一種帶igbt過流保護的驅動器的製作方法
2024-02-14 02:32:15
專利名稱：一種帶igbt過流保護的驅動器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力變換器功 率開關器件的過流檢測領域，特別是涉及一種帶IGBT過流保護的驅動器。
背景技術：
近年來，IGBT已經在電氣傳動、大功率UPS、新型電源等方面得到了廣泛的應用。由於IGBT經常工作於高壓大電流的惡劣條件之下，在開發和使用過程中經常遇到過流損壞的問題，嚴重影響其應用。鑑於IGBT的過流損壞時該期間的主要損壞原因，因此有必要對其過流保護做進一步的研究。目前IGBT常用的過流檢測方式主要有兩種I、驅動保護電路。日本FUJI公司的EXB840、EXB850系列是比較經典的集成驅動電路，具有過流檢測、保護、軟關斷等特性。其保護機理為根據IGBT的導通壓降判斷是否過流。2、電流檢測法。根據電流採樣結果，若電流超過過流保護臨界值，則控制晶片判斷為過流，PWM停止輸出。方法I存在過流保護閥值太高的缺陷，一般適用於短路保護。IGBT過流幅度不同，溫度不同，過流保護的時間也應不同，方法2忽略了這點。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種帶IGBT過流保護的驅動器，能夠有效的保護功率開關器件。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種帶IGBT過流保護的驅動器，包括驅動器主電路、電流採樣調理電路、控制板、IGBT驅動板和複雜可編程邏輯器件，所述驅動器主電路與IGBT驅動板相連；IGBT驅動板與控制板相連；所述電流採樣調理電路分別與所述驅動器主電路和複雜可編程邏輯器件相連，用於採樣驅動器主電路上的輸出電流並對採樣到的電流進行判斷；所述複雜可編程邏輯器件安裝在控制板上。所述複雜可編程邏輯器件為CPLD晶片或FPGA晶片。所述電流採樣調理電路包括相互連接電流採樣電路和比較電路。 所述電流採樣電路由霍爾電流傳感器和濾波補償電路組成，所述霍爾電流傳感器輸出端與濾波補償電路輸入端相連。有益效果由於採用了上述的技術方案，本實用新型與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果本發明通過CPLD監測過流，簡化電路板布局，方便制板，使得電路更加穩定。根據IGBT的實時溫度、驅動器的運行頻率等因素，確定過流保護的延遲時間，本實用新型使得過流檢測更加靈活化，避免誤判斷，更加有效地保護IGBT。將模塊的過流檢測處理交由CPLD完成，緩解了 CPU的運算壓力，從而使得CPU的控制效率和精度得到提高。
圖I是本實用新型的電路原理框圖；圖2是本實用新型使用時的流程圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本 實用新型。應理解，這些實施例僅用於說明本實用新型而不用於限制本實用新型的範圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之後，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。本實用新型的實施方式涉及一種帶IGBT過流保護的驅動器，如圖I所示，包括驅動器主電路、電流採樣調理電路、控制板、IGBT驅動板和複雜可編程邏輯器件，所述驅動器主電路與IGBT驅動板相連；IGBT驅動板與控制板相連；所述電流採樣調理電路分別與所述驅動器主電路和複雜可編程邏輯器件相連，用於採樣驅動器主電路上的輸出電流並對採樣到的電流進行判斷；所述複雜可編程邏輯器件安裝在控制板上。其中，驅動器主電路為強電部分；控制板是驅動器的「大腦」，根據工況需要，給IGBT提供適合的控制信號；IGBT驅動板往往會包含開關電源；所述複雜可編程邏輯器件為CPLD晶片。CPLD可從控制晶片索取與IGBT可持續時間相關的變量的實時狀況。值得一提的是，其中複雜可編程邏輯器件也可採用FPGA晶片實現。所述電流採樣調理電路包括相互連接電流採樣電路和比較電路。所述電流採樣電路由霍爾電流傳感器和濾波補償電路組成，所述霍爾電流傳感器輸出端與濾波補償電路輸入端相連。本實用新型使用方法如下，包括以下步驟A.通過電流傳感器和信號調理電路對驅動器輸出電流採樣根據驅動器功率模塊可承受電流的大小，進行過流判斷，將電流採樣結果劃分為三個狀態未過流，次過流警戒和過流；C. CPLD根據不同狀態進行處理
(I)過流時，停止PWM輸出；(2)次過流狀態和未過流時，對兩種狀態累積加減運算，當計數達到一定數值時，CPLD切斷PWM輸出，對IGBT實施保護。所述「一定數值」為CPLD根據當前實際工況確定的次過流狀態累積報警值。實際工況包括驅動器當前的運行頻率、模塊的溫度等因素，這些數據均可從控制晶片中讀取。也就是說，當變換器處於次過流警戒狀態時，CPLD以某一時鐘頻率對狀態加一計數，當狀態切換為未過流時，CPLD減一計數，計數值下限為0，上限值由IGBT的實時運行情況得到，當狀態計數達到上限，進行過流保護，停止PWM輸出。值得一提的是，也可採用減法進行計數，當變換器處於次過流警戒狀態時，CPLD以某一時鐘頻率對狀態減一計數，當狀態切換為未過流時，CPLD加計數，設定計數值上限，上限值由IGBT的實時運行情況得到，當狀態計數減至O時，進行過流保護，停止PWM輸出。其具體步驟如下步驟1，根據驅動器的功率大小以及所選用的IGBT標準參數，確定判斷過流和次過流的分界點。步驟2，根據步驟I的設計結果，結合電流傳感器型號，設計電流採樣調理電路。步驟3，將電流採樣調理結果，通過比較器電路，將電流採樣結果劃分為三個狀態未過流，次過流警戒和過流。以U相電流過流判斷為例當iu > iumax, iu_oc 為 H, iu_ocl 為 H ；當iumax > iu ^ iumax I, iu_oc 為 L, iu_ocl 為 H ；當iumax I > iu, iu_oc 為 L, iu_ocl 為 Η。 變量說明iu為U相電流，iumax為過流臨界值，iumax I為次過流臨界值，iu_0C、iu_ocl為電流採樣結果經比較器輸出結果，假設有效電平為高電平，則當U相過流發生時，iu_oc輸出高電平⑶，反之，iu_oc輸低高電平(L)。同理，當U相次過流發生時，iu_ocl輸出高電平⑶，反之』 iu_ocl輸低高電平(L)。步驟4，電流採樣調理比較電路將電流狀態判斷結果以數字量形式輸出至CPLD，CPLD根據不同狀態進行處理，具體處理流程如圖2所示。圖2中，num_u為U相次過流狀態計數器,其最小值為O。Nmax為次過流狀態累積允許最大值，當num_u > Nmax時,狀態等同過流。CPLD根據當前實際工況(包括驅動器當前的運行頻率、模塊的溫度等因素)，這些數據均可從控制晶片中讀取，進行該狀態延續時間的累積計數，當計數值大於Nmax時，立即切斷PWM輸出，從而有效地保護IGBT。(I)過流時，停止PWM輸出；(2)次過流狀態時，num_u加I,當num_u大於Nmax時,停止PWM輸出；(3)未過流時，num_u減I, num_u的最小值為O。步驟5, V相、W相電流過流處理與上述相同，Nmax同樣適用於iv、iw過流計數判斷。
權利要求1.ー種帶IGBT過流保護的驅動器，包括驅動器主電路、電流採樣調理電路、控制板、IGBT驅動板和複雜可編程邏輯器件，其特徵在於，所述驅動器主電路與IGBT驅動板相連；IGBT驅動板與控制板相連；所述電流採樣調理電路分別與所述驅動器主電路和複雜可編程邏輯器件相連，用於採樣驅動器主電路上的輸出電流並對採樣到的電流進行判斷；所述複雜可編程邏輯器件安裝在控制板上。
2.根據權利要求I所述的帶IGBT過流保護的驅動器，其特徵在於，所述複雜可編程邏輯器件為CPLD晶片或FPGA晶片。
3.根據權利要求I所述的帶IGBT過流保護的驅動器，其特徵在於，所述電流採樣調理電路包括相互連接電流採樣電路和比較電路。
4.根據權利要求3所述的帶IGBT過流保護的驅動器，其特徵在於，所述電流採樣電路由霍爾電流傳感器和濾波補償電路組成，所述霍爾電流傳感器輸出端與濾波補償電路輸入端相連。
專利摘要本實用新型涉及一種帶IGBT過流保護的驅動器，包括驅動器主電路、電流採樣調理電路、控制板、IGBT驅動板和複雜可編程邏輯器件，所述驅動器主電路與IGBT驅動板相連；IGBT驅動板與控制板相連；所述電流採樣調理電路分別與所述驅動器主電路和複雜可編程邏輯器件相連，用於採樣驅動器主電路上的輸出電流並對採樣到的電流進行判斷；所述複雜可編程邏輯器件安裝在控制板上。本實用新型能夠有效的保護功率開關器件。
文檔編號H02M1/08GK202374167SQ20112049790
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月2日 優先權日2011年12月2日
發明者徐寧, 王庭, 王文婷, 章江鋒, 許牧華, 謝子方 申請人:寧波安信數控技術有限公司