專利名稱：一種新型高頻高壓開關(guān)電源用igbt驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)電源用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，特別涉及一種大功率靜電除塵器用高頻高壓開關(guān)電源用IGBT驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
隨著人類生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，空氣污染同趨嚴(yán)重。粉塵是造成空氣污染的主要污染物之一，煤炭加工、采礦、電力、冶金、煉油、化工、造紙等工業(yè)都是粉塵的排放源。靜電除塵器可有效降低工業(yè)生產(chǎn)中粉塵的排放量，回收的粉塵中有大量金屬等貴重材料，從而有效減少了大量貴金屬材料的流失。目前我國(guó)采用的靜電除塵電源大多采用工頻電源供電，它存在除塵效率低、能耗大、功率因數(shù)小、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等明顯缺點(diǎn)。高頻高壓靜電除塵電源克服了工頻開關(guān)電源的缺點(diǎn)，它可以提供幾乎平直的電暈電壓和快速響應(yīng)時(shí)間，具有除塵效率高、阻力損失小、耐高溫、煙氣處理量大等明顯優(yōu)點(diǎn)，因而具有良好的應(yīng)用前景，高頻高壓開關(guān)電源的核心是采用IGBT作為開關(guān)器件的逆變電路，現(xiàn)有大功率開關(guān)電源應(yīng)用場(chǎng)合的 IGBT驅(qū)動(dòng)電路大多具有極易受干擾、安全性和穩(wěn)定性低的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種輸入級(jí)電壓波動(dòng)小、開關(guān)響應(yīng)快、開通和關(guān)斷功耗低、 輸入級(jí)與柵極完全隔離的新型高頻高壓開關(guān)電源用IGBT驅(qū)動(dòng)電路。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種新型高頻高壓開關(guān)電源用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，包括開關(guān)控制電路(1)、脈沖變壓器隔離電路⑵和穩(wěn)壓電路⑶組成；前端控制器MCU產(chǎn)生IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)后輸入到高速雙路同相驅(qū)動(dòng)器MC33152 ；輸出端連接脈沖變壓器隔離電路的初級(jí)電路，經(jīng)由脈沖變壓器隔離電路隔離傳輸?shù)酱渭?jí)電路；脈沖變壓器次級(jí)電路的輸出連接穩(wěn)壓電路的輸入端，穩(wěn)壓電路的輸出端則分別接入IGBT的柵極和射極。所述開關(guān)控制電路(1)由前端控制器MCU、電源VCC、電容C1、MC33152組成；其中 MCU的輸出端與MC33152的4管腳連接，電源VCC正端接MC33152的6管腳并與電容Cl的一端連接，電源VCC負(fù)端接地；電容Cl的一端接VCC的正端并與MC33152的6管腳連接，另一端接地MC33152的3管腳接地；MC33152的5管腳接脈沖變壓器隔離電路(2)的輸入端。所述脈沖變壓器隔離電路O)由電容C2和脈沖變壓器Tl組成；C2的一端與 MC33152的5管腳連接，另一端與脈沖變壓器Tl的初級(jí)線圈的接腳1連接；脈沖變壓器Tl 的初級(jí)線圈的接腳2接地；脈沖變壓器Tl的次級(jí)線圈的接腳3、接腳4分別與穩(wěn)壓電路(3) 的兩個(gè)輸入端連接。所述穩(wěn)壓電路(3)由電阻R1、R2、R3、肖特基二極管D1、齊納二極管DZ1、DZ2組成； Dl和R2串聯(lián)后再和Rl并聯(lián)后的并聯(lián)電路的一端與脈沖變壓器Tl的次級(jí)線圈的接腳3并與R3的一端連接，Dl和R2串聯(lián)后再和Rl并聯(lián)后的并聯(lián)電路的另一端與DZl和DZ2組成的串聯(lián)電路的一端并與IGBT的柵極連接；R3的一端與Dl和R2串聯(lián)后再和Rl并聯(lián)后的并聯(lián)電路的一端并與脈沖變壓器Tl的次級(jí)線圈的接腳3連接，R3的另一端與IGBT的發(fā)射極和脈沖變壓器Tl的次級(jí)線圈的接腳4并與DZl和DZ2組成的串聯(lián)電路的一端連接；DZl和 DZ2組成的串聯(lián)電路的一端與Dl和R2串聯(lián)后再和Rl并聯(lián)后的并聯(lián)電路的一端并與IGBT 的柵極連接，DZl和DZ2組成的串聯(lián)電路的另一端與R3的一端和脈沖變壓器Tl的次級(jí)線圈的接腳4并與IGBT的發(fā)射極連接。本發(fā)明采用脈沖變壓器隔離驅(qū)動(dòng)IGBT的結(jié)構(gòu)，對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行隔離處理。輸入級(jí)電壓波動(dòng)小、開關(guān)響應(yīng)快、開通和關(guān)斷功耗低、輸入級(jí)與柵極完全隔離，穩(wěn)壓電路中串聯(lián)電阻能有效抑制高頻寄生振蕩，有效降低驅(qū)動(dòng)電路與IGBT的相互干擾，提高了 IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)的精度，是一種安全可靠、精確實(shí)用的高頻高壓開關(guān)電源用IGBT驅(qū)動(dòng)電路。
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圖1為本發(fā)明的電路原理圖。 5
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一種新型高頻高壓開關(guān)電源用IGBT驅(qū)動(dòng)電路如圖1所示，包括開關(guān)控制電路(1)、脈沖變壓器隔離電路( 和穩(wěn)壓電路C3)組成；前端控制器MCU產(chǎn)生IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)后輸入到高速雙路同相驅(qū)動(dòng)器MC33152 ；輸出端連接脈沖變壓器隔離電路的初級(jí)電路， 經(jīng)由脈沖變壓器隔離電路隔離傳輸?shù)酱渭?jí)電路；脈沖變壓器次級(jí)電路的輸出連接穩(wěn)壓電路的輸入端，穩(wěn)壓電路的輸出端則分別接入IGBT的柵極和射極。本實(shí)施例中，上述開關(guān)控制電路(1)由前端控制器MCU、電源VCC、電容C1、MC33152 組成；其中MCU的輸出端與MC33152的4管腳連接，電源VCC正端接MC33152的6管腳并與電容Cl的一端連接，電源VCC負(fù)端接地；電容Cl的一端接VCC的正端并與MC33152的6管腳連接，另一端接地；MC33152的3管腳接地；MC33152的5管腳接脈沖變壓器隔離電路(2) 的輸入端。本實(shí)施例中，上述脈沖變壓器隔離電路(2)由電容C2和脈沖變壓器Tl組成；C2的一端與MC33152的5管腳連接，另一端與脈沖變壓器Tl的初級(jí)線圈的接腳1連接；脈沖變壓器Tl的初級(jí)線圈的接腳2接地；脈沖變壓器Tl的次級(jí)線圈的接腳3、接腳4分別與穩(wěn)壓電路(3)的兩個(gè)輸入端連接。本實(shí)施例中，上述穩(wěn)壓電路(3)由電阻Rl、R2、R3、肖特基二極管Dl、齊納二極管 DZU DZ2組成；Dl和R2串聯(lián)后再和Rl并聯(lián)后的并聯(lián)電路的一端與脈沖變壓器Tl的次級(jí)線圈的接腳3并與R3的一端連接，Dl和R2串聯(lián)后再和Rl并聯(lián)后的并聯(lián)電路的另一端與 DZl和DZ2組成的串聯(lián)電路的一端并與IGBT的柵極連接；R3的一端與Dl和R2串聯(lián)后再和 Rl并聯(lián)后的并聯(lián)電路的一端并與脈沖變壓器Tl的次級(jí)線圈的接腳3連接，R3的另一端與 IGBT的發(fā)射極和脈沖變壓器Tl的次級(jí)線圈的接腳4并與DZl和DZ2組成的串聯(lián)電路的一端連接；DZl和DZ2組成的串聯(lián)電路的一端與Dl和R2串聯(lián)后再和Rl并聯(lián)后的并聯(lián)電路的一端并與IGBT的柵極連接，DZl和DZ2組成的串聯(lián)電路的另一端與R3的一端和脈沖變壓器Tl的次級(jí)線圈的接腳4并與IGBT的發(fā)射極連接。在本實(shí)例中控制芯片選擇MC33152，該芯片有大電流推挽輸出，能有效提高帶負(fù)載的能力，需在管腳6加20V電壓才能使該芯片工作；電容Cl選擇極性電容，起穩(wěn)壓和吸收諧波的作用；C2選擇極性電容，起限流和吸收能量的作用；前端控制器MCU選擇DSPTMS320LF2407 ；Dl選擇快恢復(fù)二極管，起使電路快速釋放電能的作用；脈沖變壓器的變比為1 2 ;R1、R2、R3起限流和提高穩(wěn)壓效果的作用；DZ1、DZ2為齊納二極管，起穩(wěn)定電壓、 防止電壓過高損壞IGBT的作用，因這里我們選用耐壓1200V的IGBT，該型IGBT的最大柵射電壓VeES為20V，開啟電壓VeE(th)為4. 5V-8. 5V之間，所以DZ1、DZ2選擇15V穩(wěn)壓管。DZ1、 DZ2反向串聯(lián)可以得到15. 7V穩(wěn)壓值。這樣可保證IGBT柵射電壓為15. 7V，使IGBT能穩(wěn)定開通。 本發(fā)明的工作原理如下當(dāng)前端控制器MCU即DSP產(chǎn)生“1”，即產(chǎn)生開通信號(hào)時(shí)， 輸入MC33152的管腳4，經(jīng)MC33152內(nèi)部電路轉(zhuǎn)換由管腳5輸出與輸入信號(hào)同相的控制信號(hào)加于脈沖變壓器的一次側(cè)，經(jīng)脈沖變壓器隔離感應(yīng)輸出二次側(cè)電壓，并加于R3上，R3阻值為20K，可以有效的起到抑制電流的作用，此時(shí)得到的電壓是帶有明顯脈沖尖峰的脈沖電壓。如果直接加于IGBT的柵極(G)和射極(E)之間，則很有可能損壞IGBT，所以在輸出前加上穩(wěn)壓電路，Rl起限流和提高穩(wěn)壓效果的作用，DZ1、DZ2反向串聯(lián)可使電壓穩(wěn)定在15. 7V。 從而使IGBT穩(wěn)定開通。當(dāng)前端控制器MCU即DSP產(chǎn)生“0”，即關(guān)斷信號(hào)時(shí)。脈沖變壓器的二次側(cè)輸出負(fù)的脈沖電壓，Dl和R2串聯(lián)支路可使在脈沖信號(hào)關(guān)斷時(shí)能夠使電路的能量被很快釋放。另外，由于DZ1、DZ2的存在，使IGBT的柵射電壓VeE為-15. 7V，此負(fù)壓可使IGBT 精確關(guān)斷。特別是在負(fù)載兩極板間發(fā)生閃絡(luò)放電的情況下能精確控制輸出電壓，以免造成不必要的損失。
權(quán)利要求
1.一種新型高頻高壓開關(guān)電源用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括開關(guān)控制電路(1)、 脈沖變壓器隔離電路( 和穩(wěn)壓電路C3)組成；前端控制器MCU產(chǎn)生IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)后輸入到高速雙路同相驅(qū)動(dòng)器MC33152;輸出端連接脈沖變壓器隔離電路的初級(jí)電路，經(jīng)由脈沖變壓器隔離電路隔離傳輸?shù)酱渭?jí)電路；脈沖變壓器次級(jí)電路的輸出連接穩(wěn)壓電路的輸入端，穩(wěn)壓電路的輸出端則分別接入IGBT的柵極和射極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高頻高壓開關(guān)電源用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于開關(guān)控制電路(1)由前端控制器MCU、電源VCC、電容C1、MC33152組成；其中MCU的輸出端與MC33152的4管腳連接，電源VCC正端接MC33152的6管腳并與電容Cl的一端連接，電源VCC負(fù)端接地；電容Cl的一端接VCC的正端并與MC33152的6管腳連接，另一端接地； MC33152的3管腳接地；MC33152的5管腳接脈沖變壓器隔離電路O)的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高頻高壓開關(guān)電源用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于脈沖變壓器隔離電路O)由電容C2和脈沖變壓器Tl組成；C2的一端與MC33152的5管腳連接，另一端與脈沖變壓器Tl的初級(jí)線圈的接腳1連接；脈沖變壓器Tl的初級(jí)線圈的接腳2 接地；脈沖變壓器Tl的次級(jí)線圈的接腳3、接腳4分別與穩(wěn)壓電路C3)的兩個(gè)輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高頻高壓開關(guān)電源用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于穩(wěn)壓電路⑶由電阻R1、R2、R3、肖特基二極管D1、齊納二極管DZ1、DZ2組成；Dl和R2串聯(lián)后再和Rl并聯(lián)后的并聯(lián)電路的一端與脈沖變壓器Tl的次級(jí)線圈的接腳3并與R3的一端連接，Dl和R2串聯(lián)后再和Rl并聯(lián)后的并聯(lián)電路的另一端與DZl和DZ2組成的串聯(lián)電路的一端并與IGBT的柵極連接；R3的一端與Dl和R2串聯(lián)后再和Rl并聯(lián)后的并聯(lián)電路的一端并與脈沖變壓器Tl的次級(jí)線圈的接腳3連接，R3的另一端與IGBT的發(fā)射極和脈沖變壓器 Tl的次級(jí)線圈的接腳4并與DZl和DZ2組成的串聯(lián)電路的一端連接；DZl和DZ2組成的串聯(lián)電路的一端與Dl和R2串聯(lián)后再和Rl并聯(lián)后的并聯(lián)電路的一端并與IGBT的柵極連接， DZl和DZ2組成的串聯(lián)電路的另一端與R3的一端和脈沖變壓器Tl的次級(jí)線圈的接腳4并與IGBT的發(fā)射極連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型高頻高壓開關(guān)電源用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，包括開關(guān)控制電路(1)、脈沖變壓器隔離電路(2)和穩(wěn)壓電路(3)組成；前端控制器MCU產(chǎn)生IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)后輸入到高速雙路同相驅(qū)動(dòng)器MC33152；輸出端連接脈沖變壓器隔離電路的初級(jí)電路，經(jīng)由脈沖變壓器隔離電路隔離傳輸?shù)酱渭?jí)電路；脈沖變壓器次級(jí)電路的輸出連接穩(wěn)壓電路的輸入端，穩(wěn)壓電路的輸出端則分別接入IGBT的柵極和射極。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)輸入級(jí)電壓波動(dòng)小、開關(guān)響應(yīng)快、開通和關(guān)斷功耗低、輸入級(jí)與柵極完全隔離，穩(wěn)壓電路中串聯(lián)電阻能有效抑制高頻寄生振蕩，有效降低驅(qū)動(dòng)電路與IGBT的相互干擾，提高了IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)的精度，使IGBT的驅(qū)動(dòng)控制更可靠、安全、精確。
文檔編號(hào)H02M1/06GK102355123SQ201110288629
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月27日
發(fā)明者張潮海, 李金華 申請(qǐng)人:常熟英納能源科技有限公司