CN106602854A - 一种双向斩波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双向斩波器，包括含有两个IGBT模块的双向斩波电路，每个IGBT模块包括反并联连接的IGBT以及续流二极管，还包括连接在双向斩波电路的高压端与低压端之间的旁路电路，旁路电路当双向斩波电路中高压端与低压端之间通过两个IGBT模块的续流二极管将形成电流通路，且双向斩波电路未启动斩波功能时，将流向两个IGBT模块的电流进行旁路。本发明能够避免双向斩波器未启动时电流流向IGBT，以在双向斩波器高压端存在大电流或短路工况时执行保护，且具有结构简单、成本低廉以及安全可靠等的优点。

Description

一种双向斩波器

技术领域

本发明涉及斩波器技术领域，尤其涉及一种具有短路保护功能的双向斩波器。

背景技术

双向DC/DC斩波器即为可以实现升压和降压两种功能的斩波电路，通过两个IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）模块以及控制电流流向形成斩波升压电路、斩波降压电路。目前的双向DC/DC斩波器，例如传统的双向boost/buck斩波电路，其作为斩波降压电路时，输入电压通过熔断器给后续电路供电；在作为斩波升压电路时，两个IGBT模块的续流管与熔断器将构成电流通路，在双向DC/DC斩波器未工作前，而双向DC/DC斩波器的输入端存在大电流或短路时，由于IGBT模块中续流管的i²t（瞬时电流承受量）远小于熔断器的i²t，则会烧毁IGBT模块中续流管，因而安全性不高，同时会导致成本的增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种能够避免双向斩波器未启动时电流流向IGBT，以及在双向斩波器存在大电流或短路工况时执行保护，且结构简单紧凑、所需成本低、安全可靠的双向斩波器。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种双向斩波器，包括含有两个IGBT模块的双向斩波电路，每个所述IGBT模块包括反并联连接的IGBT以及续流二极管，所述双向斩波电路通过熔断器FU1接入高压端，其特征在于：还包括连接在所述双向斩波电路的高压端与低压端之间的旁路电路，所述旁路电路当所述双向斩波电路中高压端与低压端之间通过所述两个IGBT模块的续流二极管将形成电流通路，且所述双向斩波电路未启动斩波功能时，将流向两个IGBT模块的电流进行旁路。

作为本发明的进一步改进所述旁路电路为旁路二极管D4，所述旁路二极管D4的阳极与所述双向斩波电路的低压端连接，阴极通过熔断器FU1与所述双向斩波电路的高压端连接。

作为本发明的进一步改进：所述旁路二极管D4的瞬时最大电流承受量大于所述熔断器FU1的i²t。

作为本发明的进一步改进：所述双向斩波电路为双向boost/buck斩波电路。

作为本发明的进一步改进：所述双向boost/buck斩波电路包括依次连接的第一IGBT模块、电感L1以及第二IGBT模块，所述第一IGBT模块包括两个串联连接的IGBT功率单元，每个所述IGBT功率单元以及第二IGBT模块均包括并联连接的IGBT以及续流二极管。

作为本发明的进一步改进：所述电感L1与所述第二IGBT模块之间还设有第一滤波电容C2。

作为本发明的进一步改进：所述双向斩波电路的高压端、低压端还分别设有第二滤波电容C1、第三滤波电容C3。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）本发明通过在双向斩波电路的两端设置旁路电路，当双向斩波电路中输入电源与两个IGBT模块的续流二极管形成电流通路而使得输入电压与输出电压相等，且双向斩波电路未启动斩波功能时，通过旁路电路将流向两个IGBT模块的电流进行旁路，避免双向斩波器未启动时电流流向IGBT，从而在双向斩波电路出现大电流或短路时，可以有效保护IGBT模块不被烧毁，提高了双向斩波器的安全可靠性；

2）本发明通过旁路二极管进行旁路保护，使旁路二极管的瞬时最大电流承受量i²t大于熔断器的i²t，从而当双向斩波电路作为斩波升压电路时，两个IGBT模块与熔断器形成电流通路，电流通路会通过旁路二极管进行供电，因而即使斩波电路出现过流或短路时会先经过熔断器，而不会造成IGBT模块的损坏，也不会造成旁路二极管的烧损，可以有效降低电路的成本以及提高电路的可靠性。

附图说明

图1是本实施例中双向斩波器的结构示意图。

图例说明：1、双向斩波电路； 2、旁路电路。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例双向斩波器包括含有两个IGBT模块的双向斩波电路，每个IGBT模块包括反并联连接的IGBT以及续流二极管，还包括连接在双向斩波电路的高压端与低压端之间的旁路电路，旁路电路当双向斩波电路1中高压端与低压端之间通过两个IGBT模块的续流二极管将形成电流通路，且双向斩波电路1未启动斩波功能时，将流向两个IGBT模块的电流进行旁路。因而可以避免在双向斩波电路1未启动时电流流向两个IGBT模块，以在双向斩波电路1的高压端出现大电流或短路时，可以有效保护IGBT模块不被烧毁，提高了双向斩波器的安全可靠性。

参见图1，本实施例中双向斩波电路1为双向boost-buck斩波电路，具有升压和降压功能，包括依次连接的第一IGBT模块、电感L1以及第二IGBT模块，第一IGBT模块包括两个串联连接的IGBT功率单元，每个IGBT功率单元以及第二IGBT均包括并联连接的IGBT以及续流二极管。第一IGBT模块具体包括第一IGBT功率单元、第二功率单元，其中第一IGBT功率单元中IGBT的发射极与第二IGBT功率单元的集电极连接，第一IGBT功率单元通过熔断器FU1连接高压端，第一IGBT功率单元中IGBT的发射极、第二IGBT功率单元的集电极分别通过电感L1连接第二IGBT模块中IGBT的集电极，第二IGBT功率单元中IGBT的发射极连接低压端的正极。双向斩波电路1的DC1（DC1+/ DC1-）为高压端、DC2（DC2+/DC2-）为低压端，DC1端的输入电压通过熔断器FU1给后续电路供电，其中当DC1+/ DC1-为输入电压端、DC2+/DC2-为输出电压端时，即为斩波降压电路；反之当DC2+/DC2-为输入电压端、DC1+/ DC1-变为输出电压端时，即为斩波升压电路。

本实施例通过在上述结构的双向斩波电路1两端设置旁路电路2，以避免作为斩波升压电路且未启动时电流流向两个IGBT，在其他实施例中，本发明也可以应用在其他结构的双向斩波电路中，以当所应用的双向斩波电路存在高压端与低压端之间会通过各IGBT模块的续流管形成电流通路的状况时，通过在双向斩波电路两端设置旁路电路2旁路流向各IGBT模块的电流，使得即便出现大电流或短路时，可以有效保护IGBT模块不被烧毁。

由于上述双向斩波电路1当作为斩波升压电路还没有工作时，电压也可以通过IGBT模块VT2内的续流二极管D3、电感L1、IGBT模块 VT1内的续流二极管D1以及熔断器FU1给后续电路供电，即输入电源与两个IGBT模块中续流二极管将形成电流通路，使DC1+/ DC1-与 DC2+/DC2-的电压相等，此时若DC1+/ DC1-输入端（高压端）出现大电流或者短路时，则将造成IGBT模块VT2及VT1烧损。本实施例中，通过在双向斩波电路1的高压端与低压端之间设置旁路二极管D4进行旁路保护，通过旁路二极管D4在上述双向斩波电路1作为斩波升压电路时，在斩波升压电路未启动前将输入电源进行电流旁路以避免电流流向两个IGBT模块，从而在DC1端出现大电流或短路工况时执行有效保护。

参见图1，本实施例旁路二极管D4的阳极与双向斩波电路1的低压端连接，阴极通过熔断器FU1与双向斩波电路1的高压端连接，使将形成电流通路时旁路二极管D4导通。上述双向斩波电路1当DC2+/DC2-为输入电压端、DC1+/ DC1-变为输出电压端时，两个IGBT模块的续流二极管以及熔断器FU1将形成电流通路，则旁路二极管D4的阳极具体连接DC2+/DC2-端的A点、阴极具体通过熔断器FU1连接DC1+/ DC1-端的B点。

本实施例中，旁路二极管D4的瞬时最大电流承受量i²t大于熔断器FU1的i²t，当双向斩波电路1作为斩波升压电路时，即DC2+/DC2-为输入电压端、DC1+/ DC1-为输出电压端，在斩波电路没有工作时，因第一IGBT模块VT1内的续流二极管D1及第二IGBT模块VT2的续流二极管D3管压降大于旁路二极管D4的管压降，则电流通路会通过旁路二极管D4给DC1+供电，即使DC1+/ DC1-端出现过流或短路时会先经过熔断器FU1，而不会造成IGBT模块VT1和VT2的损坏，也不会造成旁路二极管D4的烧损，而熔断器FU1的成本远低于IGBT模块VT1和VT2的成本，可以有效降低电路的成本以及提高电路的可靠性。

本实施例中，电感L1与第二IGBT模块之间还设有第一滤波电容C2，通过第一滤波电容C2对斩波器的输出电压进行平滑滤波。

本实施例中，双向斩波电路1的端还设有第二滤波电容C1、第三滤波电容C3，第二滤波电容C1、第三滤波电容C3互为支撑电容、滤波电容，即其中一个作为支撑电容时，另一个即为滤波电容，防止来自于输入端的电压过冲和瞬时过电压对IGBT的影响。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种双向斩波器，包括含有两个IGBT模块的双向斩波电路（1），每个所述IGBT模块包括反并联连接的IGBT以及续流二极管，其特征在于：还包括连接在所述双向斩波电路（1）的高压端与低压端之间的旁路电路（2），所述旁路电路（2）当所述双向斩波电路（1）中高压端与低压端之间通过所述两个IGBT模块的续流二极管将形成电流通路，且所述双向斩波电路（1）未启动斩波功能时，将流向两个IGBT模块的电流进行旁路。

2.根据权利要求1所述的双向斩波器，其特征在于：所述旁路电路（2）为旁路二极管D4，所述旁路二极管D4的阳极与所述双向斩波电路（1）的低压端连接，阴极通过熔断器FU1与所述双向斩波电路（1）的高压端连接。

3.根据权利要求2所述的双向斩波器，其特征在于：所述旁路二极管D4的瞬时最大电流承受量大于所述熔断器FU1的i²t。

4.根据权利要求1或2或3所述的双向斩波器，其特征在于：所述双向斩波电路（1）为双向boost/buck斩波电路。

5.根据权利要求4所述的双向斩波器，其特征在于：所述双向boost/buck斩波电路包括依次连接的第一IGBT模块、电感L1以及第二IGBT模块，所述第一IGBT模块包括两个串联连接的IGBT功率单元，每个所述IGBT功率单元、第二IGBT模块均包括反并联连接的IGBT以及续流二极管。

6.根据权利要求5所述的双向斩波器，其特征在于：所述电感L1与所述第二IGBT模块之间还设有第一滤波电容C2。

7.根据权利要求6所述的双向斩波器，其特征在于：所述双向斩波电路（1）的高压端、低压端还分别设有第二滤波电容C1、第三滤波电容C3。