專利名稱：一種電子功率開關(guān)串聯(lián)橋的保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電氣控制保護(hù)裝置。特別涉及的是一種電子功率開關(guān)串聯(lián)橋的保護(hù)電路。
電子功率開關(guān)因其優(yōu)良的電氣控制特性而廣泛用于電力電子行業(yè)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(guān)的耐壓值較低，在高壓電路中，如果采用數(shù)只功率開關(guān)串聯(lián)工作，由于各功率開關(guān)的開通時(shí)間的不一致性，以及電感性負(fù)載引起的反沖電壓，導(dǎo)致后開通的功率開關(guān)承受電壓太高而損壞，使功率開關(guān)的串聯(lián)應(yīng)用成為開發(fā)的難點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，為電子功率開關(guān)串聯(lián)橋提供一種具有靜態(tài)均壓、動(dòng)態(tài)均壓、反沖電壓吸收功能的保護(hù)電路。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的電子功率開關(guān)串聯(lián)橋的保護(hù)電路由一個(gè)狀態(tài)檢測(cè)電路(T)和數(shù)個(gè)串聯(lián)的動(dòng)靜態(tài)均勻吸收單元電路(DRC)以及數(shù)個(gè)并接于每個(gè)DRC電路兩端的浪涌吸收器組成，每一個(gè)DRC電路的負(fù)極與下一級(jí)DRC電路的正極相接構(gòu)成一串聯(lián)連接節(jié)點(diǎn)，所述的檢測(cè)電路的高電平檢測(cè)端與第一個(gè)DRC電路的正極端相接，檢測(cè)電路的低電平檢測(cè)端與最后一個(gè)DRC電路的負(fù)極端相接，所述的DRC電路由一個(gè)二極管(D)、一個(gè)電容(C)和兩個(gè)電阻(R1)、(R2)組成，其中，電阻(R1)與二極管(D)并聯(lián)后與呈并聯(lián)連接的電阻(R2)和電容(C)相串接，所述的狀態(tài)檢測(cè)電路(T)由比較器(A)、二極管(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)的另一端接二極管(DH)的陽極和電阻(R3)的一端，電阻(R6)的另一端接功率開關(guān)串聯(lián)橋的負(fù)極端。使用時(shí)所述的動(dòng)靜態(tài)均壓吸收單元電路(DRC)的個(gè)數(shù)與所保護(hù)的電子功率開關(guān)串聯(lián)橋的功率開關(guān)的個(gè)數(shù)相同，第一個(gè)DRC電路的正端接第一個(gè)功率開關(guān)的輸入端，第一個(gè)DRC電路的負(fù)極與第二個(gè)DRC電路的正極相接的串聯(lián)連接節(jié)點(diǎn)接第一個(gè)功率開關(guān)的輸出端(也是第二個(gè)功率開關(guān)的輸入端)，以此順序?qū)?yīng)連接，最后一個(gè)DRC電路的負(fù)極接最后一個(gè)功率開關(guān)的輸出端和狀態(tài)檢測(cè)電路的低電平檢測(cè)端。由串聯(lián)的DRC電路對(duì)串聯(lián)的功率開關(guān)進(jìn)行靜態(tài)均壓、動(dòng)態(tài)均壓、反沖電壓吸收處理。浪涌吸收器在完成高電壓穩(wěn)壓吸收、抗干擾作用的同時(shí)，還可防止某個(gè)功率開關(guān)不導(dǎo)通時(shí)維持每個(gè)功率開關(guān)兩端的電壓在一定的允許值內(nèi)。狀態(tài)檢測(cè)電路對(duì)串聯(lián)的DRC電路的頭和尾兩端電壓進(jìn)行檢測(cè)比較，從而判斷電子功率開關(guān)的工作狀態(tài)。
本保護(hù)電路的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件少，可大大提高功率開關(guān)串聯(lián)橋的工作可靠性。適用于斬波器、變頻器等各種電氣控制設(shè)備中的功率開關(guān)串聯(lián)橋。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。但本實(shí)用新型的內(nèi)容并不僅限于本實(shí)施例。


圖1本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖圖2本實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖圖3另一種DRC等效電路圖圖4用于兩只IGBT串聯(lián)的狀態(tài)檢測(cè)簡(jiǎn)化電路參見圖1、圖2，浪涌吸收器LY并接于每個(gè)DRC電路的兩端，狀態(tài)檢測(cè)電路T的高電平檢測(cè)端UH和第一個(gè)DRC的正端以及第一個(gè)功率開關(guān)(本實(shí)施例以IGBT串聯(lián)橋?yàn)槔?IGBT1的輸入端相接，其低電平檢測(cè)端UL與最后一個(gè)DRC電路的負(fù)端和最后一個(gè)IGBTN的輸出端相接。第一個(gè)DRC電路的負(fù)端與第二個(gè)DRC電路的正端串聯(lián)相接構(gòu)成節(jié)點(diǎn)j，該節(jié)點(diǎn)j接第一個(gè)IGBT1的輸出端，(也是第二個(gè)IGBT2的輸入端)。以此順序?qū)?yīng)相接。動(dòng)靜態(tài)均勻吸收單元電路DRC由二極管D、電容C和電阻R1、R2組成，電阻R1與二極管D并聯(lián)后與呈并聯(lián)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的一端和二極管D的陽極以及電阻R2的另一端，電阻R1的另一端和二極管D的陰極相接作為輸出負(fù)端。浪涌吸收器LY可選用現(xiàn)有的高壓浪涌吸收器，如快速穩(wěn)壓管、瞬態(tài)電壓吸收器等。狀態(tài)檢測(cè)電路T由比較器A、二極管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，二極管DL的陰極接R4的一端，R5另一端接二極管DH的陽極和R3的一端，R6的另一端接IGBT橋的負(fù)極端。工作時(shí)由DRC電路中的電阻(R1+R2)串聯(lián)分壓，使加在每只IGBT兩端的靜態(tài)電壓都相同，其值為高電壓U的N分之一(N為IGBT的只數(shù))。當(dāng)某只IGBT兩端電壓升高時(shí)，經(jīng)二極管D對(duì)電容C充電，吸收過電壓；當(dāng)IG-BT開通時(shí)，電容C經(jīng)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(shè)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(tài)均壓、動(dòng)態(tài)均壓、反沖過壓吸收，減小IGBT能耗的作用。狀態(tài)檢測(cè)電路通過檢測(cè)串聯(lián)的DRC的頭和尾兩端電壓的高低來判斷IGBT的工作狀態(tài)。由電壓Vcc經(jīng)R3、R5、R6分壓給比較器1腳提供高電平，該高電平大于基準(zhǔn)電壓VRf，所以只要驅(qū)動(dòng)信號(hào)VI與N個(gè)串聯(lián)DRC端電壓都為高電平，則比較器3腳輸出高電平保護(hù)信號(hào)。正常工作時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)VI為正，則IGBT都開通，每只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(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)VI為負(fù)時(shí)，也把比較器1腳的電壓拉低，其3腳為低電平。二極管DL、DH起高電平隔離、低電平導(dǎo)通作用。DH可由數(shù)只二極管串聯(lián)構(gòu)成。
圖3是用于兩只IGBT串聯(lián)橋的狀態(tài)檢測(cè)簡(jiǎn)化電路特例。該電路是對(duì)圖2中的狀態(tài)檢測(cè)電路部分的簡(jiǎn)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(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)VI為正，且二個(gè)串聯(lián)的DRC的端電壓為高電平時(shí)，則比較器的3腳輸出保護(hù)信號(hào)；當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為負(fù)或者二個(gè)串聯(lián)的DRC的端電壓為低電平時(shí)，比較器3腳輸出低電平。
權(quán)利要求1.一種電子功率開關(guān)串聯(lián)橋的保護(hù)電路，其特征在于所述的保護(hù)電路由一個(gè)狀態(tài)檢測(cè)電路(T)和數(shù)個(gè)串聯(lián)的動(dòng)靜態(tài)均勻吸收單元電路(DRC)以及數(shù)個(gè)并接于每個(gè)DRC電路兩端的浪涌吸收器組成，每一個(gè)DRC電路的負(fù)極與下一級(jí)DRC電路的正極相接構(gòu)成一串聯(lián)連接節(jié)點(diǎn)，所述的檢測(cè)電路的高電平檢測(cè)端與第一個(gè)DRC電路的正極端相接，檢測(cè)電路的低電平檢測(cè)端與最后一個(gè)DRC電路的負(fù)極端相接，所述的DRC電路由一個(gè)二極管(D)、一個(gè)電容(C)和兩個(gè)電阻(R1)、(R2)組成，其中，電阻(R1)與二極管(D)并聯(lián)后與呈并聯(lián)連接的電阻(R2)和電容(C)相串接，所述的狀態(tài)檢測(cè)電路(T)由比較器(A)、二極管(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)的另一端接二極管(DH)的陽極和電阻(R3)的一端，電阻(R6)的另一端接功率開關(guān)串聯(lián)橋的負(fù)極端。
專利摘要一種電子功率開關(guān)串聯(lián)橋的保護(hù)電路,由一個(gè)狀態(tài)檢測(cè)電路(T)和數(shù)個(gè)串聯(lián)的動(dòng)靜態(tài)均壓吸收單元電路(DRC)以及數(shù)個(gè)并接于每個(gè)DRC電路兩端的浪涌吸收器組成,每一個(gè)DRC電路的負(fù)極與下一級(jí)DRC電路的正極相接,所述的檢測(cè)電路的高電平檢測(cè)端與第一個(gè)DRC電路的正極端相接,檢測(cè)電路的低電平檢測(cè)端與最后一個(gè)DRC電路的負(fù)極端相接。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,零器件少,可大大提高功率開關(guān)串聯(lián)橋的工作性能之優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03K17/08GK2442452SQ0022337
公開日2001年8月8日 申請(qǐng)日期2000年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月25日
發(fā)明者吳加林 申請(qǐng)人:吳加林