[发明专利]绝缘栅双极型晶体管并联输出动态延时过流保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)驱动控制技术，特别涉及绝缘栅双极型晶体管并联输出动态延时过流保护电路。

背景技术

为了扩大电力电子装置的输出容量，当单个主开关器件的容量不满足功率要求的时候，将其并联使用，是一种常用的方法，该方法可以大大提高电路中允许通过的最大电流。在IGBT模块并联使用时，主电路的电流是单个IGBT模块中通过的电流的数倍。所以，在IGBT导通时，先到通的IGBT要承受过大的电流；在IGBT关断时，后关断的IGBT要承受过大的电流。虽然IGBT自身有一定的过流承受能力，但是，并不能长时间承受过大的电流。

为了解决IGBT并联中的过流问题，现在主要有两种方式：第一，检测到过流信号时,就迅速撤除IGBT栅极信号（驱动信号）,使IGBT关断。这种方法抗干扰能力差,一旦检测到过流信号就关断,很容易发生误动作。第二，检测到过流信号时，对驱动信号进行固定延时,使IGBT器件仍维持导通，延长了器件过流承受的时间。但是固定延时会导致大电流下无法及时关断，小电流时可能误关断。IGBT自身有过流承受能力，大电流时，过流承受时间短，小电流时，过流承受时间长。

发明内容

本发明所要解决的就是问题，就是克服现有技术IGBT并联使用时的过流保护问题，提出一种IGBT并联输出动态延时过流保护电路，根据过流电流的大小动态调整延迟时间。使IGBT在安全工作区内可靠关断，并尽可能地避免误关断。

本发明解决所诉技术问题采用的技术方案是，绝缘栅双极型晶体管并联输出动态延时过流保护电路，其特征在于，由N个模块并联组成，N为整数，N≥2；其中每个模块包括：电流变化采样单元、电流还原单元、过流承受时间计算单元、固定关断时间控制单元、驱动单元和IGBT，每个模块的IGBT集电极通过负载与电源连接；

所述电流变化采样单元的输入端接IGBT的发射极，输出端接电流还原单元的输入端；电流变化采样单元检测IGBT电流的变化，并以电压的形式输出；

所述电流还原单元的第一输入端接电流变化采样单元的输出端，第二输入端接驱动信号，输出端接过流承受时间计算单元的第一输入端；所述电流还原单元用于对电流变化采样单元的输出电压进行积分处理；

所述过流承受时间计算单元的第一输入端接电流还原单元的输出端，第二输入端接参考电压，输出端接固定关断时间控制单元的输入端；所述过流承受时间计算单元用于动态调整过流承受时间，缩短大电流的承受时间，延长小电流的承受时间；

所述固定关断时间控制单元的输入端接过流承受时间计算单元输出端，输出端接驱动单元的第二输入端；所述固定关断时间控制单元通过输出一个固定脉宽的脉冲，防止电路持续工作在开关状态；

所述驱动单元的第一输入端接驱动信号，第二输入端接固定关断时间控制单元的输出端。

具体的，所述电流变化采样单元包括2只钳位二极管、互感线圈和负载电阻；2只钳位二极管反向并联并与互感线圈的初级线圈并联；互感线圈初级的同名端接输入端，异名端接地；互感线圈次级的异名端接地，同名端为输出端；负载电阻与互感线圈次级线圈并联。

具体的，所述电流还原单元由一个运算放大器及其外围电路构成。

具体的，所述过流承受时间计算单元由3只运算放大器及其外围电路构成。

具体的，所述固定关断时间控制单元由一个上升沿触发的D触发器和一个恒定电流放电电路组成，其关断时间由充电电容和放电电流决定。

本发明的有益效果是，过流保护效果不受信号延时时间的影响，抗干扰能力强；不会误关断，过流电流大时，响应速度快，过流信号解除后，自动恢复正常工作；所需元件体积小，易于小型化和集成化。

为使本发明的目的、技术方案更加清楚，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明示意图；

图2是电流变化采样单元的示意图；

图3是电流还原单元的示意图；

图4是过流承受时间计算单元的示意图；

图5是固定关断时间控制单元的示意图。

具体实施方式