一種變頻器中igbt驅(qū)動電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變頻器大功率IGBT驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變頻器中IGBT驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]由于工藝的限制，IGBT管除了存在G、E極間的寄生電容外，不可避免的還寄生有米勒電容(等效跨接在IGBT管的C、G極之間的電容)，IGBT管的損耗中大部分就產(chǎn)生于米勒效應(yīng)期間。IGBT管在導(dǎo)通或關(guān)斷的過程中，C、E極之間的電壓變化率很大，這樣dv/dt通過米勒電容傳導(dǎo)，將使得IGBT管的驅(qū)動脈沖受到很大的阻礙而出現(xiàn)了米勒平臺；通常在IGBT管驅(qū)動脈沖的上升沿或下降沿的總時間中，米勒平臺所占的時間一般都超過了二分之一；同時由于驅(qū)動信號產(chǎn)生米勒效應(yīng)時，IGBT管往往都處在線性區(qū)，而此時此刻的IGBT管還沒有完全導(dǎo)通，因而使得IGBT管在米勒效應(yīng)期間產(chǎn)生大量的開通損耗和關(guān)斷損耗。
[0003]目前變頻器中大功率IGBT管驅(qū)動方式主要包括以下兩種:
[0004]第一種:恒壓源+驅(qū)動電阻方式
[0005]該類方式是目前最為常用的一種，具體是采用低內(nèi)阻驅(qū)動器外加驅(qū)動電阻來實現(xiàn)大功率IGBT管的驅(qū)動，典型的如三菱公司生產(chǎn)的M57962厚膜驅(qū)動器。采用該類方式，雖然驅(qū)動器的內(nèi)阻極低，但是串入的電阻通常都是歐姆級，因而當(dāng)IGBT管快速開通時，米勒電容放電產(chǎn)生的電流流經(jīng)驅(qū)動電阻，將產(chǎn)生較大的壓降，從而迫使驅(qū)動電壓下降或者阻止其上升，使得延長了米勒平臺的時間，造成較大的開關(guān)損耗。
[0006]第二種:恒流源方式
[0007]該類方法具體是采用較大電流的恒流源對IGBT管的G、E極間的電容進(jìn)行充電實現(xiàn)，典型的如巴瑪克公司生產(chǎn)AST965驅(qū)動芯片，其中充電時間由電流I和電容C的大小決定，且由于G、E極間電容的大小相對固定，所以調(diào)節(jié)驅(qū)動器輸出電流的大小就可以調(diào)節(jié)驅(qū)動的開關(guān)速度。但是該類方式，由于是恒流驅(qū)動，如果設(shè)定驅(qū)動電流過小，則會引起更大的米勒效應(yīng)；如果驅(qū)動電流過大，則會引起開關(guān)速度過快；即使設(shè)定合適，其驅(qū)動效果也只和第一種方式相當(dāng)，因而實際上這種方式并不能有效減緩米勒效應(yīng)，具有較大的IGBT開關(guān)損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、驅(qū)動效果好且IGBT驅(qū)動開通以及關(guān)斷損耗低的變頻器中IGBT驅(qū)動電路。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
[0010]—種變頻器中IGBT驅(qū)動電路，包括用于輸出驅(qū)動信號的驅(qū)動信號輸出模塊、以及用于對驅(qū)動信號進(jìn)行調(diào)整的信號反饋調(diào)整模塊，所述驅(qū)動信號輸出模塊通過所述信號反饋調(diào)整模塊連接IGBT開關(guān)管；所述信號反饋調(diào)整模塊對所述驅(qū)動信號輸出模塊輸出的驅(qū)動信號執(zhí)行閉環(huán)控制，輸出兩路調(diào)整后的驅(qū)動信號，一路用于驅(qū)動IGBT開關(guān)管，另一路作為閉環(huán)控制的反饋信號。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述信號反饋調(diào)整模塊包括用于執(zhí)行閉環(huán)控制以調(diào)整驅(qū)動信號的信號調(diào)整單元、用于將驅(qū)動信號放大至所需大小的功率放大單元以及用于反饋輸出驅(qū)動信號的驅(qū)動輸出反饋單元，所述信號調(diào)整單元通過所述功率放大單元連接IGBT開關(guān)管，所述驅(qū)動輸出反饋單元的一端連接所述功率放大單元的輸出端，另一端連接所述信號調(diào)整單元的輸入端。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述信號調(diào)整單元包括運算放大器以及由第一開關(guān)管U5、第二開關(guān)管U6構(gòu)成的一級推挽放大電路，所述運算放大器的輸入端正極連接所述驅(qū)動信號輸出模塊，輸入端負(fù)極連接所述驅(qū)動輸出反饋單元，輸出端通過所述一級推挽放大電路連接所述功率放大單元。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述驅(qū)動輸出反饋單元包括并聯(lián)連接的第一電阻Rl以及第一電容C2。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述功率放大單元采用推挽放大電路；所述功率放大單元的輸出端設(shè)置有用于濾除靜電的TVS管。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述驅(qū)動信號輸出模塊包括信號輸入單元以及驅(qū)動曲線生成單元，所述信號輸入單元輸入驅(qū)動信號，經(jīng)所述驅(qū)動曲線生成單元生成具有所需驅(qū)動電壓變化曲線的驅(qū)動信號，輸出至所述信號反饋調(diào)整模塊。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述驅(qū)動曲線生成單元包括由調(diào)整電阻RC1、調(diào)整電容Cl構(gòu)成的積分電路，所述積分電路接入所述信號輸入單元輸出的驅(qū)動信號，調(diào)整所述調(diào)整電阻RCl生成具有所需驅(qū)動電壓變化曲線的驅(qū)動信號。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述驅(qū)動曲線生成單元還包括設(shè)置在所述積分電路的輸出端的電壓跟隨器，通過所述電壓跟隨器將所述積分電路生成的驅(qū)動信號輸出
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述信號輸入單元包括隔離光耦，所述隔離光耦接入驅(qū)動信號，經(jīng)隔離后輸出。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述信號輸入單元還包括用于進(jìn)行過流保護的模擬開關(guān)，所述模擬開關(guān)設(shè)置在所述信號輸入單元的輸出端。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0021]I)本發(fā)明通過信號反饋調(diào)整模塊對驅(qū)動信號輸出模塊輸出的驅(qū)動信號進(jìn)行調(diào)整，由驅(qū)動輸出作為反饋信號，通過閉環(huán)控制使得輸入的驅(qū)動信號能夠根據(jù)驅(qū)動輸出進(jìn)行調(diào)整，使驅(qū)動輸出信號跟蹤輸入信號，從而使IGBT管能夠快速穿越米勒效應(yīng)區(qū)域，大大降低米勒效應(yīng)發(fā)生的時間，有效解決了米勒效應(yīng)問題，能夠極大的減少IGBT管的開關(guān)損耗，同時提高IGBT的相對電流容量；
[0022]2)本發(fā)明通過信號反饋調(diào)整模塊使得IGBT的驅(qū)動輸出信號與驅(qū)動輸入信號一致，從而可以便于實現(xiàn)接近理想的驅(qū)動信號，降低米勒效應(yīng)發(fā)生的時間、減少IGBT管的開關(guān)損耗；
[0023]3)本發(fā)明驅(qū)動信號輸出模塊進(jìn)一步包括驅(qū)動曲線生成單元，通過單獨設(shè)置驅(qū)動曲線生成單元可以生成所需的驅(qū)動信號變化曲線，以得到所需的驅(qū)動信號，同時可以避免不同功率段的變頻器需要頻繁調(diào)整IGBT驅(qū)動電路的問題，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；
[0024]4)本發(fā)明驅(qū)動曲線生成單元進(jìn)一步包括積分電路，驅(qū)動信號變化率通過積分電路中調(diào)整電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)IGBT驅(qū)動上升沿和下降沿的時間的精確設(shè)定，且調(diào)節(jié)后不受IGBT等外部器件器件的參數(shù)影響，使得設(shè)計好的驅(qū)動參數(shù)能夠直接覆蓋各等級的IGBT，從而對于不同類型的IGBT進(jìn)行驅(qū)動時不需要進(jìn)行任何的參數(shù)調(diào)整，不僅簡化了調(diào)試、操作過程，同時也簡化了所需的計算等過程。
【附圖說明】
[0025]圖1是本實施例變頻器中IGBT驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0026]圖2是本發(fā)明具體實施例中IGBT驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3是應(yīng)用本發(fā)明驅(qū)動電路直接驅(qū)動IGBT功率模塊的驅(qū)動波形示意圖。
[0028]圖4是傳統(tǒng)第一種驅(qū)動電路(門級電阻值為4.7R)的驅(qū)動波形示意圖。
[0029]圖5是傳統(tǒng)第二種驅(qū)動電路(恒流源、驅(qū)動電流為1.5A)的驅(qū)動波形示意圖。
[0030]圖例說明:1、驅(qū)動信號輸出模塊；11、信號輸入單元；12、驅(qū)動曲線生成單元；121、積分電路；2、信號反饋調(diào)整模塊；21、信號調(diào)整單元；211、一級推挽放大電路；22、功率放大單元；23、驅(qū)動輸出反饋單元。
【具體實施方式】
[0031]以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。
[0032]如圖1、2所示，本實施例變頻器中IGBT驅(qū)動電路，包括用于輸出驅(qū)動信號的驅(qū)動信號輸出模塊1、以及用于對驅(qū)動信號進(jìn)行調(diào)整的信號反饋調(diào)整模塊2，驅(qū)動信號輸出模塊I通過信號反饋調(diào)整模塊2連接IGBT開關(guān)管；信號反饋調(diào)整模塊2對驅(qū)動信號輸出模塊I輸出的驅(qū)動信號執(zhí)行閉環(huán)控制，輸出兩路調(diào)整后的驅(qū)動信號，一路用于驅(qū)動IGBT開關(guān)管，另一路作為閉環(huán)控制的反饋信號。
[0033]本實施例通過信號反饋調(diào)整模塊2對驅(qū)動信號輸出模塊I輸出的驅(qū)動信號進(jìn)行調(diào)整，由驅(qū)動輸出作為反饋信號，通過閉環(huán)控制使得輸入的驅(qū)動信號能夠根據(jù)驅(qū)動輸出進(jìn)行調(diào)整，使驅(qū)動輸出信號跟蹤輸入信號，從而使IGBT管能夠快速穿越米勒效應(yīng)區(qū)域，大大降低米勒效應(yīng)發(fā)生的時間，有效解決了米勒效應(yīng)問題，能夠極大的減少IGBT管的開關(guān)損耗，同時提高IGBT的相對電流容量。
[0034]本實施例中，信號反饋調(diào)整模塊2具體包括用于執(zhí)行閉環(huán)控制以調(diào)整驅(qū)動信號的信號調(diào)整單元21、用于將驅(qū)動信號放大至所需大小的功率放大單元22以及用于反饋輸出驅(qū)動信號的驅(qū)動輸出反饋單元23，信號調(diào)整單元21通過功率放大單元22連接IGBT開關(guān)管，驅(qū)動輸出反饋單元23的一端連接功率放大單元22的輸出端，另一端連接信號調(diào)整單元21的輸入端。通過信號調(diào)整單元21來實現(xiàn)輸出和輸入之間的關(guān)系運算，使得輸出跟蹤輸入調(diào)整；功率放大單7Π 22提供大電流、尚功率的放大，從而能夠有效驅(qū)動變頻器中大功率IGBT ;驅(qū)動輸出反饋單元23則驅(qū)動輸出信號反饋到信號調(diào)整單元21，使得信號調(diào)整單元21能夠根據(jù)反饋信號對輸入信號進(jìn)行調(diào)整，降低米勒效應(yīng)發(fā)生的時間。
[0035]如圖2所示，本發(fā)明具體實施例中信號調(diào)整單元21具體包括運算放大器U4B以及由第一開關(guān)管U5、第二開關(guān)管U6構(gòu)成的一級推挽放大電路211，運算放大器U4B的輸入端正極(具體為第5引腳)連接驅(qū)動信號輸出模塊1，輸入端負(fù)極(具體為第6引腳)連接驅(qū)動輸出反饋單元23，輸出端(具體為第7引腳)通過一級推挽放大電路211連接功率放大單元22。運算放大器U4B接收驅(qū)動信號輸出模塊I輸出的驅(qū)動信號以及功率放大單元22輸出的反饋信號，進(jìn)行運放運算后輸出調(diào)整后的驅(qū)動信號，調(diào)整后的驅(qū)動信號經(jīng)一級推挽放大電路211進(jìn)行一級電壓放大后輸出，即其放大倍數(shù)為1，從而使驅(qū)動輸出跟蹤輸入信號。
[0036]參見圖2，本發(fā)明具體實施例中驅(qū)動輸出反饋單元23包括并聯(lián)連接的第一電阻Rl以及第一電容C2，通過第一電阻R1、第一電容C2進(jìn)行阻抗匹配，將功率放大單元22輸出的驅(qū)動信號反饋回信號調(diào)整單元21的輸入端。當(dāng)然在其他實施例中，驅(qū)動輸出反饋單元23也可以根據(jù)實際需求采用其他形式的反饋電路。
[0037]本實施例中，功率放大單元22具體采用具有低柵壓的MOS管對的推挽放大電路，將信號調(diào)整單元21輸出的調(diào)整后驅(qū)動信號進(jìn)行電流放大，以能夠驅(qū)動大功率的IGBT管，同時功率放大單元22輸出的信號被驅(qū)動輸出反饋單元23采集并反饋到運算放大器U4B的第6引腳，構(gòu)成了一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。如圖2所示，本發(fā)明具體實施例中功率放大單元22采用Si456DY型的功率放大器U2，功率放大器U2具有推挽結(jié)構(gòu)的MOS