[发明专利]步进电机驱动器中IGBT保护电路及保护方法

说明书

步进电机驱动器中IGBT保护电路及保护方法，涉及电机技术领域，解决现有电机驱动器中对IGBT的保护存在判断准确性低，电路过流容错时间短，IGBT使用寿命短以及可靠性差等技术问题。包括控制电路、过流保护电路、电流互感器、栅极驱动、栅极驱动、IGBT、栅极电阻、栅极稳压二极管以及三极管。控制电路与栅极驱动及三级管基极连接，栅极驱动通过栅极电阻与IGBT栅极连接，三极管集电极与稳压二极管阴极连接，稳压二极管阳极与IGBT栅极连接，电流互感器串联在电机线圈中，电流互感器的输出端与过流保护电路的输入端连接，过流保护电路输出端与控制电路连接。本发明降低了过流电流的保护次数，提高驱动器的工作效率。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种步进电机驱动器中IGBT过流保护方法及保护电路。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)是步进电机驱动器中常见的一种电子器件，用于驱动器电路的PWM(Pulse-Width Modulation，脉宽调变)功率转换。在工作中，当步进电机驱动器PWM功率转换电路内部电流换向以及步进电机制动或反转的时候，步进电机内部感性元件会释放反向电流，造成IGBT内的电流急剧增加，一旦电流值超出IGBT的安全工作区，则会造成IGBT损坏，此时需要步进电机驱动器对IGBT进行保护性关闭。

目前，IGBT的保护方法主要是使用延迟检测。当保护电路检测到IGBT中电流过大时，由于延迟设计并不在第一时间动作，而是过流时间满足预设值后，保护电路对控制电路发送保护信号对IGBT进行保护，这样可以排除IGBT在安全工作区内暂时性的电流波动，避免步进电机驱动器频繁关闭。

但是，由于在标准栅极电压驱动下，IGBT的抗过流时间较短，保护电路也只能在很短的时间内进行检测与保护，并且在这段时间内IGBT的di/dt值变化很大，导致保护电路判断的准确性较低。另外，由于步进电机转速以及负载惯量等不同因素的影响，IGBT工作时的过流时间以及过流电流的幅值也会有很大的不同，当出现较大的过流电流时，即使保护电路做出反应，过流电流也会在很短时间内超出IGBT的安全工作区，这样即便没有导致IGBT当场损坏，也会降低IGBT的使用寿命和可靠性。

发明内容

本发明为解决现有电机驱动器中对IGBT的保护存在判断准确性低，电路过流容错时间短，IGBT使用寿命短以及可靠性差等技术问题。提供一种步进电机驱动器中IGBT保护电路及保护方法。

步进电机驱动器中IGBT保护电路，包括控制电路、过流保护电路、电流互感器、第一栅极驱动、第二栅极驱动、IGBT T1～T4、栅极电阻R1～R4、栅极稳压二极管D1～D4以及三极管Q1～Q4；所述控制电路与第一栅极驱动第二栅极驱动以及三级管Q1～Q4的基极连接；

所述第一栅极驱动分别通过栅极电阻R1和R2与IGBT T1和IGBT T2的栅极连接，第二栅极驱动通过栅极电阻R3和R4与IGBT T3和IGBT T4的栅极连接；

所述三极管Q1～Q4的集电极与稳压二极管D1～D4的阴极连接，稳压二极管D1～D4的阳极与IGBT T1～T4的栅极连接；

所述IGBT T1～T4与步进电机线圈构成H型PWM功率转换电路，电流互感器串联在步进电机线圈中，电流互感器的输出端与过流保护电路的输入端连接，过流保护电路的输出端与控制电路连接。

步进电机驱动器中IGBT保护电路的保护方法，该方法针对步进电机驱动器内部的PWM功率转换电路的电流换向以及步进电机制动或反转，产生的过流电流的保护，该方法由以下步骤实现：

步骤一、通过串联在步进电机线圈上的电流互感器采集IGBT T1～T4中流过的电流；