專利名稱：一種新型的大功率全橋逆變器用igbt驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型的大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
大功率全橋逆變器在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如激光電源、靜電除塵用高頻高壓開關(guān)電源、儲(chǔ)能電站等。近年，隨著功率器件性能的提升和價(jià)格的下降，使大功率逆變器的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用成為可能。IGBT作為功率器件的杰出代表，是MOSFET和雙極性晶體管復(fù)合而成的器件。它具有輸入阻抗高、速度快、通態(tài)電壓低、耐壓高和承受電流大等優(yōu)點(diǎn)，因此，在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。采用性能良好的驅(qū)動(dòng)電路，可使IGBT工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)、減少開關(guān)損耗，對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性、安全性都有重要的意義。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種新型的大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路。本實(shí)用新型為大功率全橋逆變器提供一個(gè)開通和關(guān)斷時(shí)間短、尖峰電壓低、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的IGBT驅(qū)動(dòng)電路。本實(shí)用新型所需要解決的技術(shù)問(wèn)題，可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):本實(shí)用新型提供了一種新型的大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，具有:用于完成兩個(gè)電信號(hào)相位同步的自動(dòng)控制閉環(huán)系統(tǒng)的鎖相環(huán)電路，通過(guò)硬件電路實(shí)現(xiàn)緩沖功能的緩沖電路，實(shí)現(xiàn)全橋逆變器上下橋臂相位相反，且開通與關(guān)斷可設(shè)置死區(qū)時(shí)間的反向和延時(shí)電路，以及 用于增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)電磁隔離的輸出電路。其中，輸出電路至少有一路。本實(shí)用新型涉及的大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路中，鎖相環(huán)電路可以設(shè)置輸出頻率和頻率的上下限，鎖相環(huán)電路包含CMOS鎖相環(huán)集成電路，電位器，可變電阻，電容。進(jìn)一步，鎖相環(huán)電路通過(guò)調(diào)節(jié)電位器改變CMOS鎖相環(huán)集成電路的輸入電壓大小，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)頻率。設(shè)置可變電阻的阻值，使得調(diào)頻范圍在18KHz到38KHz之間，以及CMOS鎖相環(huán)集成電路的禁止端，高電平時(shí)禁止，可作為驅(qū)動(dòng)電路的保護(hù)電路的輸入端，CMOS鎖相環(huán)集成電路外接振蕩電容。CMOS鎖相環(huán)集成電路芯片電源的負(fù)端和正端，正端接15V電源，通過(guò)調(diào)節(jié)電容以及電阻設(shè)定起始頻率。進(jìn)一步，緩沖電路當(dāng)驅(qū)動(dòng)上電時(shí)，二極管正向?qū)?CMOS鎖相環(huán)集成電路的輸入電壓就是電阻電路兩端電壓，通過(guò)改變阻值可設(shè)置驅(qū)動(dòng)起始頻率，直到電容充電完畢，二極管反向關(guān)斷，緩沖電路停止工作。以及緩沖電路可含有電阻電路，二極管。進(jìn)一步，反向和延時(shí)電路通過(guò)設(shè)置阻值和電容值，使得延時(shí)時(shí)間約為3 μ S，反向和延時(shí)電路包含逆變器，外電路。另外，輸出電路將逆變器的輸出與高速雙路同相驅(qū)動(dòng)芯片相連，高速雙路同相驅(qū)動(dòng)芯片接芯片電源15v。使用極性電容，以及非極性電容，起到穩(wěn)壓和吸收諧波的作用。另設(shè)一個(gè)電容，起到限流和吸收能量的作用。輸出電路將逆變器輸出連接到脈沖變壓器的初級(jí)，脈沖變壓器起到電磁隔離的作用，以及輸出電路包含高速雙路同相驅(qū)動(dòng)芯片，脈沖隔離變壓器，極性電容，非極性電容。實(shí)用新型效果本實(shí)用新型提供的一種大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其具有用于完成兩個(gè)電信號(hào)相位同步的自動(dòng)控制閉環(huán)系統(tǒng)的鎖相環(huán)電路，通過(guò)硬件電路實(shí)現(xiàn)緩沖功能的緩沖電路，實(shí)現(xiàn)全橋逆變器上下橋臂相位相反，且開通與關(guān)斷可設(shè)置死區(qū)時(shí)間的反向和延時(shí)電路，以及用于增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)電磁隔離的輸出電路?？墒笽GBT工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)、減少開關(guān)損耗，對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性、安全性都有重要的意義。

圖1是大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖。圖2是大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路中的鎖相環(huán)電路圖。圖3是大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路中的緩沖電路圖。
圖4是大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路中的反向和延時(shí)電路圖。圖5是大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路的反向和延時(shí)電路中的逆變器電路圖。圖6是大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路中的輸出電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施方式:圖1為大功率全橋逆變器的IGBT驅(qū)動(dòng)電路的原理圖。如圖1所示，用于大功率全橋逆變器的IGBT驅(qū)動(dòng)電路由四部分起功能作用電路組成，分別是:用于完成兩個(gè)電信號(hào)相位同步的自動(dòng)控制閉環(huán)系統(tǒng)的鎖相環(huán)電路10 ;通過(guò)硬件電路實(shí)現(xiàn)緩沖功能的緩沖電路20 ;實(shí)現(xiàn)全橋逆變器上下橋臂相位相反，同時(shí)開通與關(guān)斷可設(shè)置死區(qū)時(shí)間的反向和延時(shí)電路30，以及用于增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)電磁隔離的輸出電路40。圖2為大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路中的鎖相環(huán)電路10的電路圖。如圖2所示，鎖相環(huán)電路10的主要元件為⑶4046型CMOS鎖相環(huán)集成電路11，通過(guò)調(diào)節(jié)Rl電位器12改變⑶40466型CMOS鎖相環(huán)集成電路11的第9腳輸入電壓大小，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)頻率，Rl電位器12用104電位器，R2可變電阻13a以及R3可變電阻13b均取300ΚΩ，調(diào)頻范圍在18KHz到38KHz之間，⑶40466型CMOS鎖相環(huán)集成電路11的第4腳為輸出端，第5腳為禁止端，高電平時(shí)禁止，可作為驅(qū)動(dòng)電路的保護(hù)電路的輸入端，第6腳和第7腳外接C2振蕩電容14用102電容，第8、16腳為⑶40466型CMOS鎖相環(huán)集成電路11的芯片電源的負(fù)端和正端，16腳接15V電源，C3電容15用104電容。圖3為大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路中的緩沖電路20的電路圖。如圖3所示，當(dāng)緩沖電路20驅(qū)動(dòng)上電時(shí)，⑶4046型CMOS鎖相環(huán)集成電路11的第9腳的輸入電壓就是RES2電阻21兩端的電壓，二極管24正向?qū)ǎㄟ^(guò)調(diào)節(jié)RES2電阻21的阻值將驅(qū)動(dòng)的起始頻率設(shè)定為35kHZ，當(dāng)改變RES2電阻21的阻值可設(shè)置驅(qū)動(dòng)起始頻率，直到電容25充電完畢，二極管24反向關(guān)斷，緩沖電路停止工作。通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)緩沖，就大大減少了軟件控制頻率的難度。圖4為大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路中的反向和延時(shí)電路30電路圖。如圖4所示，反向和延時(shí)電路30中R4、R5取60kQ，C4、C5取IOOpF, C6用104電容。死區(qū)時(shí)間為2.6 μ S。D2 二級(jí)管，R5電阻以及C5電容組成了外電路32。圖5為大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路的反向和延時(shí)電路中的逆變器集成電路31的電路圖。如圖5所示，MC14069型逆變器集成電路31通過(guò)反相器的設(shè)置和二極管的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了全橋逆變器上下橋臂相位相反。圖6為大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路中的輸出電路40的電路圖圖。輸出電路40中的脈沖隔離變壓器41與MC34152高速雙MOSFET驅(qū)動(dòng)器42的輸出端第5腳和第7腳一起連接起到電磁隔離的作用。MC14069型逆變器集成電路31的輸出與MC34152型高速雙MOSFET驅(qū)動(dòng)器42的
2、4腳相連，MC34152的6腳接芯片電源15v，1-C7電容43用極性電容25V220uF，1-C8電容44為非極性電容104，它們起到穩(wěn)壓和吸收諧波的作用，1-C9電容45用105電容，起到限流和吸收能量的作用。實(shí)施例的作用和 效果根據(jù)實(shí)施例所涉及的一種大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，因?yàn)槠渚哂墟i相環(huán)電路，從而能夠完成兩個(gè)信號(hào)相位同步的自動(dòng)控制。由于使用了能夠通過(guò)硬件電路而實(shí)現(xiàn)緩沖功能的緩沖電路使得IGBT驅(qū)動(dòng)電路的工作性能更為安全可靠，穩(wěn)定。通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)緩沖，就大大減少了軟件控制頻率的難度。同時(shí)還設(shè)置了能夠?qū)崿F(xiàn)全橋逆變器上、下橋臂相位相反而又能開通與關(guān)斷可設(shè)置死區(qū)時(shí)間，即延時(shí)時(shí)間的反向和延時(shí)電路能夠使IGBT驅(qū)動(dòng)電路處在較為理想的開關(guān)狀態(tài)，減少了損耗。由于在輸出電路部分使用了高速雙MOSFET驅(qū)動(dòng)器而使得IGBT驅(qū)動(dòng)電路的運(yùn)行效率提高。此外，在輸出電路還使用脈沖隔離變壓器進(jìn)行耦合，起到電磁隔離的作用，減少了外在電磁環(huán)境對(duì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路的干擾。由于這些元件的設(shè)計(jì)與使用對(duì)IGBT的運(yùn)行效率，可靠性，安全性都有著重要的意義，因此在激光電源、靜電除塵用高頻高壓開關(guān)電源、儲(chǔ)能電站等現(xiàn)代電子電路領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種新型的大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括: 用于完成兩個(gè)電信號(hào)相位同步的自動(dòng)控制閉環(huán)系統(tǒng)的鎖相環(huán)電路； 通過(guò)硬件電路實(shí)現(xiàn)緩沖功能的緩沖電路； 實(shí)現(xiàn)所述全橋逆變器上下橋臂相位相反，且開通與關(guān)斷可設(shè)置死區(qū)時(shí)間的反向和延時(shí)電路；以及 用于增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)電磁隔離的輸出電路； 其中，所述輸出電路至少有一路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于: 其中，所述鎖相環(huán)電路可以設(shè)置輸出頻率和頻率的上下限，所述鎖相環(huán)電路包含CMOS鎖相環(huán)集成電路，電位器，可變電阻，電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于: 其中，所述鎖相環(huán)電路通過(guò)調(diào)節(jié)電位器改變所述CMOS鎖相環(huán)集成電路的輸入電壓大小，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)頻率； 設(shè)置所述可變電阻的阻值，使得調(diào)頻范圍在ISKHz到38KHz之間；以及所述CMOS鎖相環(huán)集成電路的禁止端，高電平時(shí)禁止，可作為驅(qū)動(dòng)電路的保護(hù)電路的輸入端，所述CMOS鎖相環(huán)集成電路外接振蕩電容； 所述CMOS鎖相環(huán)集成電路芯片電源的負(fù)端和正端，所述正端接15V電源，通過(guò)調(diào)節(jié)電容以及電阻設(shè)定起始頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于: 所述緩沖電路當(dāng)驅(qū)動(dòng)上電時(shí)，所述二極管正向?qū)?，所述CMOS鎖相環(huán)集成電路的輸入電壓就是所述電阻電路兩端電壓，通過(guò)改變阻值可設(shè)置驅(qū)動(dòng)起始頻率，直到所述電容充電完畢，所述二極管反向關(guān)斷，所述緩沖電路停止工作；以及所述緩沖電路含有電阻電路，二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于: 其中，所述反向和延時(shí)電路通過(guò)設(shè)置阻值和電容值，使得延時(shí)時(shí)間約為3μ S，所述反向和延時(shí)電路包含逆變器，外電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于: 所述輸出電路將逆變器的輸出與高速雙路同相驅(qū)動(dòng)芯片相連，高速雙路同相驅(qū)動(dòng)芯片接芯片電源15ν ； 使用極性電容，以及非極性電容，起到穩(wěn)壓和吸收諧波的作用； 另設(shè)一個(gè)電容，起到限流和吸收能量的作用； 所述輸出電路將逆變器輸出連接到脈沖變壓器的初級(jí)，所述脈沖變壓器起到電磁隔離的作用；以及 所述輸出電路包含所述高速雙路同相驅(qū)動(dòng)芯片，所述脈沖隔離變壓器，所述極性電容，所述非極性電容。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型的大功率全橋逆變器用IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括鎖相環(huán)電路，緩沖電路反向和延時(shí)電路和輸出電路。鎖相環(huán)電路實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電信號(hào)相位同步，設(shè)置輸出頻率和頻率的上下限。緩沖電路通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)緩沖,大大減少了軟件控制頻率的難度。反向和延時(shí)電路實(shí)現(xiàn)上下橋臂相位相反及死區(qū)時(shí)間設(shè)置，輸出電路以高速雙路同相驅(qū)動(dòng)芯片和脈沖隔離變壓器為核心增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力和實(shí)現(xiàn)電磁隔離。該電路具有開通和關(guān)斷時(shí)間短、尖峰電壓低、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高和通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M7/5387GK203104330SQ20132007442
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者郭占磊, 雷龍, 翟萬(wàn)利, 楊追科, 倪珍珍, 鄒軒 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)