CN206226397U - Igbt的保护电路和电磁炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种IGBT的保护电路和电磁炉，IGBT的保护电路(10)包括：隔离二极管(11)、稳压二极管(12)和第一电阻(13)；隔离二极管(11)连接IGBT(20)的集电极和稳压二极管(12)，第一电阻(13)连接隔离二极管(11)的正极和IGBT(20)的门极，驱动电路与IGBT(20)的门极连接；控制电路(40)分别与稳压二极管(12)的正极和驱动电路(30)连接，用于在检测到稳压二极管(12)的正极的电压高于预设电压时，控制驱动电路(30)驱动IGBT(20)关断。本实用新型提供的IGBT的保护电路可及时有效的进行的IGBT的过流保护，且结构简单、体积小、成本低廉。

Description

IGBT的保护电路和电磁炉

技术领域

本实用新型涉及电路结构技术领域，尤其涉及一种IGBT的保护电路和电磁炉。

背景技术

常用的家用电器，例如电磁炉、烧水壶等的开关电路均由绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)实现，由于IGBT对工作电压、电流要求较高，易损坏，因此，IGBT是整个电器设备的核心部件。

现有技术中为了减少IGBT的损坏，通常可以在IGBT所在的主回路中增加IGBT的电流浪涌保护电路，通过检测主回路的电流，判断流经IGBT的电流是否过流，一旦判定为过流，则关闭IGBT，从而使得主回路断开，降低了流经IGBT的电流。

在具体实现时，通常选用在交流回路中串入电流互感器的方法，来采样流经交流回路中的电流，当检测到采样得到的电流超过预定阈值，则判定交流回路中的电流过流，根据交流电整流得到的直流电则同样过流，进而关闭IGBT，但是在交流回路中串入电流互感器成本较高，且体积大，占空间。

实用新型内容

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本实用新型提供一种IGBT的保护电路和电磁炉，不仅可及时有效的进行的IGBT的过流保护，而且结构简单、体积小、成本低廉。

本实用新型提供一种IGBT的保护电路，包括：隔离二极管、稳压二极管和第一电阻；其中

所述隔离二极管的负极与IGBT的集电极连接，所述隔离二极管的正极分别与所述第一电阻的第一端和所述稳压二极管的负极连接；

所述第一电阻的第二端分别与所述IGBT的门极和驱动电路连接；

所述驱动电路与所述IGBT的门极连接，用于驱动所述IGBT导通或关断；

控制电路分别与所述稳压二极管的正极和所述驱动电路连接；

所述控制电路用于在检测到所述稳压二极管的正极的电压高于预设电压时，控制所述驱动电路驱动所述IGBT关断。

本实用新型提供的IGBT的保护电路包括：隔离二极管、稳压二极管和第一电阻，串联连接的隔离二极管和第一电阻连接在IGBT的集电极和门极之间，稳压二极管的负极与隔离二极管的正极连接，稳压二极管的正极的电压的变化可反映IGBT的集电极的电压的变化，通过检测稳压二极管的正极的电压即可确定流经IGBT的电流是否过流。本实用新型提供的IGBT的保护电路可及时有效的进行的IGBT的过流保护，且结构简单、体积小、成本低廉。

如上所述的IGBT的保护电路，还包括：滤波电路；

所述滤波电路包括并联的第二电阻和第一电容；

所述第一电容的第一端与所述稳压二极管的正极连接，所述第一电容的第二端接地。

通过增加滤波电路，可进一步提高IGBT的保护电路的保护效果。

本实用新型另一方面提供一种电磁炉，包括如上所述的IGBT的保护电路、IGBT、驱动电路、控制电路、谐振电路和整流滤波电路；其中，

所述整流滤波电路的交流输入端与市电电源连接，所述整流滤波电路的直流输出端、所述谐振电路和所述IGBT依次连接，构成供电回路；

所述隔离二极管的负极与IGBT的集电极连接，所述驱动电路与所述IGBT的门极连接，所述控制电路分别与所述稳压二极管的正极和所述驱动电路连接。

如上所述的电磁炉，所述控制电路包括比较器和参考电压提供电路；

所述稳压二极管的正极与所述比较器的第一输入端连接，所述参考电压提供电路的输出端与所述比较器的第二输入端连接，所述比较器的输出端与所述驱动电路连接；

所述驱动电路用于在所述比较器检测到所述稳压二极管的正极的电压高于所述参考电压提供电路提供的预设电压时，驱动所述IGBT关断。

如上所述的电磁炉，所述控制电路还包括处理器；

所述比较器的输出端与所述处理器连接，所述处理器与所述驱动电路连接；

所述处理器用于在所述比较器检测到所述稳压二极管的正极的电压高于所述参考电压提供电路提供的预设电压时，控制所述驱动电路驱动所述IGBT关断。

如上所述的电磁炉，所述谐振电路包括：并联的电感和第二电容；

所述电感的第一端与所述整流滤波电路的第一直流输出端连接，所述电感的第二端与所述IGBT的发射极连接。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的IGBT的保护电路的结构示意图一；

图2为本实用新型提供的电磁炉的结构示意图一；

图3为本实用新型提供的IGBT的保护电路的结构示意图二；

图4为本实用新型提供的电磁炉的结构示意图二；

图5为本实用新型提供的电磁炉的结构示意图三；

图6为本实用新型提供的电磁炉的结构示意图四。

附图标记：

10—IGBT的保护电路； 11—隔离二极管； 12—稳压二极管；

13—第一电阻； 14—滤波电路； 141—第二电阻；

142—第一电容； 20—IGBT； 30—驱动电路；

40—控制电路； 41—比较器； 42—参考电压提供电路；

43—处理器； 50—谐振电路； 51—电感；

52—第二电容； 60—整流滤波电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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作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。

本实用新型一方面提供一种IGBT的保护电路，用以解决现有技术中通常选用在交流回路中串入电流互感器的方法，来判定流经IGBT的电流是否过流，存在成本较高，且体积大，占空间的问题。该IGBT的保护电路可广泛应用电磁炉、电水壶等采用IGBT作为开关元件的电器设备中。为更清楚解释本实用新型提供的IGBT的保护电路的工作原理，以下各实施例中以电磁炉为例，对本实用新型提供的IGBT的保护电路进行说明，本领域技术人员应该明白，将本实用新型提供的IGBT的保护电路应用于其他电器设备，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型提供的IGBT的保护电路的结构示意图一。图2为本实用新型提供的电磁炉的结构示意图一。参见图1和图2，电磁炉包括IGBT的保护电路10、IGBT20、驱动电路30、控制电路40、谐振电路50和整流滤波电路60；其中，

整流滤波电路60的交流输入端与市电电源连接，整流滤波电路60的直流输出端、谐振电路50和IGBT20依次连接，构成供电回路；

IGBT的保护电路10包括：隔离二极管11、稳压二极管12和第一电阻13；

隔离二极管11的负极与IGBT20的集电极连接，隔离二极管11的正极分别与第一电阻13的第一端和稳压二极管12的负极连接；

第一电阻13的第二端分别与IGBT20的门极和驱动电路30连接；

驱动电路与IGBT20的门极连接，用于驱动IGBT20导通或关断；

控制电路40分别与稳压二极管12的正极和驱动电路30连接；

控制电路40用于在检测到稳压二极管12的正极的电压高于预设电压时，控制驱动电路30驱动IGBT20关断。

示例性的，如图2所示，电磁炉的工作原理为，IGBT20在驱动电路30的驱动下，周期性的在导通与关断间变化。当驱动电路30向IGBT20的门极提供高电压时，由于IGBT20的发射极接地，此时IGBT20的门极与发射极之间的电压差超过了IGBT20的导通阈值电压，IGBT20导通，导通的IGBT20可以被视为阻值较小的电阻，此时，整流滤波电路60的直流输出端、谐振电路50以及IGBT20形成的供电回路中流过电流，谐振电路50进行充电。当驱动电路30向IGBT20的门极提供低电压时，此时IGBT20的门极与发射极之间的电压差小于IGBT20的导通阈值电压，IGBT20关断，关断的IGBT20可以被视为阻值无穷大的电阻，此时，整流滤波电路60的直流输出端、谐振电路50以及IGBT20形成的供电回路中没有电流流过，谐振电路50进行放电，此时，IGBT20没有电流。

因此，IGBT的保护电路10需在驱动电路30向IGBT20的门极提供高电压时进行IGBT20的过流保护。

具体的，在实际应用过程中，驱动电路30向IGBT20的门极提供18伏(V)的高电压，当IGBT20导通时，IGBT20的集电极与发射极之间电压差大约为IGBT20的饱和压降，饱和压降示例性的可以为2V。当IGBT20中流经的电流过大，将会导致IGBT20的集电极与发射极之间电压差变大，IGBT20的集电极处的电压将升高，因此，控制电路40可监测IGBT20的集电极处的电压，当电压值过高时，即可判定IGBT20中流经的电流过大。

由于控制电路40的工作电压通常为5V，但是IGBT20的集电极处的电压则可能最高达到上千伏，因此，控制电路40不能直接与IGBT20的集电极连接，本实用新型控制电路40通过隔离二极管11和稳压二极管12与IGBT20的集电极连接。其中，二极管11的负极与IGBT20的集电极连接，隔离二极管11的正极通过第一电阻13与驱动电路30连接，驱动电路30通过第一电阻13向隔离二极管11的正极提供电压。当IGBT20导通时，由于驱动电路30提供的电压约为18V，IGBT20的集电极的电压约为2V，因此，隔离二极管11可以导通，当隔离二极管11导通时，隔离二极管11正负极两端的电压差是二极管的导通压降，约为0.7V，因此，在正常工作时，隔离二极管11的正极的电压为2.7V左右。当IGBT20中流过较高的电流时，IGBT20的集电极的电压升高，隔离二极管的正极的电压也升高。稳压二极管12在工作时可保持恒定的电压差，示例性的稳压二极管12可示例性的选择2V或5V的稳压管。控制电路40可根据稳压二极管12的正极的电压的高低确定IGBT20中是否流过较大的电流。

示例性的，控制电路40的电压IGBT20的集电极采样端与稳压二极管12的正极连接，当检测到稳压二极管12的正极的电压高于预设电压值时，认为IGBT20中流过较大的电流，此时，控制电路40向驱动电路30发送控制信号，以使驱动电路30驱动IGBT20关断，从而使得IGBT20中没有电流流过，保护了IGBT20。

当IGBT20关断时，IGBT20的集电极处的电压在300V以上，从而使得隔离二极管11的负极电压高于正极电压，隔离二极管11关断，可视为无穷大的电阻，从而避免了过高的电压被引入控制电路40或驱动电路30中。

可选的，可选用电磁炉的总控制电路作为控制电路40。

本实用新型提供的IGBT的保护电路包括：隔离二极管、稳压二极管和第一电阻，串联连接的隔离二极管和第一电阻连接在IGBT的集电极和门极之间，稳压二极管的负极与隔离二极管的正极连接，稳压二极管的正极的电压的变化可反映IGBT的集电极的电压的变化，通过检测稳压二极管的正极的电压即可确定流经IGBT的电流是否过流。本实用新型提供的IGBT的保护电路可及时有效的进行的IGBT的过流保护，且结构简单、体积小、成本低廉。

本实用新型提供的电磁炉，设置有如上所述的IGBT的保护电路，具有成本低廉、不易损坏的优点。

在上述任一实施例的基础上，图3为本实用新型提供的IGBT的保护电路的结构示意图二。如图3所示，IGBT的保护电路10还包括：滤波电路14；

滤波电路14包括并联的第二电阻141和第一电容142；

第一电容142的第一端与稳压二极管12的正极连接，第一电容142的第二端接地。

示例性的，如图3所示，为提高控制电路40的检测准确度，可在稳压二极管12与控制电路40之间增加滤波电路14，滤波电路14用于过滤电压信号中可能的干扰信号。

示例性的，滤波电路14包括并联的第二电阻141和第一电容142，形成并联支路。其中，并联支路的一端与稳压二极管12的正极连接，并联支路的另一端接地。

进一步，在上述任一实施例的基础上，图4为本实用新型提供的电磁炉的结构示意图二。如图4所示，控制电路40包括比较器41和参考电压提供电路42；

稳压二极管12的正极与比较器41的第一输入端连接，参考电压提供电路42的输出端与比较器41的第二输入端连接，比较器41的输出端与驱动电路30连接；

驱动电路30用于在比较器41检测到稳压二极管12的正极的电压高于参考电压提供电路42提供的预设电压时，驱动IGBT20关断。

示例性的，如图4所示，控制电路40包括比较器41和参考电压提供电路42。比较器41接收稳压二极管12的正极处的电压以及参考电压提供电路42所提供的电压，比较器41的输出端与驱动电路30连接，向驱动电路30发送比较结果。驱动电路30用于在比较器41检测到稳压二极管12的正极的电压高于参考电压提供电路42提供的预设电压时，驱动IGBT20关断。

通过由驱动电路30直接根据比较器41的比较结果对IGBT20进行通断控制，提高了IGBT20的保护速度。进一步，在图4所示实施例的基础上，图5为本实用新型提供的电磁炉的结构示意图三。如图5所示，控制电路40还包括处理器43；

比较器41的输出端与处理器43连接，处理器43与驱动电路30连接；

处理器43用于在比较器41检测到稳压二极管12的正极的电压高于参考电压提供电路42提供的预设电压时，控制驱动电路30驱动IGBT20关断。

示例性的，处理器43可以为电磁炉的总控制电路，考虑到现有电磁炉的总控制电路与驱动电路30本身就有连接控制关系，将比较器41的比较结果输出给处理器43，即可控制IGBT20的通断。通过在现有的电磁炉中增加比较器41，并将比较器41与处理器43连接，从而避免选用带有比较器的电磁炉总控制电路，可节约电磁炉的制作成本。

进一步，在上述任一实施例的基础上，图6为本实用新型提供的电磁炉的结构示意图四。如图6所示，谐振电路50包括：并联的电感51和第二电容52；

电感51的第一端与整流滤波电路60的第一直流输出端连接，电感51的第二端与IGBT20的发射极连接。

示例性的，谐振电路谐振电路50包括并联的电感51和第二电容52，电感51的第一端与整流滤波电路60的第一直流输出端连接，电感51的第二端与IGBT20的发射极连接。

示例性的，本使用新型中的电容、电感、电阻可以为单个电容、电感、电阻，也可以为多个电容、电感、电阻元件串、并连组成电容、电感、电阻网络。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种IGBT的保护电路(10)，其特征在于，包括：隔离二极管(11)、稳压二极管(12)和第一电阻(13)；其中

所述隔离二极管(11)的负极与IGBT(20)的集电极连接，所述隔离二极管(11)的正极分别与所述第一电阻(13)的第一端和所述稳压二极管(12)的负极连接；

所述第一电阻(13)的第二端分别与所述IGBT(20)的门极和驱动电路(30)连接；

所述驱动电路与所述IGBT(20)的门极连接，用于驱动所述IGBT(20)导通或关断；

控制电路(40)分别与所述稳压二极管(12)的正极和所述驱动电路(30)连接；

所述控制电路(40)用于在检测到所述稳压二极管(12)的正极的电压高于预设电压时，控制所述驱动电路(30)驱动所述IGBT(20)关断。

2.根据权利要求1所述的IGBT的保护电路，其特征在于，还包括：滤波电路(14)；

所述滤波电路(14)包括并联的第二电阻(141)和第一电容(142)；

所述第一电容(142)的第一端与所述稳压二极管(12)的正极连接，所述第一电容(142)的第二端接地。

3.一种电磁炉，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的IGBT的保护电路(10)、IGBT(20)、驱动电路(30)、控制电路(40)、谐振电路(50)和整流滤波电路(60)；其中，

所述整流滤波电路(60)的交流输入端与市电电源连接，所述整流滤波电路(60)的直流输出端、所述谐振电路(50)和所述IGBT(20)依次连接，构成供电回路；

所述隔离二极管(11)的负极与IGBT(20)的集电极连接，所述驱动电路与所述IGBT(20)的门极连接，所述控制电路(40)分别与所述稳压二极管(12)的正极和所述驱动电路(30)连接。

4.根据权利要求3所述的电磁炉，其特征在于，所述控制电路(40)包括比较器(41)和参考电压提供电路(42)；

所述稳压二极管(12)的正极与所述比较器(41)的第一输入端连接，所述参考电压提供电路(42)的输出端与所述比较器(41)的第二输入端连接，所述比较器(41)的输出端与所述驱动电路(30)连接；

所述驱动电路(30)用于在所述比较器(41)检测到所述稳压二极管(12)的正极的电压高于所述参考电压提供电路(42)提供的预设电压时，驱动所述IGBT(20)关断。

5.根据权利要求4所述的电磁炉，其特征在于，所述控制电路(40)还包括处理器(43)；

所述比较器(41)的输出端与所述处理器(43)连接，所述处理器(43)与所述驱动电路(30)连接；

所述处理器(43)用于在所述比较器(41)检测到所述稳压二极管(12)的正极的电压高于所述参考电压提供电路(42)提供的预设电压时，控制所述驱动电路(30)驱动所述IGBT(20)关断。

6.根据权利要求3至5任一项所述的电磁炉，其特征在于，所述谐振电路(50)包括：并联的电感(51)和第二电容(52)；

所述电感(51)的第一端与所述整流滤波电路(60)的第一直流输出端连接，所述电感(51)的第二端与所述IGBT(20)的发射极连接。