CN102104319A - 一种igbt驱动电路及控制方法 - Google Patents
一种igbt驱动电路及控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102104319A CN102104319A CN2011100824258A CN201110082425A CN102104319A CN 102104319 A CN102104319 A CN 102104319A CN 2011100824258 A CN2011100824258 A CN 2011100824258A CN 201110082425 A CN201110082425 A CN 201110082425A CN 102104319 A CN102104319 A CN 102104319A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photoelectrical coupler
- pin
- igbt
- module
- drive circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Power Conversion In General (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
本发明IGBT驱动电路涉及一种用于IGBT的驱动电路及其控制方法。驱动电路主要是利用两个光电耦合器串联组成高耐压等级IGBT的驱动电路，其目的是为了作为一种结构简单、成本低的驱动电路替代昂贵的驱动电路。
Description
技术领域
本发明涉及一种IGBT驱动电路及控制方法，特别是涉及一种使用光电耦合器模块的IGBT驱动电路及控制方法。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管)在诸如变频器、大功率开关电源等电力电子技术的能量变换与管理应用中，越来越成为各种主回路的首选功率开关器件，而大功率IGBT的驱动保护电路起到使用弱电信号控制强电的作用。
由于产生波形逻辑的控制电路与功率主回路之间存在电平差异，而且功率主回路存在非常高的电磁干扰，这就需要进行信号传递的隔离及电源供给的隔离。从电路隔离方式看，IGBT驱动电路可分成两类，一类采用光电耦合器，另一类采用脉冲变压器，两者均可实现信号的传输及电路的隔离。
变压器耦合驱动器的特点是不必专设工作电源，信号延迟小，响应速度快。输入输出间耐压可做得较高，成本较低。电源供给隔离一股采用不共地的DC/DC变换器，其变压器隔离耐压一股是母线电压的3倍以上，但由于信号传送的脉冲宽度受磁芯饱和特性与磁化电流限制，脉冲宽度有限制。同时受漏感影响，加工工艺复杂。
光电耦合驱动器的最大特点是双侧有源，由它提供的正向脉冲及负向封锁脉冲的宽度可以不受限制，而且可以较容易地通过检测IGBT通态集电极电压实现各种情况下的过流及短路保护，并对外送出过流信号，因此具有使用方便，一致性及稳定性较好的优点。其不足之处是为保证电路隔离，输入输出端需要独立的工作电源，从而增加了电路的复杂性。另外，一旦IGBT烧坏，驱动器通常也随之烧毁，维修复杂。
在通常情况下，应用到380V及以下电源系统中，IGBT模块需要1200V耐压等级，光耦器件隔离电压VISO不小于2500V；应用到660V/690V及以下电源系统中，IGBT模块需要1700V耐压等级，光耦器件隔离电压VISO不小于5000V。
考虑到主电路需求，电压波动和关断过电压的影响，一股光电耦合器驱动模块仅能满足1200V耐压等级的IGBT模块，例如市场上常见的M57962或M57962L，对应于1700V耐压等级的IGBT模块，虽然有个别厂商推出了相应的光电耦合器驱动模块，但是价格昂贵，供货周期长。
发明内容
本发明的目的是提供一种串联电路，解决一股光电耦合器模块的输入输出间交流电耐压无法满足高耐压等级的IGBT模块的问题。
本发明中高耐压等级的IGBT模块的驱动电路是将两个光电耦合器模块采用串联技术连接，利用串联方式形成分压电路，减小电路中每一个光电耦合器的电压负荷，保证电压负荷处于各光电耦合器的输入输出间隔离电压数值内。
如图1所示，驱动电路使用两个光电耦合器OP1和OP2，光电耦合器采取串联方式连接，第一个光电耦合器OP1的输出端VO连接第二个光电耦合器OP2的输入端，第二个光电耦合器OP2的输出端VO连接IGBT模块的栅极输入端。
第二个光电耦合器OP2的输入端与第一个光电耦合器OP1的输出端共电源VE。
第二个光电耦合器OP2的引脚ANODE与第一个光电耦合器OP1的引脚VO间连接电阻R01，光电耦合器OP1的引脚VO与VEE间连接电阻R02。
如图1所示电路，实现的信号控制方法如下：
当光电耦合器OP1的引脚ANODE与CATHODE无信号，二极管D1不导通时，光电耦合器OP1的引脚VO输出低电平，光电耦合器OP2的二极管D2不导通，光电耦合器OP2的引脚VO输出低电平；当光电耦合器OP1的引脚ANODE与CATHODE有信号，二极管D1导通时，光电耦合器OP1的引脚VO输出高电平，通过R01限流，光电耦合器OP2的二极管D2导通，光电耦合器OP2的引脚VO输出高电平。
两个光电耦合器组成的串联电路使每一个光电耦合器的电压负载远远小于光电耦合器输入输出端间的隔离电压保证光电耦合器不会被击穿，本电路满足单向传输性，使得输出端连接的IGBT模块产生的各种信号不会传递回控制电路，保证了控制电路不会受到干扰。
共电源连接使得第二个光电耦合器的内部光耦部件只起到传输作用，不做隔离使用，隔离由第一光电耦合器负责，这样既减少了供电电源的数量，又方便PCB布局。
附图说明
图1为本发明IGBT驱动电路的结构示意图；
图2为本发明IGBT驱动电路一个实施例的电路连接示意图；
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明的IGBT驱动电路主要由两块光电耦合器模块构成。
第一种实施方式，选用的两块光电耦合器模块的隔离电压都不能满足IGBT模块的1700V耐压等级，通过将二者串联连接，组成的光电耦合隔离电路实现电压负荷分压，可以满足1700V耐压等级。
第二种实施方式，两块光电耦合器模块中一块满足IGBT模块的1700V耐压等级，另一块不满足IGBT模块的1700V耐压等级但具有Vce检测和故障信号输出，调节死区时间，调节软关断的速度，故障后再次启动的时间等功能，过将二者串联连接，组成的光电耦合隔离电路可以替代其他具有同样功能的昂贵的单一光电耦合器模块。
本发明中选用的光电耦合器模块一为ACNW3190，一为M57962。M57962隔离电压VISO不足5000V，所以不能应用到1700V IGBT模块(对应电网电压660V/690V)系统设计中，但M57962是集成厚膜电路，内置Vce检测和故障输出信号，一旦Vce检测到故障，内部自动关闭控制信号。另外M57962驱动能力5A，通过简单外围扩张可以提高到20A电流，驱动更多模块，实现更大功率逆变。
如图2所示，光电耦合器模块U1的引脚GND2连接电源VE，光电耦合器模块U1的引脚GND2连接光电耦合器模块U2的引脚INb，光电耦合器模块U1的引脚Vout+连接光电耦合器模块U1的引脚INa，光电耦合器模块U1的引脚VD2连接电源VCC，光电耦合器模块U2的引脚VCC连接电源VCC，光电耦合器模块U2的引脚VEE连接电源VEE。光电耦合器模块U1与光电耦合器模块U2共电源连接，可以减少电源配置，改善PCB布局。
电源VE与电源VEE间连接电容C2，电容C2与电源VCC间连接电容C1。电容C1与电容C2用于稳定光电耦合器模块U2的电压，避免造成其他因觉意外触发。
光电耦合器模块U1的引脚Vout+与光电耦合器模块U2的引脚INa间连接电阻R1，光电耦合器模块U1的引脚Vout+与电源VE间连接电阻R2。电阻R1与电阻R2用于调节光电耦合器模块U1输出的电流强度。
光电耦合器模块U2的引脚FO作为故障信号的输出端，光电耦合器模块U2的引脚DETECT作为模块内Vce电压的输出端。
利用ACNW3190耐压隔离，配合M57962检测功能，串联而成的光电耦合器驱动电路，既可以满足IGBT模块的1700V耐压等级又同时具备昂贵的单一光电耦合器模块所具有的Vce检测和故障信号输出，调节死区时间，调节软关断的速度，故障后再次启动的时间等功能。
当使用本实施例驱动IGBT时，当光电耦合器模块U1的引脚Vin+与Vin-无信号，光电耦合器模块U1的引脚Vout+输出低电平，光电耦合器模块U2的引脚VOUT输出低电平，不驱动IGBT；当光电耦合器模块U1的引脚Ina与INb有信号，光电耦合器模块U1的引脚Vout+输出高电平，通过R1限流，光电耦合器模块U2的引脚VOUT输出高电平，驱动IGBT。
本电路可以满足驱动1700V耐压等级IGBT模块时的隔离电压要求，满足控制电路与主电路间信号的单向传输，ACNW3190标准传输延迟时间0.3US，M57962传输延迟时间1US，总共1.3US延迟时间能满足驱动要求。
实践中，过多的模块串联会造成信号传输延迟时间加长，同时选用器件多，也会出现电路故障概率增多，中间部分隔离电源增加造成PCB布局复杂。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种IGBT驱动电路，电路中包括光电耦合器，其特征在于：驱动电路使用两个光电耦合器(OP1)与(OP2)，光电耦合器采取串联方式连接，第一个光电耦合器(OP1)的引脚(VO)连接第二个光电耦合器(OP2)的引脚(ANODE)，第二个光电耦合器(OP2)的引脚(VO)连接IGBT的栅极输入端。
2.如权利要求1所述的IGBT驱动电路，其特征在于：第二个光电耦合器(OP2)的引脚(ANODE)与第一个光电耦合器(OP1)的(VO)连接同一个电源(VE)。
3.如权利要求2所述的IGBT驱动电路，其特征在于：光电耦合器模块(U1)的引脚(GND2)连接电源(VE)，光电耦合器模块(U1)的引脚(GND2)连接光电耦合器模块(U2)的引脚(INb)，光电耦合器模块(U1)的引脚(Vout+)连接光电耦合器模块(U2)的引脚(INa)，光电耦合器模块(U1)的引脚(VD2)连接电源(VCC)，光电耦合器模块(U2)的引脚(VCC)连接电源(VCC)，光电耦合器模块(U2)的引脚(VEE)连接电源(VEE)。
4.如权利要求3所述的IGBT驱动电路，其特征在于：电源(VE)与电源(VEE)间连接电容(C2)，电容(C2)与电源(VCC)间连接电容(C1)。
5.如权利要求4所述的IGBT驱动电路，其特征在于：光电耦合器模块(U1)的引脚(Vout+)与光电耦合器模块(U2)的引脚(INa)间连接电阻(R1)，光电耦合器模块(U1)的引脚(Vout+)与电源(VE)间连接电阻(R2)。
6.利用权利要求1至5所述任一IGBT驱动电路驱动IGBT模块的控制方法，步骤如下：
当使用本实施例驱动IGBT时，当光电耦合器模块U1的引脚Vin+与Vin-无信号，光电耦合器模块U1的引脚Vout+输出低电平，光电耦合器模块U2的引脚VOUT输出低电平，不驱动IGBT；
当光电耦合器模块U1的引脚Ina与INb有信号，光电耦合器模块U1的引脚Vout+输出高电平，通过R1限流，光电耦合器模块U2的引脚VOUT输出高电平，驱动IGBT。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011100824258A CN102104319A (zh) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | 一种igbt驱动电路及控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011100824258A CN102104319A (zh) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | 一种igbt驱动电路及控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102104319A true CN102104319A (zh) | 2011-06-22 |
Family
ID=44156903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011100824258A Pending CN102104319A (zh) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | 一种igbt驱动电路及控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102104319A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103973084A (zh) * | 2014-01-26 | 2014-08-06 | 武汉久瑞电气有限公司 | 一种用于串联谐振大功率igbt模块驱动电路 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04172967A (ja) * | 1990-11-02 | 1992-06-19 | Fuji Electric Co Ltd | リンギングチョークコンバータ |
| JPH08162940A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-06-21 | Nippon Signal Co Ltd:The | フェイルセーフ論理回路，フェイルセーフｎ入力アンドゲート回路およびフェイルセーフ自己保持回路 |
| CN2938119Y (zh) * | 2006-08-08 | 2007-08-22 | 浙江德力西电器股份有限公司 | 一种光电耦合型交流电压隔离测量电路 |
| CN101924459A (zh) * | 2010-07-06 | 2010-12-22 | 浙江大学 | 基于双光电隔离的开关信号接口电路 |
| CN101923111A (zh) * | 2009-06-11 | 2010-12-22 | 北京中纺锐力机电有限公司 | 直流母线电压隔离检测电路 |
-
2011
- 2011-04-01 CN CN2011100824258A patent/CN102104319A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04172967A (ja) * | 1990-11-02 | 1992-06-19 | Fuji Electric Co Ltd | リンギングチョークコンバータ |
| JPH08162940A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-06-21 | Nippon Signal Co Ltd:The | フェイルセーフ論理回路，フェイルセーフｎ入力アンドゲート回路およびフェイルセーフ自己保持回路 |
| CN2938119Y (zh) * | 2006-08-08 | 2007-08-22 | 浙江德力西电器股份有限公司 | 一种光电耦合型交流电压隔离测量电路 |
| CN101923111A (zh) * | 2009-06-11 | 2010-12-22 | 北京中纺锐力机电有限公司 | 直流母线电压隔离检测电路 |
| CN101924459A (zh) * | 2010-07-06 | 2010-12-22 | 浙江大学 | 基于双光电隔离的开关信号接口电路 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103973084A (zh) * | 2014-01-26 | 2014-08-06 | 武汉久瑞电气有限公司 | 一种用于串联谐振大功率igbt模块驱动电路 |
| CN103973084B (zh) * | 2014-01-26 | 2016-08-17 | 武汉久瑞电气有限公司 | 一种用于串联谐振大功率igbt模块驱动电路 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100574102C (zh) | Igbt驱动器及其驱动信号的处理方法 | |
| CN108173419B (zh) | 一种适用于宽禁带功率器件的高效驱动电路 | |
| CN103066855A (zh) | 用于电源变换系统中的零电压开关的系统和方法 | |
| CN103051192A (zh) | 一种双峰值电流模式控制的反激式开关电路 | |
| CN203933364U (zh) | 一种多个igbt模块的并联大功率驱动电路 | |
| CN109302855B (zh) | 脉冲驱动功率fet | |
| CN101997422B (zh) | 一种正激变换器电压误差反馈磁隔离方法及磁隔离电路 | |
| CN102157919A (zh) | 升压型电源转换装置 | |
| CN103281062A (zh) | 一种带脉宽限制的igbt驱动电路及其实现方法 | |
| CN101924459B (zh) | 基于双光电隔离的开关信号接口电路 | |
| CN203135826U (zh) | 电压型栅控器件的驱动电路 | |
| CN201398183Y (zh) | 功率开关驱动电路 | |
| CN102104319A (zh) | 一种igbt驱动电路及控制方法 | |
| CN202518896U (zh) | 一种电梯用光电开关 | |
| CN203747633U (zh) | 一种igbt驱动电路 | |
| CN202513893U (zh) | 一种可控硅触发电路 | |
| CN204046559U (zh) | 大功率igbt驱动器 | |
| CN205283380U (zh) | 一种宽占空比的mosfet隔离驱动电路 | |
| CN214750516U (zh) | 一种采样电路及包含该采样电路的多绕组串联变换器 | |
| CN205283507U (zh) | 一种直流固态继电器 | |
| CN202488417U (zh) | 一种抗干扰保护电路 | |
| CN210273822U (zh) | 一种高效安全抗干扰的igbt驱动电路 | |
| CN105519270B (zh) | 一种脉宽信号放大电路 | |
| CN203071898U (zh) | Igbt的驱动电路 | |
| CN105305788A (zh) | 一种宽占空比的mosfet隔离驱动电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 264006, 11, the Yellow River Road, Yantai economic and Technological Development Zone, Shandong, China Applicant after: EURA Drives Electric Co., Ltd. Address before: 264006, 11, the Yellow River Road, Yantai economic and Technological Development Zone, Shandong, China Applicant before: Eura Drives Electric Co., Ltd. |
|
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20110622 |