中职扩展资源包资料：4、实验指导-IGBT驱动电压电平检测保护电路

1、1.1 项目（IGBT驱动电压电平检测保护电路）项目背景在许多工业控制系统中，常常需要变频器。而 IGBT作为变频器 的功率输出器件，在快速低损耗的电力电子应用范围内 ，在中、低 频功率控制应用中，IGBT最具独特性能，其应用日趋广泛。在实际工业应用中，IGBT驱动电路中，正向驱动电压过大则可 能使IGBT出现擎住效应，导致门控失效，从而造成 IGBT的损坏； 正向驱动电压过小会使IGBT退出饱和导通区而进入线性放大区域， 使IGBT过热损坏；高速开通和关断时，会产生很高的尖峰电压，极 有可能造成IGBT或其他兀器件被击穿。当IGBT关断时，栅射电压 很容易受IGBT和电路寄生参数的干扰，使栅

2、射电压引起器件误导通 导致IGBT的损坏，因此IGBT的驱动电路和保护电路是电路设计的 难点和关键，性能优良的驱动和保护电路是保证IGBT高效、可靠运行的必要条件。任务要求A、B为单桥臂上下IGBT的栅极驱动信号，当驱动电压小于13.5V 时，容易造成IGBT工作不正常，因此当IGBT栅极驱动电压 <=时 13.5V，要求立刻封锁驱动电平（低电平），根据上述功能要求，现准 备设计一个IGBT的驱动电平检测保护电路。项目实施工具准备I:电烙铁、示波器、万用表电子资料1、IGBT驱动电压电平检测保护电路讲解资料2、IGBT驱动电压电平检测保护电路电路图基础知识储备（一） TL431比较器电路

3、TL431内部具有一个2.5V的基准电压，接在运放的反向输入端。由运放的特性可知，只有当R端（同向端）的电压非常接近2.5V时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过。TL431的三个引脚分别为正极（R）、阳极（A）、阴极（K），TL431引脚图及等效逻辑功能(K)TL431逻辑功能图比较器电路比较器电路它是巧妙的运用了 Vref=2.5v这个临界电压。当Ui>Vref 时，A 极与 K极导通，TL431 导通,U0=2V，当 VivVref 时， A极与K极不导通，TL431不导通,U0=UCC（二）稳压二极管利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的

4、起稳压作用的二极管。此是一种直到临界反向 击穿前都具有很高的器件在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个 很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，主要被作为或电压基准 使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更高的稳定电压。项目实施步骤I电路原理图设计1主电路设计：由TL431比较器电路和2路驱动信号电压信号组成的驱动电压电平检测电路利用TL431的2.5V基准电压特性组成的电压保护电路测量T1点的电压，即TL431的R端(正极)输入的电压，从而判断TL431是否导通测量T2点的电压，可以验证TL431是否导通

5、测量T3和T4点的电压，可以结合三极管的导通条件判断三极管 能否导通测量T5和T6点的电压，可以得到输出信号电路功能测试用万用表或示波器接在T5或T6处，接通24V电源，在输入端V-IN(10V15V)由10V输入开始，逐渐增大至15V，观察得出当输入端V-IN输入电压小于13.5V时，Q1和Q2导通，T5和T6处电 压值为低电平0，即信号圭寸锁，当输入端 V-IN输入电压大于13.5V 时，Q1和Q2不导通，T5和T6处电压值为高电平，输出正常信号电路调试分析电路调试分析一：2V4的稳压管有什么作用，可不可以去掉或者换成二极管分析：电压有关系，限制电压电路调试分析二：调整输入驱动电压为限制为

6、12V时，该怎样搭建更改电路分析：电压有关系，限制电压，电压分压电路调试分析三：当输入端V-IN输入任意电压时，输出三极管不导通，T5输出低电平，T6输出正常分析：从输入到输出，测量各测试点的电压是否正常，定位范围， 查找原因电路调试分析四：当输入端V-IN输入任意电压时，T5,T6输出高电平分析：从输入到输出，测量各测试点的电压是否正常，定位范围， 查找原因电路调试分析五：电路中电阻的选型原则分析：根据电阻在电路中的作用和具体的技术要求，来选择使用哪种类型的电阻，例如，对电路中的降压和限流电阻、音频负载电阻 等，选用碳膜电阻就能满足要求；若是稳压电路中的取样电阻、延时 电路中的定时电阻等要求

7、热稳定性较高的场合， 最好选用金属膜电阻; 对于测量仪表中的分流、分压电阻，应该选用精密度等级较高的电阻。1、根据电路的功率从选择电阻的额定功率；电阻的额定功率要符合应用电路中对电阻功率容量的要求。一般 不要随意加大或减小电阻的功率。 如果电路要求是功率型电阻，则其 额定功率可高于实际应用电路要求的 12倍。阻值相同的电阻串联或并联，额定功率等于各个电阻额定功率之和；阻值不同的电阻串联时，额定功率取决于高阻值的电阻，并联时， 额定功率取决于低阻值的电阻，并且需要计算方可使用。2、根据电路的工作电压选择电阻的耐压值。耐压值选择不合适的时候，也会因为电阻被击穿而导致整个电路系统 的故障。举例来说，AC-DC开关电源模块在设计的输入前端，根据 安规要求（GB4943.1标准），要保证插头或连接器断开后，在输入 端L、N上的滞留电压能够在1S内衰减到初始值的37%以下，因此， 在实际电路设计时，当电阻的耐压值低于输入端高压的情况下， 就会 失效。项目总结与提升项目实施总结时长知识点教学方法1PLC程序设计讲解讲解、提问1实