製作方法
2023-07-22 02:43:06 1
專利名稱：一種pwm控制電路的過流驅動保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力電子器件的驅動保護電路，特涉及ー種PWM控制電路的過流驅動保護裝置。
背景技術：
現代電力電子器件(P-MOS IGBT)的應用越來越廣，當發生過流時要及時保護，要在很短時間內(〈lOus)，迅速封鎖脈衝輸出，關閉功率器件！否則功率器件將徹底燒毀！由於關斷過快，產生了新的問題！電路中由於有電容電感的存在，過快的關閉將 在功率開關器件兩端產生很高的尖峰電壓，該電壓ー超過器件的耐壓值，該器件也就被擊穿！傳統的技術引入了「慢速關斷」，既在允許的短路時間內採取措施，使控制極電壓由15V較慢地下降，達到過電流時慢速切斷。(參考文獻I第380頁)傳統的各種「慢速關斷」控制電路在開關功率器件端(高壓端)，為隔離，為過流保護，有的高要求就採用「專用驅動模快」，而大多數電路採用簡單實用的脈衝變壓器和光耦門極驅動電路。(參考文獻I第366頁)傳統的各種「慢速關斷」控制電路由於在被隔離端I.要用高壓器件，可靠性降低。2.電路複雜，增加成本。3.每一路要有隔離電源。4.由於光耦原因頻率做不高。這就是大多數產品沒採用的原因！而傳統簡單實用的脈衝變壓器和光耦門極驅動電路根本就不具有過電流時慢速切斷功能！即使檢測出過流，並馬上關閉(硬關斷)，功率開關器件十有八九會被擊穿！中國實用新型專利《功率變換器過流保護器》(申請號CN02239635. 7)所公開的是ー種功率變換器過流保護器，包括電流互感器、電壓比較器、單穩觸發器、雙穩觸發器、PWM控制器，該專利的過流保護器可以避免功率開關管長期經受持續的過流衝擊，從而使功率變換器既能可靠工作，又能有效地得到保護。但該專利文件並未採用驅動保護電路，實現脈衝變壓器過電流軟關斷。
發明內容針對技術背景中所涉及的問題，本實用新型通過增設驅動保護電路，消除了過流保護後，再開機就炸管現象。本實用新型的技術方案是ー種PWM控制電路的過流驅動保護裝置，包括PWM控制電路、過流檢測電路、驅動推動電路、功率器件，過流檢測電路用於檢查功率器件的電流，驅動推動電路驅動功率器件，其特徵在於還包括驅動保護電路，驅動保護電路與PWM控制電路、過流檢測電路、驅動推動電路相連接，當過流檢測電路檢測過流吋，過流電路封鎖PWM控制電路的輸出和驅動保護電路動作。其有益效果是1.簡單實用、可靠、低成本；2.使脈衝變壓器過電流也能實行軟關斷；3.消除了過流保護後，再開機就炸管現象！如上所述的PWM控制電路的過流驅動保護裝置，其特徵在於驅動保護電路包括D1，Q1，Q3，R2，R，3，R4 器件，ニ極管Dl連接在三級管Ql兩端；三級管Q3的集電極與三級管Ql的基極連接，Q3的射極接地；R3接Ql的基極，R3的另一端接電源；R4接Q3的基板，R4的另一端接過流信號；R2接Ql的集電極，R2另一端接地； Ql的集電極接驅動電阻Rl，Ql的射極接PWM ；ニ極管Dl與電晶體Ql串接於Rl和PWM。如圖2所示。如上所述的PWM控制電路的過流驅動保護裝置，其特徵在於驅動保護電路包括Dl, Ql, Q3, R2, R, 3，R4, Cll ；ニ極管Dl連接在三級管Ql兩端；三級管Ql的源級連接PWM，漏級連接Rl、R2，柵級連接三級管Q3的集電極；三級管Q3基極接R4，射極接地；R4的另一端接過信號；R3接Q3集電極，R3的另一端接電源；R2接Ql的漏級，R2另一端接地；Cll接Ql漏級R2，Cll另一端接地。如圖3所示。如上所述的PWM控制電路的過流驅動保護裝置，其特徵在於驅動保護電路包括DlA, DIB, QlA, QlB, Q3, R2A, R2B, R3, R4, R7, R8 ；ニ極管DlA連接在三級管QlA兩端；QlA的基極與R7相連接，R7的另一端與Q3的集電極相連接；QlA的射極與PWM (A)相連，QlA的集電極與R2A、RlA相連，R2的另一端接地；ニ極管DlB連接在三級管QlB兩端；QlB的基極與R8相連接，R8的另一端與Q3的集電極相連接；QlB的射極與PWM (B)相連，QlB的集電極與RIB、R2B相連，R2B的另一端接地；R3與Q3的集電極相連，另一端接電源；R4與Q3的基極相連，另一端與過流信號相連。如圖4所示。
圖I為變流電路中驅動保護電路方框原理示意圖。圖2為電磁隔離驅動電路原理示意圖。圖3為光電隔離驅動電路原理示意圖。圖4為電磁隔離橋式驅動電路原理示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型做進ー步的說明圖中相同的結構或功能用相同的數字標出。應該指出的是，附圖的目的只是便於對本實用新型具體實施的說明，不是ー種多餘的敘述或是對本實用新型的限制，此外沒有必要按比例畫出。所述的PWM控制電路的過流驅動保護保護裝置由PWM控制電路、過流檢測電路、驅動推動電路、功率器件和本實用新型增設的過流驅動保護電路組成(如圖I所示)。其中功率器件可以為P-MOS或IGBT器件。本實用新型實施方案I :(電磁隔離驅動型)電路如圖2所示，分析如下I.正常工作(沒過流信號)PWM脈衝上升沿經Dl ニ級管、Rl使Q2 (N溝道M0SFET)正向快速導通，通過隔離變壓器T輸出。PWM脈衝下降沿吋，由於沒過流信號，Ql正偏導通，Q2柵電壓經Rl Ql快速拉低，使Q2迅速截止，這樣輸出一個完整的脈衝。2.過流保護首先有PWM脈衝上升沿經Dl ニ級管、Rl使Q2 (N溝道M0SFET)正嚮導通，通過隔尚變壓器T輸出。檢測到有過流現象吋，過流信號輸出高電平，封鎖PWM輸出，同時Q3導通，Ql截止。Q2上柵結電容沒了快速放電通道，只能通過R2放電，選合適的R2值，使輸出下降沿在小於IOuS內逐步降下來，實現了軟關斷，達到了保護目的。本實用新型實施方案2 (光電隔離驅動型)電路如圖3所示，分析如下I.正常工作(沒過流信號)PWM脈衝上升沿經Dl ニ級管、Rl使Q2 (N溝道MOSFET)正向快速導通，通過光耦
U輸出。PWM脈衝下降沿時，由於沒過流信號，Ql正偏導通，Q2控制極電壓經Rl Ql快速拉低，使Q2迅速截止，這樣輸出一個完整的脈衝。2.過流保護首先有PWM脈衝上升沿經Dl ニ級管、Rl使Q2 (N溝道M0SFET)正嚮導通，通過隔尚變壓器T輸出，同時Cll充滿電。檢測到有過流現象吋，過流信號輸出高電平，封鎖PWM輸出，同時Q3導通，Ql截止。Cll電容電壓沒了快速放電通道，只能通過R1、R2放電，選合適的R1、R2、Cll值，使輸出下降沿在小於IOuS內逐步降下來，實現了軟關斷，達到了保護目的。本實用新型實施方案3 (電磁隔離橋式驅動型)可用於半橋全橋硬開關電路，也可用於軟開關電路，超前臂滯後臂各用ー套該電路。電路如圖4所示，分析如下I.不工作(無輸出)[0070]PWM (A) (B)兩端均輸出低電平，Q5 Q7截止，無過流信號Q3也截止，Q1A、Q1B、Q2A、Q2B均導通。脈衝變壓器兩端都為高電位，電位差為零，故沒有輸出。2.正常工作(沒過流信號)PWM (A)端脈衝上升沿經DlA ニ級管、Rl使Q2A (P溝道M0SFET)反向快速截止，同時Q5 (N溝道M0SFET)正嚮導通。PWM (A)端脈衝下降沿時，由於沒過流信號，QlA正偏導通，Q2A柵電壓經Rl、Ql快速拉低，使Q2A迅速導通，這樣輸出一個完整的脈衝，通過隔離變壓器T輸出。[0032] PWM (B)端脈衝輸出工作過程與PWM (A)端脈衝工作類似故不在敘述。3.過流保護首先有PWM (A)或(B)端(只會有一路)脈衝上升沿經DlA或DlB ニ級管、RlA或RlB使Q2A或Q2B (P溝道M0SFET)反向快速截止，同時Q2A或Q2B (N溝道M0SFET)正嚮導通。檢測到有過流現象吋，過流信號輸出高電平，封鎖PWM輸出，同時Q3導通，Q1A、Q1B均截止。Q2A或Q2B上柵結電容電壓沒了快速放電通道，只能通過R2A或R2B放電，選合適的R2A、R2B值，使輸出下降沿在小於IOuS內逐步降下來，實現了軟關斷，達到了保護目的。本發明人成功地把本實用新型應用於電焊電源，在實驗時，傳統的電焊機(電磁隔離驅動)在嚴重的短路過流吋，雖能過流關斷(硬關斷)，大多數開關功率器件還是被擊穿！而用本實用新型的電焊機在嚴重的短路過流時，均能有效地保護開關功率器件，實行「慢速關斷」，效果極佳。綜上所述，本實用新型能有效地過流隔離驅動保護，於傳統的隔離驅動保護相比，具有很多優勢，不失為ー種好的過流保護新方法。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案範圍情況下，利用上述掲示的方法內容對本實用新型技術方案做出許多可能的變動和修飾，均屬於權利要求書保護的範圍。參考文獻I :(電カ電子器件極其應用)李序葆趙永健編著ISBN 7-111-05338-9。
權利要求1.ー種PWM控制電路的過流驅動保護裝置，包括PWM控制電路、過流檢測電路、驅動推動電路、功率器件，過流檢測電路用於檢查功率器件的電流，驅動推動電路驅動功率器件，其特徵在於還包括驅動保護電路，驅動保護電路與PWM控制電路、過流檢測電路、驅動推動電路相連接，當過流檢測電路檢測過流吋，過流電路封鎖PWM控制電路的輸出和驅動保護電路動作。
2.如權利要求I所述的PWM控制電路的過流驅動保護裝置，其特徵在於驅動保護電路包括 Dl, Ql, Q3，R2，R, 3，R4 器件， ニ極管Dl連接在三級管Ql兩端； 三級管Q3的集電極與三級管Ql的基極連接，Q3的射極接地； R3接Ql的基極，R3的另一端接電源； R4接Q3的基板，R4的另一端接過流信號； R2接Ql的集電極，R2另一端接地； Ql的集電極接驅動電阻Rl，Ql的射極接PWM ； ニ極管Dl與電晶體Ql串接於Rl和PWM。
3.如權利要求I所述的PWM控制電路的過流驅動保護裝置，其特徵在於驅動保護電路包括 Dl，Ql, Q3，R2，R, 3，R4，Cll ； ニ極管Dl連接在三級管Ql兩端； 三級管Ql的源級連接PWM，漏級連接Rl、R2，柵級連接三級管Q3的集電極； 三級管Q3基極接R4，射極接地；R4的另一端接過信號； R3接Q3集電極，R3的另一端接電源； R2接Ql的漏級，R2另一端接地； Cll接Ql漏級R2，Cll另一端接地。
4.如權利要求I所述的PWM控制電路的過流驅動保護裝置，其特徵在於驅動保護電路包括 D1A，DIB, QlA, QlB, Q3，R2A，R2B, R3，R4，R7，R8 ;ニ極管 DlA 連接在三級管 QlA 兩端；Q1A的基極與R7相連接，R7的另一端與Q3的集電極相連接；Q1A的射極與PWM (A)相連，QlA的集電極與R2A、RlA相連，R2的另一端接地；ニ極管DlB連接在三級管QlB兩端；QlB的基極與R8相連接，R8的另一端與Q3的集電極相連接；Q1B的射極與PWM (B)相連，QlB的集電極與RIB、R2B相連，R2B的另一端接地；R3與Q3的集電極相連，另一端接電源；R4與Q3的基極相連，另一端與過流信號相連。
專利摘要本實用新型涉及電力電子器件的驅動保護電路，特涉及一種PWM控制電路的過流驅動保護裝置。本實用新型通過增加驅動保護電路，實現了過流保護的「軟關斷」，消除了過流保護後,再開機就炸管現象。本實用新型實用、可靠、低成本，使脈衝變壓器過電流也能實行軟關斷。
文檔編號H02H3/08GK202602259SQ201220204020
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月9日 優先權日2012年5月9日
發明者劉裕國 申請人:劉裕國