一種igbt驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于變頻器【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)電路包括以下電路：斯密特觸發(fā)電路、Flyback電路、SPWM信號接收電路、信號變換電路、工作模式選擇電路、過壓和欠壓保護(hù)電路、過流保護(hù)電路、推挽輸出電路、整流電路、三端穩(wěn)壓電路。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于很好的解決了技術(shù)人員在應(yīng)用中的苦惱，此電路可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)IGBT，也可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)并聯(lián)IGBT組，獨(dú)立變壓器供電，大功率晶體管并聯(lián)使用，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，選用光纖傳輸SPWM信號，不僅強(qiáng)弱電隔離安全，而且抗干擾能力非常優(yōu)秀，電路功能完善，但元件并不多，整體小巧而精悍。
【專利說明】 —種IGBT驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于變頻器【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種IGBT驅(qū)動(dòng)電路，主要涉及的是通用變頻調(diào)速器、礦用變頻調(diào)速器、中壓變頻調(diào)速器等逆變器場合大量使用的IGBT驅(qū)動(dòng)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]電力電子技術(shù)在當(dāng)今急需節(jié)能降耗的工業(yè)領(lǐng)域里起到了不可替代的作用；而IGBT在諸如變頻器、逆變電源、大功率開關(guān)電源等電力電子技術(shù)的能量變換與管理應(yīng)用中，越來越成為各種主回路的首選功率開關(guān)器件，因此如何安全可靠地驅(qū)動(dòng)IGBT工作，也成為越來越多的設(shè)計(jì)工程師面臨急需解決的課題。在使用IGBT構(gòu)成的各種主回路之中，大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路起到弱電控制強(qiáng)電的終端界面(接口)作用。因其重要性，所以可以將該電路看成是一個(gè)相對獨(dú)立的“子系統(tǒng)”來研究、開發(fā)及設(shè)計(jì)，大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路一直伴隨IGBT技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，現(xiàn)在市場上流行著很多種類非常成熟的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路專用產(chǎn)品，成為大多數(shù)設(shè)計(jì)工程師的首選；也有許多的工程師根據(jù)其電路的特殊要求，自行研制出各種專用的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路。本發(fā)明給出了一種較為完善的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，而提供一種全新的IGBT驅(qū)動(dòng)電路，可以很好的滿足高壓大功率逆變器大容量IGBT的驅(qū)動(dòng)及保護(hù)。
[0004]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)電路包括以下電路:
[0005]斯密特觸發(fā)電路，所述的斯密特觸發(fā)電路負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個(gè)頻率方波驅(qū)動(dòng)電路；
[0006]Flyback電路,所述的Flyback電路電連接在斯密特觸發(fā)電路上并用于提供驅(qū)動(dòng)電路所需要的15V電壓，并且將強(qiáng)弱電壓隔離開來；
[0007]SPWM信號接收電路，所述的SPWM信號接收電路用于接收主控系統(tǒng)發(fā)送過來的SPWM信號；
[0008]信號變換電路，所述的信號變換電路負(fù)責(zé)信號的高低電平轉(zhuǎn)換、晶體管的開通與關(guān)斷切換，單路電源實(shí)現(xiàn)正負(fù)驅(qū)動(dòng)輸出以及保護(hù)信號的引入；
[0009]工作模式選擇電路，SPWM信號接收電路、信號變換電路以及工作模式選擇電路電連接成整體接口邏輯控制，所述的工作模式選擇電路用于負(fù)責(zé)調(diào)整輸入信號的作用并實(shí)現(xiàn)了高通或者低通的轉(zhuǎn)換。
[0010]過壓和欠壓保護(hù)電路，所述的過壓和欠壓保護(hù)電路連接在接口邏輯控制上并負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控IGBT驅(qū)動(dòng)電源電壓并保護(hù)IGBT，
[0011]過流保護(hù)電路，所述的過流保護(hù)電路連接在接口邏輯控制上并負(fù)責(zé)時(shí)刻監(jiān)測IGBT的VCE電壓值并保護(hù)IGBT ；
[0012]推挽輸出電路，所述的推挽輸出電路電連接在過流保護(hù)電路上并負(fù)責(zé)輸出驅(qū)動(dòng)IGBT門極電壓，包括關(guān)斷電壓；
[0013]整流電路，所述的整流電路電連接在Flyback電路上并用于對電壓進(jìn)行進(jìn)行整流，
[0014]三端穩(wěn)壓電路，所述的三端穩(wěn)壓電路電連接在整流電路上負(fù)責(zé)將Flyback電路輸出的15V電源轉(zhuǎn)化為5V電源供驅(qū)動(dòng)電路芯片工作使用。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于很好的解決了技術(shù)人員在應(yīng)用中的苦惱，此電路可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)IGBT，也可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)并聯(lián)IGBT組，獨(dú)立變壓器供電，大功率晶體管并聯(lián)使用，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，選用光纖傳輸SPWM信號，不僅強(qiáng)弱電隔離安全，而且抗干擾能力非常優(yōu)秀，電路功能完善，但元件并不多，整體小巧而精悍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的原理方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例。
[0018]圖中，斯密特觸發(fā)電路I ;Flyback電路2 ;SPWM信號接收電路3 ;信號變換電路4 ;工作模式選擇電路5 ;過壓和欠壓保護(hù)電路6 ;過流保護(hù)電路7 ;推挽輸出電路8 ;整流電路9 ;三端穩(wěn)壓電路10。
[0019]如圖1所示，本IGBT驅(qū)動(dòng)電路采用了如光纖信號傳輸技術(shù)，變壓器隔離技術(shù)，電源轉(zhuǎn)化技術(shù)，信號變換技術(shù)及VCE電壓監(jiān)測技術(shù)等一系列先進(jìn)技術(shù)，其中，控制柜為高壓變頻器的大腦，合閘、分閘、運(yùn)行、停止、電壓電流檢測、輸出電壓、頻率等都是由其控制，該驅(qū)動(dòng)電路包括以下電路:
[0020]斯密特觸發(fā)電路I，斯密特觸發(fā)電路I負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個(gè)頻率方波驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電源專用MOS管的開通與關(guān)斷。
[0021]Flyback電路2電連接在斯密特觸發(fā)電路I上并用于提供驅(qū)動(dòng)電路所需要的15V電壓，并且將強(qiáng)弱電壓隔離開來，且負(fù)責(zé)將強(qiáng)弱電壓隔離開來，故我們選用了環(huán)形變壓器作為隔離轉(zhuǎn)換元件，隔離效果非常優(yōu)秀。
[0022]SPWM信號接收電路3用于接收主控系統(tǒng)發(fā)送過來的SPWM信號，因?yàn)椴捎霉饫w傳輸信號，所以驅(qū)動(dòng)電路的信號延遲小于200ns，抗干擾效果良好。光纖技術(shù)的引入使得主控系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)電路沒有任何電氣連接，真正做到了安全可靠。
[0023]信號變換電路4負(fù)責(zé)信號的高低電平轉(zhuǎn)換、晶體管的開通與關(guān)斷切換，單路電源實(shí)現(xiàn)正負(fù)驅(qū)動(dòng)輸出以及保護(hù)信號的引入等。
[0024]工作模式選擇電路5，SPWM信號接收電路3、信號變換電路4以及工作模式選擇電路5電連接成整體接口邏輯控制，工作模式選擇電路5用于負(fù)責(zé)調(diào)整輸入信號的作用并實(shí)現(xiàn)了高通或者低通的轉(zhuǎn)換，因?yàn)槊總€(gè)工程師設(shè)計(jì)的主控系統(tǒng)都不盡相同，有的輸出“低”，對應(yīng)IGBT開通，有的輸出“高”，對應(yīng)IGBT開通，本發(fā)明所涉及的驅(qū)動(dòng)電路，通過工作模式轉(zhuǎn)換電路很方便的實(shí)現(xiàn)了 “高通”或者“低通”的轉(zhuǎn)換，從而使設(shè)計(jì)者無需擔(dān)心驅(qū)動(dòng)電路與其主控系統(tǒng)的不兼容問題。[0025]過壓和欠壓保護(hù)電路6連接在接口邏輯控制上并負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控IGBT驅(qū)動(dòng)電源電壓并保護(hù)IGBT，過壓保護(hù)電路負(fù)責(zé)將外界提供的15V直流電壓做一穩(wěn)壓處理，防止輸入電壓過高，從而推高驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓，損壞IGBT門極，欠壓保護(hù)電路負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控IGBT驅(qū)動(dòng)電源電壓，因?yàn)轵?qū)動(dòng)電壓過低會(huì)使IGBT開通過程變長甚至使IGBT進(jìn)入放大區(qū)，那么就會(huì)使IGBT功耗激增，發(fā)熱量激增，從而燒毀IGBT。當(dāng)電源電壓低于電路設(shè)定的下限值時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷輸出且輸出報(bào)警信號，通過光纖傳輸給主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)即刻關(guān)斷所有SPWM信號輸出，起到保護(hù)IGBT的作用。
[0026]過流保護(hù)電路7連接在接口邏輯控制上并負(fù)責(zé)時(shí)刻監(jiān)測IGBT的VCE電壓值并保護(hù)IGBT，當(dāng)IGBT出現(xiàn)過流、或輸出短路、橋臂“直通”等情況時(shí)，VCE電壓值超過驅(qū)動(dòng)電路設(shè)定值時(shí)，新型驅(qū)動(dòng)電路及時(shí)封鎖輸出，再將故障信號發(fā)送至主控系統(tǒng)，做進(jìn)一步的保護(hù)處理。
[0027]推挽輸出電路8電連接在過流保護(hù)電路7上并負(fù)責(zé)輸出驅(qū)動(dòng)IGBT門極電壓，包括關(guān)斷電壓，選取了 4只NPN三極管和4只PNP三極管，在信號變換電路4的控制下，巧妙的實(shí)現(xiàn)了由單路電源變?yōu)檎?fù)門極驅(qū)動(dòng)輸出。每只三極管有9A的額定電流，兩管并聯(lián)，驅(qū)動(dòng)脈沖輸出電流可達(dá)15A，驅(qū)動(dòng)IGBT的能力極強(qiáng)。
[0028]整流電路9電連接在Flyback電路2上并用于對電壓進(jìn)行進(jìn)行整流，三端穩(wěn)壓電路10電連接在整流電路9上負(fù)責(zé)將Flyback電路2輸出的15V電源轉(zhuǎn)化為5V電源供驅(qū)動(dòng)電路芯片工作使用。
[0029]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)電路包括以下電路: 斯密特觸發(fā)電路，所述的斯密特觸發(fā)電路負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個(gè)頻率方波驅(qū)動(dòng)電路； Flyback電路,所述的Flyback電路電連接在斯密特觸發(fā)電路上并用于提供驅(qū)動(dòng)電路所需要的15V電壓，并且將強(qiáng)弱電壓隔離開來； SPWM信號接收電路，所述的SPWM信號接收電路用于接收主控系統(tǒng)發(fā)送過來的SPWM信號; 信號變換電路，所述的信號變換電路負(fù)責(zé)信號的高低電平轉(zhuǎn)換、晶體管的開通與關(guān)斷切換，單路電源實(shí)現(xiàn)正負(fù)驅(qū)動(dòng)輸出以及保護(hù)信號的引入； 工作模式選擇電路，SPWM信號接收電路、信號變換電路以及工作模式選擇電路電連接成整體接口邏輯控制，所述的工作模式選擇電路用于負(fù)責(zé)調(diào)整輸入信號的作用并實(shí)現(xiàn)了高通或者低通的轉(zhuǎn)換。 過壓和欠壓保護(hù)電路，所述的過壓和欠壓保護(hù)電路連接在接口邏輯控制上并負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控IGBT驅(qū)動(dòng)電源電壓并保護(hù)IGBT， 過流保護(hù)電路，所述的過流保護(hù)電路連接在接口邏輯控制上并負(fù)責(zé)時(shí)刻監(jiān)測IGBT的VCE電壓值并保護(hù)IGBT ； 推挽輸出電路，所述的推挽輸出電路電連接在過流保護(hù)電路上并負(fù)責(zé)輸出驅(qū)動(dòng)IGBT門極電壓，包括關(guān)斷電壓； 整流電路，所述的整流電路電連接在Flyback電路上并用于對電壓進(jìn)行進(jìn)行整流，三端穩(wěn)壓電路，所述的三端穩(wěn)壓電路電連接在整流電路上負(fù)責(zé)將Flyback電路輸出的15V電源轉(zhuǎn)化為5V電源供驅(qū)動(dòng)電路芯片工作使用。
【文檔編號】H02M1/092GK203747633SQ201420106124
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】黃萬攀, 張慧, 陳寶山 申請人:臺(tái)州富凌電氣有限公司