[发明专利]一种变频器中IGBT短路保护电路及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种IGBT的短路保护技术领域，尤其涉及一种变频器主电路中IGBT短路保护电路及其方法。

背景技术

变频器主电路中IGBT短路保护的目的是检测出短路后，在IGBT允许承受的短路时间内关闭IGBT，以保证IGBT安全运行。可采取的方法有：检测短路时集电极与发射极间电压U_CE增大实现短路保护，利用电流互感器检测IGBT过流实现短路保护，利用IGBT短路时集电极与发射极间电压U_CE增大的原理和电流互感器过流检测的综合实现短路保护、降栅压软关断及降低工作频率的综合实现短路保护、检测高频交流电流短路实现短路保护或者直接采用IPM实现短路保护等。上述方法中，简单、易实现的方法是检测短路时，集电极与发射极间电压U_CE增大实现短路保护，此方法采用的间接电压法，IGBT过流时集电极与发射极间电压U_CE增大且基本上为线性关系，检测过流时的集电极与发射极间电压U_CE并与设定的阈值进行比较，比较器的输出控制驱动电路的关断。但此方法中普遍采用IGBT专用驱动器如EXB841，价格高，在中小功率的生产应用中使得成本增加。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种低成本的变频器主电路中IGBT短路保护电路及其方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种变频器中IGBT短路保护电路，包括延时电路、隔离放大电路、比较电路和驱动电路，所述的延时电路输入端连接IGBT的开关信号、输出端依次与隔离放大电路、比较电路、驱动电路和IGBT连接，所述的比较电路还有一个输入端与IGBT的一个输出信号端连接；所述的延时电路由一个RC电路和一个比较器IC1组成，RC电路的输入端连接IGBT的开关信号，比较器IC1输出端连接隔离放大电路；隔离放大电路采用芯片TLP250，芯片TLP250的2引脚端为输入端、6引脚端为输出端；比较电路包括一个分压电路和一个比较器IC2，分压电路和比较器IC2的正电源连接隔离放大电路的输出端，比较器IC2的“+”端连接IGBT的集电极C，比较器IC2的输出端为比较电路的输出端；驱动电路选用驱动芯片IR2110，驱动芯片IR2110的SD输入端连接到比较电路输出端，驱动芯片IR2110的1引脚端串一个电阻连接到IGBT的栅极G、3引脚端串一个电阻到稳压管上、再连接到IGBT发射极E。

一种变频器中IGBT短路保护电路的保护方法，包括以下步骤：

A、延时电路将控制IGBT的开关信号延时一小段时间Δt，形成延时Δt时间的PWM波，让保护电路能够正常启动；

B、隔离放大电路完成比较电路与延时Δt后的PWM波的隔离，同时提升电压，达到比较电路所需正电源电压；

C、比较电路完成集电极与发射极间电压阈值U_CEO的设定，进行集电极与发射极间电压U_CE与设定集电极与发射极间电压阈值U_CEO的比较，比较后输出信号到驱动芯片IR2110的SD输入端；

D、驱动电路利用驱动芯片IR2110实现对IGBT的开通与关断。

本发明所述的Δt为1.50-2.00us。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明利用了驱动芯片IR2110具有一个封锁两路驱动的SD输入端的特点，当此输入端为高电平时，驱动芯片IR2110立刻封锁两路输出，关断IGBT。只需外接简单的延时电路、隔离放大芯片和典型的比较电路到SD输入端就能实现IGBT短路保护，使得电路结构非常简单，且响应及时、可靠。

2、由于本发明选用低成本的芯片IR2110作为驱动芯片，其价格比具有类似保护功能的专用驱动芯片EXB841低4～5倍，大大降低了成本。

附图说明

本发明共有附图3张，其中

图1是变频器主电路中IGBT短路保护电路的结构框图。

图2是延时电路和隔离放大电路的电路图。

图3是比较电路和部分驱动电路的电路图。

图中：1、延时电路，2、隔离放大电路，3、比较电路，4、驱动电路，5、IGBT。

具体实施方式