IGBT短路保护电路pdf密码芯片设计

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　　密码芯片设计,芯片特色设计,芯片的电路设计1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 4.0 (22)申请日 2019.12.16 (73)专利权人 天津瑞源电气有限公司 地址 300000 天津市滨海新区空港经济区 航天路100号 (72)发明人 李则臣张全超 (74)专利代理机构 天津才智专利商标代理有限 公司 12108 代理人 庞学欣 (51)Int.Cl. H03K 17/567(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种IGBT短路保护电路 (57)摘要 本实用新型提供了一种IGBT短。

　　2、路保护电路， 涉及欠压保护的技术领域， 包括： 推挽电路， 滤波 电路； 第一稳压管D1， 第二稳压管D2， 第三稳压管 D3， 第四稳压管D4， 显示模块LED1， 第二电阻R2， 第三电阻R3， 第四电阻R4， 第五电阻R5， 第二电容 C2， 第三三极管Q3， 第四三极管Q4； 一旦发生短路 情况， 保护电路立马动作， 迅速关断IGBT管， 实现 对IGBT管的有效保护。 该电路没有采用MCU控制 保护方式， 也没有采用常规的采样电阻和电流电 压传感器的采样方式， 在没有复杂的控制电路参 与的情况下采用价格低廉的普通半导体元器件 实现保护功能降低了IGBT管保护的成本， 同时提 高了电路。

　　3、保护的可靠性。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 210670013 U 2020.06.02 CN 210670013 U 1.一种IGBT短路保护电路， 其特征在于， 包括： 推挽电路， 滤波电路； 第一稳压管D1， 第 二稳压管D2， 第三稳压管D3， 第四稳压管D4， 显示模块LED1， 第二电阻R2， 第三电阻R3， 第四 电阻R4， 第五电阻R5， 第二电容C2， 第三三极管Q3， 第四三极管Q4； 所述推挽电路的输入端与外部PWM发生器相连， 所述推挽电路的输出分别与所述第三 电阻R3的一端、 第四电阻R4的一端相连； 所述推挽电路的一端与外接高电平相连， 所述推挽电路。

　　4、的另一端接地； 所述第三电阻R3的另一端与所述第四稳压管D4的阳极相连； 所述第四电阻R4的另一端与待保护的IGBT管的栅极相连； 所述第四稳压管D4的阴极与待保护的IGBT管的集电极相连； 所述第一稳压管D1的阴极与外接高电平相连； 所述第一稳压管D1的阳极与所述第二电阻R2的一端相连； 所述第二电阻R2的另一端与显示模块LED1的阳极相连； 所述第五电阻R5的一端接地， 所述第五电阻R5的另一端与所述待保护的IGBT管发射极 相连； 所述显示模块LED1的阴极与所述第三三极管Q3的集电极相连； 所述第三三极管Q3的发射极接地， 所述第三三极管Q3的基极分别与所述第三稳压管D3 的阳极、 所。

　　5、述第二电容C2的一端相连； 所述第二电容C2的另一端接地； 所述第四三极管Q4的基极与所述第二稳压管D2的阳极相连， 所述第二稳压管D2的阴极 与所述第一稳压管D1的阳极相连； 所述第四三极管Q4的发射极与待保护的IGBT管的栅极相连， 所述第四三极管Q4的集电 极接地。 2.根据权利要求1所述的一种IGBT短路保护电路， 其特征在于， 所述推挽电路包括第一 三极管Q1， 第二三极管Q2； 所述第一三极管Q1的发射极与所述第二三极管Q2的发射极相连； 述第一三极管Q1的基极与所述第二三极管Q2的基极相连； 所述第二三极管Q2集电极接地； 所述第一三极管Q1与外接高电平相连； 所述第一三极管Q1。

　　6、的发射极分别与所述第三电阻R3的一端、 第四电阻R4的一端相连。 3.根据权利要求1所述的一种IGBT短路保护电路， 其特征在于， 所述滤波电路包括第一 电阻R1以及第一电容C1； 所述第一电阻R1的一端以及所述第一电容C1的一端均与所述外接高电平相连； 所述第一电阻的R1的另一端以及所述第一电容的另一端均与所述第二电容R2的一端 相连。 4.根据权利要求1所述的一种IGBT短路保护电路， 其特征在于， 所述第三三极管Q3为 NPN型三极管， 第四三极管Q4为PNP型三极管。 5.根据权利要求2所述的一种IGBT短路保护电路， 其特征在于， 所述第一三极管Q1为 NPN型三极管， 第二三极管Q。

　　7、2为PNP型三极管。 权利要求书 1/1 页 2 CN 210670013 U 2 一种IGBT短路保护电路 技术领域 0001 本实用新型涉及欠压保护技术领域， 尤其是涉及一种IGBT短路保护电路。 背景技术 0002 目前， 最常用的过欠压保护技术主要采用以下几种思路。 最主要的方式是采用运 算放大器或者比较器作为控制环节的中心， 利用采样电阻将采样点电压与基准电压进行比 较， 输出高低电平信号传递至IGBT模块实现有效关断。 为了降低成本， 现有技术如图1所示， Q1、 Q2组成图腾柱结构， 加强前后级隔离。 PWM发生器发出PWM原始脉冲信号波形驱动图腾 柱。 由PWM的高低电平驱动Q。

　　8、1与Q2的分别导通， 从而发出一组幅值为VIN 的PWM驱动信号驱 动IGBT的栅极,使主功率回路能量通过变压器正常向后传递。 0003 现有技术的欠压保护方法存在如下问题： 其一， 针对大量使用运算放大器及比较 器以及各种与非门芯片的设计， 其设计相对复杂， 芯片太多， 成本高， 而且引入过而且大规 模占用PCB板面， 成本高， 可靠性差。 其二， MCU控制相对纯电路控制， 不仅成本高而且需要人 为设计逻辑程序， 同时引入过多的元器件， 增加故障点， 减低了保护电路的可靠性。 实用新型内容 0004 有鉴于此， 本实用新型的目的在于提供一种IGBT短路保护电路， 以降低现有技术 的欠压保护。

　　9、电路的成本， 同时提高欠压保护的可靠性。 0005 本实用新型提供了一种IGBT短路保护电路， 包括： 推挽电路， 滤波电路； 第一稳压 管D1， 第二稳压管D2， 第三稳压管D3， 第四稳压管D4， 第二电阻R2， 显示模块LED1， 第三电阻 R3， 第四电阻R4， 第五电阻R5， 第二电容C2， 第三三极管Q3， 第四三极管Q4； 0006 所述推挽电路的输入端与外部PWM发生器相连， 所述推挽电路的输出分别与所述 第三电阻R3的一端、 第四电阻R4的一端相连； 0007 所述推挽电路的一端与外接高电平相连， 所述推挽电路的另一端接地； 0008 所述第三电阻R3的另一端与所述第四稳压管。

　　10、D4的阳极相连； 0009 所述第四电阻R4的另一端与待保护的IGBT管的栅极相连； 0010 所述第四稳压管D4的阴极与待保护的IGBT管的集电极相连； 0011 所述第一稳压管D1的阴极与外接高电平相连； 0012 所述第一稳压管D1的阳极与所述第二电阻R2的一端相连； 0013 所述第五电阻R5的一端接地， 所述第五电阻R5的另一端与所述待保护的IGBT管发 射极相连； 0014 所述第二电阻R2的另一端与显示模块LED1的阳极相连； 0015 所述显示模块LED1的阴极与所述第三三极管Q3的集电极相连； 0016 所述第三三极管Q3的发射极接地， 所述第三三极管Q3的基极分别与所述第三。

　　11、稳压 管D3的阳极、 所述第二电容C2的一端相连； 0017 所述第二电容C2的另一端接地； 说明书 1/5 页 3 CN 210670013 U 3 0018 所述第四三极管Q4的基极与所述第二稳压管D2的阳极相连， 所述第二稳压管D2的 阴极与所述第一稳压管D1的阳极相连； 0019 所述第四三极管Q4的发射极与待保护的IGBT管的栅极相连， 所述第四三极管Q4的 集电极接地。 0020 优选的， 其特征在于， 所述推挽电路包括第一三极管Q1， 第二三极管Q2； 0021 所述第一三极管Q1的发射极与所述第二三极管Q2的发射极相连； 0022 述第一三极管Q1的基极与所述第二三极管Q2的基。

　　12、极相连； 0023 所述第二三极管Q2集电极接地； 0024 所述第一三极管Q1与外接高电平相连； 0025 所述第一三极管Q1为所述推挽电路的输出端并分别与所述第三电阻 R3的一端、 第三电阻R4的一端相连。 0026 优选的， 所述滤波电路包括第一电阻R1以及第一电容C1； 0027 所述第一电阻R1的一端以及所述第一电容C1的一端均与所述外接高电平相连； 0028 所述第一电阻的R1的另一端以及所述第一电容的另一端均与所述第二电容R2的 一端相连。 0029 所述第三三极管Q3为NPN型三极管， 第四三极管Q4为PNP型三极管， 所述第一三极 管Q1为NPN型三极管， 第二三极管Q2为P。

　　13、NP型三极管。 0030 本实用新型实施例带来了以下有益效果： 本实用新型提供了一种IGBT 短路保护 电路， 包括： 推挽电路， 滤波电路； 第一稳压管D1， 第二稳压管 D2， 第三稳压管D3， 第四稳压 管D4， 第二电阻R2， 显示模块LED1， 第三电阻R3， 第四电阻R4， 第五电阻R5， 第二电容C2， 第三 三极管Q3， 第四三极管Q4； 推挽电路的输入端与外部PWM发生器相连， 推挽电路的输出分别 与第三电阻R3的一端、 第三电阻R4的一端相连； 推挽电路的一端与外接高电平相连， 推挽电 路的另一端接地； 第三电阻R3的另一端与第四稳压管D4的阳极相连； 第四电R4的另一端与。

　　14、 待保护的IGBT管的栅极相连； 第四稳压管D4的阴极与待保护的IGBT管的集电极相连； 第一 稳压管D1的阴极与外接高电平相连； 第一稳压管D1的阳极与第二电阻R2的一端相连； 第二 电阻R2的另一端与显示模块LED1的阳极相连； 显示模块LED1的阴极与第三三极管Q3的集电 极相连； 第三三极管Q3的发射极接地， 第三三极管Q3的基极分别与第三稳压管D3的阳极、 第 二电容C2的一端相连； 第二电容C2的另一端接地； 第四三极管Q4的基极与第二稳压管D2的 阳极相连， 第二稳压管D2的阴极与第一稳压管D1的阳极相连； 第四三极管Q4的发射极与待 保护的IGBT管的栅极相连， 第四三极管Q4。

　　15、 的集电极接地。 通过本实用新型提供的一种IGBT 短路保护电路可以利用电气分离元件实现对IGBT管的保护， 降低了IGBT管保护的成本， 同 时提高了电路保护的可靠性。 0031 本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述， 并且， 部分地从说明书 中变得显而易见， 或者通过实施本实用新型而了解。 本实用新型的目的和其他优点在说明 书、 权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 0032 为使本实用新型的上述目的、 特征和优点能更明显易懂， 下文特举较佳实施例， 并 配合所附附图， 作详细说明如下。 说明书 2/5 页 4 CN 210670013 U 4 附图说明 0033。

　　16、 为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案， 下面将对 具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述 中的附图是本实用新型的一些实施方式， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性 劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。 0034 图1为现有技术提供的IGBT保护电路； 0035 图2为本实用新型实施例提供的一种IGBT保护电路电路图； 0036 图3为本实用新型实施例提供的一种IGBT保护电路推挽电路电路图； 0037 图4为本实用新型实施例提供的一种IGBT保护电路滤波电路电路图。 具体实施方式 0038 为使本实用。

　　17、新型实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图对本 实用新型的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是本实用新型一部分实 施例， 而不是全部的实施例。 基于本实用新型中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出 创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本实用新型保护的范围。 0039 目前， IGBT管保护成本高， 可靠性差， 基于此， 本实用新型实施例提供的一种IGBT 短路保护电路， 可以采用电路分离元件对IGBT管进行保护， 降低IGBT管的保护成本， 提高系 统的可靠性。 0040 为便于对本实施例进行理解， 首先对本实用新型实施例所公开的一种 I。

　　18、GBT短路 保护电路进行详细介绍， 0041 实施例一： 0042 如图2所示， 本实用新型实施例一提供了一种IGBT短路保护电路， 包括： 推挽电路， 滤波电路； 第一稳压管D1， 第二稳压管D2， 第三稳压管 D3， 第四稳压管D4， 显示模块LED1， 第 二电阻R2， 第三电阻R3， 第四电阻R4， 第五电阻R5， 第二电容C2， 第三三极管Q3， 第四三极管 Q4； 0043 所述推挽电路的输入端与外部PWM发生器相连， 所述推挽电路的输出分别与所述 第三电阻R3的一端、 第四电阻R4的一端相连； 0044 所述推挽电路的一端与外接高电平相连， 所述推挽电路的另一端接地； 0045 。

　　19、所述第三电阻R3的另一端与所述第四稳压管D4的阳极相连； 0046 所述第四电阻R4的另一端与待保护的IGBT管的栅极相连； 0047 所述第四稳压管D4的阴极与待保护的IGBT管的集电极相连； 0048 所述第一稳压管D1的阴极与外接高电平相连； 0049 所述第一稳压管D1的阳极与所述第二电阻R2的一端相连； 0050 所述第二电阻R2的另一端与显示模块LED1的阳极相连； 0051 所述第五电阻R5的一端接地， 所述第五电阻R5的另一端与所述待保护的IGBT管发 射极相连； 0052 所述显示模块LED1的阴极与所述第三三极管Q3的集电极相连； 0053 所述第三三极管Q3的发射极接地，。

　　20、 所述第三三极管Q3的基极分别与所述第三稳压 管D3的阳极、 所述第二电容C2的一端相连； 说明书 3/5 页 5 CN 210670013 U 5 0054 所述第二电容C2的另一端接地； 0055 所述第四三极管Q4的基极与所述第二稳压管D2的阳极相连， 所述第二稳压管D2的 阴极与所述第一稳压管D1的阳极相连； 0056 所述第四三极管Q4的发射极与待保护的IGBT管的栅极相连， 所述第四三极管Q4的 集电极接地。 0057 如图3所示， 具体的， 所述推挽电路包括第一三极管Q1， 第二三极管 Q2； 0058 所述第一三极管Q1的发射极与所述第二三极管Q2的发射极相连； 0059 述第。

　　21、一三极管Q1的基极与所述第二三极管Q2的基极相连； 0060 所述第二三极管Q2集电极接地； 0061 所述第一三极管Q1与外接高电平相连； 0062 所述第一三极管Q1为所述推挽电路的输出端并分别与所述第三电阻 R3的一端、 第三电阻R4的一端相连； 0063 所述推挽电路的输出端为后述第一三极管Q1的发射极与后述第二三极管Q2的发 射极； 0064 需要说明的是， 所述推挽电路与外部PWM发生器相连， 用于扩大PWM 发生器的输出 电压的幅值； 0065 如图4所示， 具体的， 所述滤波电路包括第一电阻R1以及第一电容 C1； 0066 所述第一电阻R1的一端以及所述第一电容C1的一端均与。

　　22、所述外接高电平相连； 0067 所述第一电阻的R1的另一端以及所述第一电容的另一端均与所述第二电容R2的 一端相连。 0068 需要说明的是， 在本实用新型提供的实施例中， 所述第三三极管Q3为 NPN型三极 管， 第四三极管Q4为PNP型三极管， 所述第一三极管Q1为 NPN型三极管， 第二三极管Q2为PNP 型三极管。 0069 实施例二： 0070 本实用新型实施例二对前述的一种IGBT短路保护电路的工作原理进行了简述， 具 体工作原理如下： 0071 当待保护的IGBT管发生短路时， 待保护的IGBT管集电极电压(F点) 升高， 带动图1 中C点电压升高， 此时， C点电压瞬间高于PW。

　　23、M波形幅值点并超过第三稳压管D3稳压值， 前述 第三稳压管D3发生雪崩效应， 从而持续给第二电容C2供电， 由于第三三极管Q3为NPN型三极 管， 当所述第二电容C2两端能量持续升高直至越过Q3基极驱动门限时， 此时第三三极管Q3 饱和导通， 第三三极管Q3的集电极被拉低。 VIN经过第一电阻R1， 第二电阻R2驱动显示模块 LED1工作， 同时， 由于第三三极管Q3集电极电压被拉低， 在经过指示模块LED1的0.5V压降 后， 所述第二稳压管D2 阳极被钳位至约1.5V至2V之间。 当发生短路时， IGBT管必然导通状 态， 第四三极管Q4的栅极必定为PWM波形的高电平， 由于第四三极管Q4。

　　24、为 PNP型三极管， 因 此所述第四三极管Q4饱和导通， 此时第四三极管Q4发射极被地钳位， 将PWM波形持续拉低， 因此待保护的IGBT立即关断。 0072 实施例三： 0073 本实用新型第一三极管D1的作用是防止VIN电压的过电压。 第一电容C1为储能和 滤波作用。 说明书 4/5 页 6 CN 210670013 U 6 0074 除非另外具体说明， 否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、 数字表 达式和数值并不限制本实用新型的范围。 0075 所属领域的技术人员可以清楚地了解到， 为描述的方便和简洁， 上述描述的系统 和装置的具体工作过程， 可以参考前述方法实施例中的对应过程。

　　25、， 在此不再赘述。 0076 另外， 在本实用新型实施例的描述中， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、 “相连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连 接； 可以是机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 可 以是两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言， 可以具体情况理解上述术语 在本实用新型中的具体含义。 0077 在本实用新型的描述中， 需要说明的是， 术语 “中心” 、“上” 、“下” 、“左” 、“右” 、“竖 直” 、“水平” 、“内” 、“外” 等指示的方位或位置关系为基于。

　　26、附图所示的方位或位置关系， 仅是 为了便于描述本实用新型和简化描述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定 的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本实用新型的限制。 此外， 术语 “第 一” 、“第二” 、“第三” 仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要性。 0078 最后应说明的是： 以上所述实施例， 仅为本实用新型的具体实施方式， 用以说明本 实用新型的技术方案， 而非对其限制， 本实用新型的保护范围并不局限于此， 尽管参照前述 实施例对本实用新型进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解： 任何熟悉本技 术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内， 其依然可以对前述实施例所记载的技 术方案进行修改或可轻易想到变化， 或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改、 变化或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范 围， 都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。 因此， 本实用新型的保护范围应所述以权利要 求的保护范围为准。 说明书 5/5 页 7 CN 210670013 U 7 图1 说明书附图 1/3 页 8 CN 210670013 U 8 图2 说明书附图 2/3 页 9 CN 210670013 U 9 图3 图4 说明书附图 3/3 页 10 CN 210670013 U 10 。