CN215071620U - 一种大功率升压dc/dc保护电路及其变换器 - Google Patents
一种大功率升压dc/dc保护电路及其变换器 Download PDFInfo
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Abstract
一种大功率升压DC/DC保护电路及其变换器，属于DC/DC电路技术领域，包括控制主回路的若干并联的桥臂，每个桥臂均包含两个串联的开关管，每个桥臂的中间节点连接有储能电感至低压侧，所述低压侧还并联有滤波电容，若干桥臂的高压侧设置有两串联的采样电阻一与采样电阻二，采样电阻一与采样电阻二的中间节点连接比较驱动模块，所述比较驱动模块输出端连接开关管，该输出端连接开关管的集电极连接至高压侧正极，发射极经功率放电电阻连接至高压侧负极。该保护电路采用纯硬件设计，可检测到高压端电压突发异常并构成一条能量释放通道，避免高压端电压持续上升损坏IGBT管，故障保护响应速度快、可靠且不存在随机保护问题。
Description
技术领域
本实用新型属于DC/DC电路技术领域，更具体地，涉及一种大功率升压DC/DC保护电路及其变换器。
背景技术
混合动力矿车上使用了大功率升压DC/DC作为能量回收装置，氢燃料电池汽车使用大功率升压DC/DC作为能量匹配的的变换器，电动汽车使用大功率升压DC/DC作为充电器，目前大功率升压DC/DC已广泛应用于新能源汽车、混合动力汽车及铁路行业。本实用新型要介绍的大功率升压DC/DC主要应用在混合动力矿车上，用来回收制动能量给锂电池组充电，电池组带有功率开关，这个开关主要用来保护电池。
目前通常的解决方法，当检测到DC/DC高压端异常高压时，软件会立即执行关闭程序，从而关闭半桥臂IGBT升压电路中的IGBT下桥臂；当电感正好在一个周期内充完电，而IGBT下桥臂正好关闭，高压端输出回路断开，导致电感能量不能得到及时释放，此时电感与IGBT连接端电压会泵升很高，有时会超过IGBT的最高电压，从而导致IGBT损坏。因此，通过软件方式来保护升压DC/DC模块高压端开路故障具有随机性，有时能实现保护，有时不能保护，完全取决于故障时软件是否正好运行在保护点以及控制板外围电路的时延。
在升压DC/DC高压端开路故障时，通过软件方式来控制IGBT下桥臂关断从而实现故障保护具有随机性，而且大概率是保护不了IGBT，而且软件动作后，外围驱动电路也会有延时很难做到实时保护。如，公开号为CN11969562A，名为多路直流输入的变换器、光伏逆变器系统及其直流母线过压保护方法的发明专利，可控开关失效或可控开关的驱动器件失效均会导致整个光伏阵列输出的光伏电压直接加载至上半母线电容或下半母线电容，导致半母线电容过压而爆裂损坏，故该发明基于DCDC变换模块的检测信息和直流母线处传感器得到的检测信息，通过软件逻辑的判断方式，实现直流母线过压保护。
实用新型内容
针对上述存在的技术问题，本实用新型公开一种大功率升压DC/DC保护电路及其变换器，采用纯硬件电路设计，可检测到高压端电压突发异常并构成一条能量释放通道，避免高压端电压持续上升损坏IGBT管，故障保护响应速度快、可靠且不存在随机保护问题。
本实用新型采用以下具体的技术方案：
一种大功率升压DC/DC保护电路，包括控制主回路的若干并联的桥臂，每个桥臂均包含两个串联的开关管，每个桥臂的中间节点连接有储能电感至低压侧，所述低压侧还并联有滤波电容，若干桥臂的高压侧设置有两串联的采样电阻一与采样电阻二，采样电阻一与采样电阻二的中间节点连接比较驱动模块，所述比较驱动模块输出端连接开关管，该输出端连接开关管的集电极连接至高压侧正极，发射极经功率放电电阻连接至高压侧负极。
优选的，所述开关管为IGBT管。
优选的，所述IGBT管为N型IGBT管。
优选的，所述低压侧与高压侧正极线路上均设置有主回路开关。
优选的，所述主回路开关为继电器或断路开关。
优选的，所述低压侧主回路开关上并联有预充电阻。
优选的，所述所述比较驱动器为比较器电路连接IGBT驱动模块，所述比较器电路以运算放大器LM139为核心。
优选的，所述控制主回路设置第一桥臂、第二桥臂与第三桥臂。
优选的，所述第一桥臂、第二桥臂与第三桥臂的上、下桥臂中间节点均连接一储能电感至滤波电容正极。
一种DC/DC升压变换器，采用上述任一项所述的保护电路。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型保护电路采用分压电阻采样电路，可以检测到高压端电压突然异常并及时构成一条能量释放通道，使得电感储能能迅速通过放电通道释放能量，避免高压端电压持续上升损坏IGBT，即采用纯硬件电路作为保护电路，故障保护响应速度快，可靠，不存在随机保护问题。
附图说明
图1为本实用新型DC/DC升压变换器电路图；
图2为本实用新型比较驱动器电路连接关系图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本实用新型。除非特别说明，本实用新型实施例中采用的原料和方法为本领域常规市购的原料和常规使用的方法。
实施例1
如图1所示，一种DC/DC升压变换器，包含大功率升压DC/DC保护电路，保护电路包括控制主回路的三条并联的桥臂(从低压侧至高压侧分别为：第一桥臂、第二桥臂与第三桥臂)，每个桥臂均包含两个串联的开关管(即上、下桥臂)，每个桥臂的中间节点连接有储能电感(L1、L2、L3)至低压侧，低压侧还并联有滤波电容C1，三条桥臂的高压侧设置有两串联的采样电阻一R2与采样电阻二R3，采样电阻一R2与采样电阻二R3的中间节点连接比较驱动模块，如图2所示，比较驱动器为比较器电路连接IGBT驱动模块，比较器电路以比较器LM139为核心，IGBT模块采用驱动模块驱动。比较驱动模块输出端连接开关管Q4，该输出端连接开关管Q4的集电极连接至高压侧正极，发射极经功率放电电阻R4连接至高压侧负极。前述的开关管采用N型IGBT管。
保护电路的低压侧与高压侧正极线路上分别设置有主回路开关K1、K2，主回路开关为继电器或断路开关，低压侧主回路开关K1上并联有预充电阻R1。
在主控制回路中，主回路开关K1与预充电阻R1后段设置电流传感器TA1，三个储能电感L1、L2、L3低电位侧分别设置电流传感器TA2、TA3、TA4，第三桥臂上桥臂与采样电阻一R2之间设置电流传感器TA5；滤波电容C1两端设置电压传感器TV1，第三桥臂两端设置电压传感器TV2。
当出现高压端开路故障时，导致高压端瞬间高压异常，采样电阻一R2、二R3通过分压采集到异常电压，传递给比较驱动模块，比较驱动模块设置了保护点，当异常电压超过保护点，比较驱动模块会立即打开Q4 IGBT，将电感能量进行及时释放，防止IGBT桥臂中间电压异常升高，保护IGBT，同时传递信号给DC/DC控制器，关断Q1、Q2、Q3三个IGBT上桥臂。其中，采样电阻R3上端的电压设定值按比例降压，一般设定保护点为IGBT额定电压的五分之四，放电电阻R4设定需要根据DC/DC所选择电感量进行设计，考虑电阻放电功率、电阻阻值。
实施例2
异常电压采集可以从电压传感器TV2进行采集，当异常电压超过TV2处设定阈值，将信号传递至DC/DC控制器，控制关断Q1、Q2、Q3三个IGBT上桥臂，保护响应速度较实施例1稍慢，但可作为双重保险。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大功率升压DC/DC保护电路，其特征在于，包括控制主回路的若干并联的桥臂，每个桥臂均包含两个串联的开关管，每个桥臂的中间节点连接有储能电感至低压侧，所述低压侧还并联有滤波电容，若干桥臂的高压侧设置有两串联的采样电阻一与采样电阻二，采样电阻一与采样电阻二的中间节点连接比较驱动模块，所述比较驱动模块输出端连接开关管，该输出端连接开关管的集电极连接至高压侧正极，发射极经功率放电电阻连接至高压侧负极。
2.根据权利要求1所述的大功率升压DC/DC保护电路，其特征在于，所述开关管为IGBT管。
3.根据权利要求2所述的大功率升压DC/DC保护电路，其特征在于，所述IGBT管为N型IGBT管。
4.根据权利要求1所述的大功率升压DC/DC保护电路，其特征在于，所述低压侧与高压侧正极线路上均设置有主回路开关。
5.根据权利要求4所述的大功率升压DC/DC保护电路，其特征在于，所述主回路开关为继电器或断路开关。
6.根据权利要求4所述的大功率升压DC/DC保护电路，其特征在于，所述低压侧主回路开关上并联有预充电阻。
7.根据权利要求1所述的大功率升压DC/DC保护电路，其特征在于，所述比较驱动模块为比较器电路连接IGBT驱动模块，所述比较器电路以比较器LM139为核心。
8.根据权利要求1所述的大功率升压DC/DC保护电路，其特征在于，所述控制主回路设置第一桥臂、第二桥臂与第三桥臂。
9.根据权利要求8所述的大功率升压DC/DC保护电路，其特征在于，所述第一桥臂、第二桥臂与第三桥臂的上、下桥臂中间节点均连接一储能电感至滤波电容正极。
10.一种DC/DC升压变换器，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的保护电路。
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| CN202121163940.4U CN215071620U (zh) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | 一种大功率升压dc/dc保护电路及其变换器 |
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2021
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