一種電子功率開關串聯橋的保護電路的製作方法

2023-05-12 13:05:41

專利名稱：一種電子功率開關串聯橋的保護電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電氣控制保護裝置。特別涉及的是一種電子功率開關串聯橋的保護電路。
電子功率開關因其優良的電氣控制特性而廣泛用於電力電子行業中，如在斬波器中的IGBT橋、各種高、中壓變頻器中的IGBT橋臂。通常電子功率開關的耐壓值較低，在高壓電路中，如果採用數隻功率開關串聯工作，由於各功率開關的開通時間的不一致性，以及電感性負載引起的反衝電壓，導致後開通的功率開關承受電壓太高而損壞，使功率開關的串聯應用成為開發的難點。
本實用新型的目的是克服現有技術的上述缺點，為電子功率開關串聯橋提供一種具有靜態均壓、動態均壓、反衝電壓吸收功能的保護電路。
實現本實用新型目的的電子功率開關串聯橋的保護電路由一個狀態檢測電路(T)和數個串聯的動靜態均勻吸收單元電路(DRC)以及數個並接於每個DRC電路兩端的浪湧吸收器組成，每一個DRC電路的負極與下一級DRC電路的正極相接構成一串聯連接節點，所述的檢測電路的高電平檢測端與第一個DRC電路的正極端相接，檢測電路的低電平檢測端與最後一個DRC電路的負極端相接，所述的DRC電路由一個二極體(D)、一個電容(C)和兩個電阻(R1)、(R2)組成，其中，電阻(R1)與二極體(D)並聯後與呈並聯連接的電阻(R2)和電容(C)相串接，所述的狀態檢測電路(T)由比較器(A)、二極體(DL)、(DH)和電阻(R3)、(R4)、(R5)、(R6)組成，其中，(DL)的陽極和電阻(R5)、(R6)的一端接比較器(A)的1腳、陰極接電阻(R4)的一端，電阻(R5)的另一端接二極體(DH)的陽極和電阻(R3)的一端，電阻(R6)的另一端接功率開關串聯橋的負極端。使用時所述的動靜態均壓吸收單元電路(DRC)的個數與所保護的電子功率開關串聯橋的功率開關的個數相同，第一個DRC電路的正端接第一個功率開關的輸入端，第一個DRC電路的負極與第二個DRC電路的正極相接的串聯連接節點接第一個功率開關的輸出端(也是第二個功率開關的輸入端)，以此順序對應連接，最後一個DRC電路的負極接最後一個功率開關的輸出端和狀態檢測電路的低電平檢測端。由串聯的DRC電路對串聯的功率開關進行靜態均壓、動態均壓、反衝電壓吸收處理。浪湧吸收器在完成高電壓穩壓吸收、抗幹擾作用的同時，還可防止某個功率開關不導通時維持每個功率開關兩端的電壓在一定的允許值內。狀態檢測電路對串聯的DRC電路的頭和尾兩端電壓進行檢測比較，從而判斷電子功率開關的工作狀態。
本保護電路的優點是結構簡單，零部件少，可大大提高功率開關串聯橋的工作可靠性。適用於斬波器、變頻器等各種電氣控制設備中的功率開關串聯橋。
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細說明。但本實用新型的內容並不僅限於本實施例。


圖1本實用新型的結構框圖圖2本實施例的電路結構示意圖圖3另一種DRC等效電路圖圖4用於兩隻IGBT串聯的狀態檢測簡化電路參見圖1、圖2，浪湧吸收器LY並接於每個DRC電路的兩端，狀態檢測電路T的高電平檢測端UH和第一個DRC的正端以及第一個功率開關(本實施例以IGBT串聯橋為例)IGBT1的輸入端相接，其低電平檢測端UL與最後一個DRC電路的負端和最後一個IGBTN的輸出端相接。第一個DRC電路的負端與第二個DRC電路的正端串聯相接構成節點j，該節點j接第一個IGBT1的輸出端，(也是第二個IGBT2的輸入端)。以此順序對應相接。動靜態均勻吸收單元電路DRC由二極體D、電容C和電阻R1、R2組成，電阻R1與二極體D並聯後與呈並聯連接的R2和電容C相串接，圖2中給出了一種具體的電路連接R1的一端接D的陽極、另一端接D的陰極，電容C的一端接D的陰極、另一端接R2的一端，R2的另一端接D的陰極。圖3給出了另一種連接形式的DRC等效電路，由電容C的一端和電阻R2的一端相接作為輸入正端，電容C的另一端接電阻R1的一端和二極體D的陽極以及電阻R2的另一端，電阻R1的另一端和二極體D的陰極相接作為輸出負端。浪湧吸收器LY可選用現有的高壓浪湧吸收器，如快速穩壓管、瞬態電壓吸收器等。狀態檢測電路T由比較器A、二極體DL、DH和電阻R3、R4、R5、R6組成，DL的陽極和R5、R6的一端接比較器A的1腳，二極體DL的陰極接R4的一端，R5另一端接二極體DH的陽極和R3的一端，R6的另一端接IGBT橋的負極端。工作時由DRC電路中的電阻(R1+R2)串聯分壓，使加在每隻IGBT兩端的靜態電壓都相同，其值為高電壓U的N分之一(N為IGBT的只數)。當某隻IGBT兩端電壓升高時，經二極體D對電容C充電，吸收過電壓；當IG-BT開通時，電容C經電阻R1和電阻R2兩條支路分流放電，流過R1和IGBT的電流減少，將R1設置為R1＜＜R2，因此R1上的能耗較小，IG-BT的開通能耗也較小。所以DRC電路起到了靜態均壓、動態均壓、反衝過壓吸收，減小IGBT能耗的作用。狀態檢測電路通過檢測串聯的DRC的頭和尾兩端電壓的高低來判斷IGBT的工作狀態。由電壓Vcc經R3、R5、R6分壓給比較器1腳提供高電平，該高電平大於基準電壓VRf，所以只要驅動信號VI與N個串聯DRC端電壓都為高電平，則比較器3腳輸出高電平保護信號。正常工作時，當驅動信號VI為正，則IGBT都開通，每隻IGBT飽和壓降僅為2～8V，使得DRC的端電壓很低，比較器1腳電壓被拉低，比較器3腳輸出低電平。當驅動信號VI為負時，也把比較器1腳的電壓拉低，其3腳為低電平。二極體DL、DH起高電平隔離、低電平導通作用。DH可由數隻二極體串聯構成。
圖3是用於兩隻IGBT串聯橋的狀態檢測簡化電路特例。該電路是對圖2中的狀態檢測電路部分的簡化，省略了電阻R3，將DL的極性與圖2中相反，其工作原理與圖2基本相同。即當驅動信號VI為正，且二個串聯的DRC的端電壓為高電平時，則比較器的3腳輸出保護信號；當驅動信號為負或者二個串聯的DRC的端電壓為低電平時，比較器3腳輸出低電平。
權利要求1.一種電子功率開關串聯橋的保護電路，其特徵在於所述的保護電路由一個狀態檢測電路(T)和數個串聯的動靜態均勻吸收單元電路(DRC)以及數個並接於每個DRC電路兩端的浪湧吸收器組成，每一個DRC電路的負極與下一級DRC電路的正極相接構成一串聯連接節點，所述的檢測電路的高電平檢測端與第一個DRC電路的正極端相接，檢測電路的低電平檢測端與最後一個DRC電路的負極端相接，所述的DRC電路由一個二極體(D)、一個電容(C)和兩個電阻(R1)、(R2)組成，其中，電阻(R1)與二極體(D)並聯後與呈並聯連接的電阻(R2)和電容(C)相串接，所述的狀態檢測電路(T)由比較器(A)、二極體(DL)、(DH)和電阻(R3)、(R4)、(R5)、(R6)組成，其中，(DL)的陽極和電阻(R5)、(R6)的一端接比較器(A)的1腳、陰極接電阻(R4)的一端，電阻(R5)的另一端接二極體(DH)的陽極和電阻(R3)的一端，電阻(R6)的另一端接功率開關串聯橋的負極端。
專利摘要一種電子功率開關串聯橋的保護電路,由一個狀態檢測電路(T)和數個串聯的動靜態均壓吸收單元電路(DRC)以及數個並接於每個DRC電路兩端的浪湧吸收器組成,每一個DRC電路的負極與下一級DRC電路的正極相接,所述的檢測電路的高電平檢測端與第一個DRC電路的正極端相接,檢測電路的低電平檢測端與最後一個DRC電路的負極端相接。具有結構簡單,零器件少,可大大提高功率開關串聯橋的工作性能之優點。
文檔編號H03K17/08GK2442452SQ0022337
公開日2001年8月8日 申請日期2000年8月25日 優先權日2000年8月25日
發明者吳加林 申請人:吳加林