本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)電路，尤其是一種改善型磁隔離IGBT驅(qū)動(dòng)電路，屬于IGBT驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了很多新的性能優(yōu)秀的拓?fù)?，如DC-AC家族里面的多電平逆變電路，拓?fù)涞目焖侔l(fā)展推動(dòng)了其隔離驅(qū)動(dòng)的需求。正因如此，各種隔離驅(qū)動(dòng)方案應(yīng)運(yùn)而生，其中磁隔離驅(qū)動(dòng)方案具有電路簡(jiǎn)單、不易損壞、低成本等優(yōu)勢(shì)，故磁隔離在當(dāng)今的浮地驅(qū)動(dòng)拓?fù)渲杏泻芨叩氖褂寐?，但目前基于磁隔離驅(qū)動(dòng)無法提供負(fù)壓關(guān)斷、抗干擾能力較弱、不適宜大占空比驅(qū)動(dòng)等缺陷也限制了其更廣闊的應(yīng)用空間。

絕緣柵雙極晶體管IGBT是MOSFET與雙極晶體管的復(fù)合器件。它既具有功率MOSFET輸入阻抗高、工作速度快、易驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，又具有雙極達(dá)林頓功率管GTO飽和電壓低、電流容量大、耐壓高的優(yōu)點(diǎn)，能正常工作于幾十千赫茲頻率范圍內(nèi)，故在較高頻率的大、中功率設(shè)備（如變頻器、UPS電源、光伏逆變器、高頻焊機(jī)等）應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。

隔離驅(qū)動(dòng)電路的目標(biāo)是應(yīng)用有限的器件，提供盡量可能可靠、性能盡量好的隔離驅(qū)動(dòng)方案。

目前，傳統(tǒng)的磁隔離驅(qū)動(dòng)電路有圖1和圖2兩種方式。其中，圖1電路屬于傳統(tǒng)的磁隔離驅(qū)動(dòng)方案，在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于隔直電容需要提供給變壓器一個(gè)反向的電壓以供變壓器磁恢復(fù)，而其壓降是與驅(qū)動(dòng)脈寬成正比，故此電路只適用于驅(qū)動(dòng)脈寬較小的領(lǐng)域，如開關(guān)電源領(lǐng)域。針對(duì)此情況，提出圖2改進(jìn)型的磁隔離驅(qū)動(dòng)電路，其電路因加入了自舉二極管、自舉電容而較好的補(bǔ)償了原邊損失的脈沖幅值，而得到廣泛應(yīng)用；但圖2所示電路因?yàn)闆]有二次側(cè)電源，故其無法提供負(fù)壓關(guān)斷而導(dǎo)致其抗干擾性能較弱，而導(dǎo)致IGBT無法快速關(guān)斷甚至誤導(dǎo)通，上述缺點(diǎn)都使其無法應(yīng)用在較大功率等級(jí)的設(shè)備中。

圖1和圖2針對(duì)需要磁隔離驅(qū)動(dòng)的拓?fù)洌ㄈ缍嚯娖侥孀兤?、BUCK降壓器、H4逆變橋等），無法滿足大功率、干擾較嚴(yán)重的工況下的磁隔離驅(qū)動(dòng)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種改善型磁隔離IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，抗干擾性能好，能夠應(yīng)用到功率等級(jí)更高，工作環(huán)境更加惡劣的電力電子設(shè)備中。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述改善型磁隔離IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其特征是：包括隔離驅(qū)動(dòng)變壓器、原邊驅(qū)動(dòng)電路、副邊驅(qū)動(dòng)電路和副邊驅(qū)動(dòng)軌電路；

所述原邊驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊、驅(qū)動(dòng)放大模塊、原邊隔直電容C1和原邊阻尼電阻R1；所述隔離驅(qū)動(dòng)變壓器包括原邊繞組N1、第一副邊繞組N2和第二副邊繞組N3；所述副邊驅(qū)動(dòng)電路包括副邊自舉電容C6、副邊自舉二極管D2、副邊推挽驅(qū)動(dòng)電阻R3和推挽電路；所述副邊驅(qū)動(dòng)軌電路包括副邊整流二極管D1、副邊穩(wěn)壓二極管ZD1、穩(wěn)壓電阻R2、濾波電容C2、濾波電容C3、濾波電容C4和濾波電容C5；

所述原邊隔直電容C1和原邊阻尼電阻R1串聯(lián)，并與隔離驅(qū)動(dòng)變壓器原邊繞組N1串聯(lián)；

所述第一副邊繞組N2的一端連接副邊整流二極管D1的正極，副邊整流二極管D1的負(fù)極分別連接副邊穩(wěn)壓二極管ZD1的陰極、濾波電容C2的一端、濾波電容C4的一端和推挽電路；所述第一副邊繞組N2的另一端分別連接穩(wěn)壓電阻R2的一端、濾波電容C3的一端、濾波電容C5的一端和推挽電路；所述副邊穩(wěn)壓二極管ZD1的陽極分別連接穩(wěn)壓電阻R2的另一端、濾波電容C2的另一端、濾波電容C3的另一端、濾波電容C4的另一端、濾波電容C5的另一端、以及IGBT器件的發(fā)射極；

所述第二副邊繞組N3的一端連接副邊自舉電容C6的一端，副邊自舉電容C6的另一端分別連接副邊自舉二極管D2的負(fù)極和副邊推挽驅(qū)動(dòng)電阻R3的一端，副邊推挽電阻R3的另一端連接推挽電路；所述第二副邊繞組N3的另一端分別連接副邊自舉二極管D2的正極和推挽電路；

所述推挽電路包括功率管Q1和功率管Q2，功率管Q1與功率管Q2直接串聯(lián)，串聯(lián)的中點(diǎn)與IGBT器件的G極相連。

進(jìn)一步的，所述功率管Q1的D極與副邊驅(qū)動(dòng)軌電路中的穩(wěn)壓管ZD1的陰極相連，功率管Q2的S極與副邊驅(qū)動(dòng)地以及濾波電容C3、濾波電容C5和穩(wěn)壓電阻R2相連。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：通過增加副邊繞組，對(duì)其電壓進(jìn)行整流濾波后進(jìn)行穩(wěn)壓，并構(gòu)造出IGBT的驅(qū)動(dòng)地以及驅(qū)動(dòng)IGBT所需要的正負(fù)電源軌，通過在驅(qū)動(dòng)副邊增加推挽去進(jìn)行IGBT的驅(qū)動(dòng)，這樣可以提供負(fù)電壓驅(qū)動(dòng)電平給IGBT，使IGBT的噪聲容限更加高，抗干擾能力更加好，也可以使IGBT本身固有的拖尾等開關(guān)特性得到優(yōu)化，縮小了IGBT串聯(lián)應(yīng)用的死區(qū)時(shí)間，變相擴(kuò)大了該磁隔離驅(qū)動(dòng)方案的應(yīng)用場(chǎng)合。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)方案典型磁隔離IGBT驅(qū)動(dòng)電路示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)方案改進(jìn)型磁隔離IGBT驅(qū)動(dòng)電路示意圖。

圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖3所示，本發(fā)明所述改善型磁隔離IGBT驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊、驅(qū)動(dòng)放大模塊、隔離驅(qū)動(dòng)變壓器、原邊驅(qū)動(dòng)電路、副邊驅(qū)動(dòng)電路和副邊驅(qū)動(dòng)軌電路。具體地包括：原邊隔直電容C1、原邊阻尼電阻R1、副邊自舉電容C6、副邊自舉二極管D2、副邊推挽驅(qū)動(dòng)電阻R3、推挽電路、副邊整流二極管D1、副邊穩(wěn)壓二極管ZD1、穩(wěn)壓電阻R2、第一濾波電容C2、第二濾波電容C3、第三濾波電容C4、第四濾波電容C5、以及浮地驅(qū)動(dòng)IGBT。

所述隔離驅(qū)動(dòng)變壓器用于將所述脈寬信號(hào)進(jìn)行隔離處理、獲取隔離信號(hào)、并將隔離信號(hào)傳遞給副邊驅(qū)動(dòng)電路以及副邊整流濾波電路構(gòu)造出驅(qū)動(dòng)地以及驅(qū)動(dòng)正負(fù)電源軌。

所述副邊驅(qū)動(dòng)電路用于無損傳遞驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并通過推挽電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)IGBT器件。

所述副邊驅(qū)動(dòng)軌電路用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)IGBT所用的正負(fù)電源軌，其包含任意驅(qū)動(dòng)幅值參數(shù)。

所述原邊驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊、驅(qū)動(dòng)放大模塊、原邊隔直電容C1和原邊阻尼電阻R1；所述隔離驅(qū)動(dòng)變壓器包括原邊繞組N1、第一副邊繞組N2和第二副邊繞組N3；所述副邊驅(qū)動(dòng)電路包括副邊自舉電容C6、副邊自舉二極管D2、副邊推挽驅(qū)動(dòng)電阻R3、推挽電路。

所述原邊隔直電容C1、原邊阻尼電阻R1串聯(lián)，并與隔離驅(qū)動(dòng)變壓器原邊繞組N1串聯(lián)。

所述推挽電路包括功率管Q1和功率管Q2，功率管Q1與功率管Q2直接串聯(lián)，串聯(lián)的中點(diǎn)與IGBT器件的G極相連，此處省略驅(qū)動(dòng)電阻Rg。所述功率管Q1的D極與副邊驅(qū)動(dòng)軌電路中的穩(wěn)壓管ZD1的陰極相連，功率管Q2的S極與副邊驅(qū)動(dòng)地以及濾波電容C3、濾波電容C5和穩(wěn)壓電阻R2相連。

所述隔離驅(qū)動(dòng)變壓器的原邊繞組N1、第一副邊繞組N2和第二副邊繞組N3的匝數(shù)比例可以設(shè)置為任意符合驅(qū)動(dòng)要求的設(shè)置。

所述副邊驅(qū)動(dòng)軌電路包括副邊整流二極管D1、副邊穩(wěn)壓二極管ZD1、穩(wěn)壓電阻R2、濾波電容C2、濾波電容C3、濾波電容C4和濾波電容C5，其中濾波電容C2和濾波電容C3串聯(lián)，濾波電容C4和濾波電容C5串聯(lián)，濾波電容C2和濾波電容C3的中點(diǎn)連接IGBT器件的E極，濾波電容C4和濾波電容C5的中點(diǎn)連接IGBT的E極，構(gòu)造出IGBT器件的驅(qū)動(dòng)地。

需要說明的是，隔離驅(qū)動(dòng)變壓器有可能是工作在反激模式，也有可能是正激模式，也有可能是組合模式。

還需要說明的是，驅(qū)動(dòng)電阻Rg在示意圖中未給出，因其可以為任意阻值關(guān)系，在此不做說明。

本發(fā)明實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊與驅(qū)動(dòng)放大模塊，在電力電子領(lǐng)域中屬于公知技術(shù)，故具體電路此處不再贅述。

所述副邊驅(qū)動(dòng)軌電路中，副邊整流二極管D1應(yīng)該放置在離驅(qū)動(dòng)副邊繞組較近的地方，避免高頻信號(hào)的副邊產(chǎn)生輻射，影響到其他設(shè)備正常工作。穩(wěn)壓二極管ZD1與穩(wěn)壓電阻R2選取時(shí)的注意點(diǎn)主要為穩(wěn)壓擊穿深度對(duì)應(yīng)的泄放電流與穩(wěn)壓電阻的功率匹配的關(guān)系，需要選擇合適的穩(wěn)壓電阻，以避免該電路長期運(yùn)行時(shí)的電阻過熱失效問題。

本發(fā)明能夠在不提供二次側(cè)電源的基礎(chǔ)上，改善了傳統(tǒng)磁隔離驅(qū)動(dòng)電路不能提供負(fù)壓關(guān)斷、抗干擾性較弱的技術(shù)缺陷。本發(fā)明能適應(yīng)不同的IGBT，提供可靠、低成本的磁隔離驅(qū)動(dòng)方案。