CN104682676A - Igbt驱动保护电路 - Google Patents

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张硕
姜涛
孙佳伟
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/20—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for electronic equipment

Abstract

本发明提供一种IGBT驱动保护电路，包括：一个电源电路，N个驱动电路，所述电源电路的输入端与输入电压连接，所述电源电路的N个输出端分别与所述N个驱动电路的供电端连接；所述电源电路，用于为所述N个驱动电路提供电源；所述N个驱动电路，用于为N个IGBT提供开通、关断电压。用一个电源电路为N个IGBT的驱动电路提供电源，实现N个IGBT的隔离驱动，使IGBT的驱动保护电路结构简单，可靠性高。

Description

IGBT驱动保护电路
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种IGBT驱动保护电路。
背景技术
随着电力电子技术的发展，绝缘栅门极晶体管（Insulated Gate BipolarTranslator，简称IGBT）在牵引电传动、电能传输与变换、有源滤波等方面得到了广泛的应用。IGBT集双极型功率晶体管和功率金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，简称MOSFET）的优点于一体，具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、通断速度快和工作频率高等优点。IGBT驱动保护电路的合理设计，在IGBT应用领域中起到至关重要的作用。
当前，在桥式电路或者多个IGBT不共地的电压变换电路中，不共地的多个IGBT的驱动电路需要隔离，为实现对多个IGBT的隔离驱动，需要采用不共地的多个电源电路为IGBT驱动电路供电，采用上述供电方式构成的IGBT驱动保护电路，电路结构复杂、可靠性低。
发明内容
本发明提供一种IGBT驱动保护电路，用于解决现有技术中IGBT驱动保护电路结构复杂、可靠性低的问题。
本发明提供一种IGBT驱动保护电路，包括：包括：一个电源电路，N个驱动电路，所述电源电路的输入端与输入电压连接，所述电源电路的N个输出端分别与所述N个驱动电路的供电端连接；
所述电源电路，用于为所述N个驱动电路提供电源；
所述N个驱动电路，用于为N个IGBT提供开通、关断电压。
本发明提供的IGBT驱动保护电路，用一个电源电路为N个IGBT的驱动电路提供电源，实现N个IGBT的隔离驱动，使IGBT的驱动保护电路结构简单，可靠性高。
附图说明
图1为本发明提供的IGBT驱动保护电路实施例一的结构示意图；
图2为本发明提供的IGBT驱动保护电路实施例二的结构示意图；
图3为本发明提供的IGBT驱动保护电路实施例三的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明提供的IGBT驱动保护电路实施例一的结构示意图。如图1所示，该电路包括：一个电源电路100，N个驱动电路110；
所述电源电路的输入端与输入电压连接，所述电源电路的N个输出端分别与所述N个驱动电路的供电端连接；
所述电源电路，用于为所述N个驱动电路提供电源；
所述N个驱动电路，用于为N个IGBT提供开通、关断电压。
本实施例中的电源电路，可采用正激拓扑结构实现，或者采用推挽拓扑，或者半桥式拓扑，或者桥式拓扑结构实现，本实施例对此不做限定。本实施例中电源电路的N个彼此隔离的输出端输出的电压，根据N个IGBT所需的开通、关断电压的大小，可以相同，也可以不同，本实施例对此不做限定。
本发明实施例提供的IGBT驱动保护电路，用一个电源电路为N个IGBT的驱动电路提供电源，实现N个IGBT的隔离驱动，使IGBT的驱动保护电路结构简单，可靠性高。
图2为本发明提供的IGBT驱动保护电路实施例二的结构示意图。如图2所示，图1中的所述电源电路，包括：电源主电路200，反馈电路210，控制电路220，所述电源主电路200的输入端与输入电压连接，所述反馈电路210的输入端与所述电源主电路200的至少一个输出端连接，所述反馈电路210的输出端与所述控制电路220连接，所述控制电路220的输出端与所述电源主电路200的控制端连接；
所述电源主电路200，用于根据所述控制电路的控制信号将输入的电压信号转化成N个彼此隔离的电压，并从所述电源主电路的N个输出端输出；
所述反馈电路210，用于对所述电源主电路输出的电压进行采样，并将采样信号反馈给所述控制电路；
所述控制电路220，用于根据输入的所述采样信号输出第一PWM控制信号。
通常，反馈电路通过将检测的电源主电路输出的电压与预设的阈值进行比较，判断该电源主电路的工作情况。若电源主电路的故障多发生在电路前级，则反馈电路可仅对该电源主电路的一个输出端进行检测；若电源主电路的输出端容易故障，则可对电源主电路的多个输出端都进行检测，判断该电源主电路的各个输出端输出的电压值的大小。相应的，控制电路根据反馈电路反馈的电源主电路的输出电压的采样信号，输出对应的PWM控制信号，以控制电源主电路中的功率开关管的开通、关断时间，从而调整该电源主电路输出的电压大小。
进一步地，所述控制电路，包括：UC3844芯片。
UC3844为电流模式芯片，具有过压保护和欠压锁定功能，芯片工作的开启电压为16v，欠压锁定电压为10v。UC3844内部由5.0v基准电压源、振荡器、降压器、电流测定提交器、PWM锁存器、高增益E/A误差放大器和适用于驱动功率MOFET的大电流推免输出电路构成。该芯片采用的是峰值电流控制模式，从脚3引入的电流反馈信号与脚1的电压误差信号比较，产生一个PWM波，由于电流比较器输入端设置了1V的电流阈值，当电流过大而使频率设定电阻上的电压超过1V（即脚3电平大于1V）时将关断PWM脉冲，反之，则保持此脉冲。
更进一步的，N=6。则利用上述IGBT驱动保护电路，可实现对6个IGBT的隔离驱动。
本发明实施例提供的IGBT驱动保护电路，利用UC3844芯片构成的控制电路结合反馈电路实现对电源电路输出电压的大小进行控制，实现了对6个IGBT的隔离驱动，使IGBT的驱动保护电路结构简单，可靠性高。
图3为本发明实施例提供的IGBT驱动保护电路实施例三的结构示意图。如图3所示，在图1的基础上，所述驱动电路110，包括：驱动主电路300，故障反馈电路310，保护电路320，所述驱动主电路300的输出端与所述IGBT的栅极连接，所述故障反馈电路的输入端310与所述IGBT的集电极和发射极连接，所述故障反馈电路310的输出端与所述保护电路320的输入端连接，所述保护电路320的输出端与所述驱动主电路的控制端连接；
所述驱动主电路300，用于根据所述驱动主电路控制端输入的第二PWM控制信号为所述IGBT提供开通、关断电压；
所述故障反馈电路310，用于检测所述IGBT的集电极和发射极间的电压值，并将所述电压值反馈给所述保护电路；
所述保护电路320，用于根据所述故障反馈电路输入的所述电压值，为所述驱动主电路提供第二PWM控制信号。
故障反馈电路通过检测IGBT的集电极C和发射极E间的电压Vce来实现的。当IGBT产生过流故障或短路故障的时候，集电极电流迅速增加，IGBT集电极电压上升。
具体地，所述保护电路，包括，PC929芯片。
驱动芯片PC929，具有单电源、内建短路保护功能。PC929芯片的1脚和3脚接PWM脉冲，13脚接26V控制电源Vcc，14脚接地。11脚是输出端，接电阻构成门极脉冲驱动电路，接IGBT驱动端。9脚是故障判断，接外部故障判断电路。8脚是故障输出，通过光耦接到保护逻辑电路。
进一步地，所述驱动主电路，具体用于：
根据所述驱动主电路控制端输入的控制信号为所述IGBT提供正16V的开通电压和负10V的关断电压。
芯片的13脚通过外部电阻和稳压管产生基准电压。若接的为10V的稳压管，11脚即可输出相对于IGBT的E点为正16伏和负10伏的驱动电压信号，满足驱动IGBT的要求。
芯片1脚接收第二PWM输入信号。当第二PWM信号为低电平时，芯片中的光耦导通，则脚11产生相对于E点的16V高电平，迅速开通IGBT。反之，PWM输入信号为高电平，芯片中的光耦不导通，则脚11产生相对于E点的负10伏低电平，迅速封锁IGBT。栅极电阻的选择对工作性能有较大影响，较大时，有利于抑制IGBT的电流上升率及电压上升率，但会增加IGBT的开关时间和开关损耗；较小时，会引起电流上升率增大，使IGBT误导通或损坏，具体数据与驱动电路的结构及IGBT的容量有关。
更进一步地，所述保护电路，具体用于：为所述驱动主电路提供过流保护控制信号。
当IGBT产生过流故障或短路故障的时候，集电极电流迅速增加，IGBT集电极电压上升，导致9脚电压超过保护值，即当电位高于Vcc-6（20V）时，关断输出，同时芯片脚8输出低电平故障信号，经过光耦送至RS触发器。隔离后的保护信号传递到保护闭锁逻辑电路，经过逻辑处理，将所有脉冲封锁。对IGBT的集电极和发射极间的电压Vce进行检测的电路参数选择，对于实现准确可靠的保护十分关键。
本发明实施例提供的IGBT驱动保护电路，利用PC929构成IGBT的驱动电路，可为IGBT提供可靠的开通、关断电压，并对IGBT的过流实现准确的保护。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种IGBT驱动保护电路，其特征在于，包括：一个电源电路，N个驱动电路，所述电源电路的输入端与输入电压连接，所述电源电路的N个输出端分别与所述N个驱动电路的供电端连接；
所述电源电路，用于为所述N个驱动电路提供电源；
所述N个驱动电路，用于为N个IGBT提供开通、关断电压。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电源电路，包括：电源主电路，反馈电路，控制电路，所述电源主电路的输入端与输入电压连接，所述反馈电路的输入端与所述电源主电路的至少一个输出端连接，所述反馈电路的输出端与所述控制电路连接，所述控制电路的输出端与所述电源主电路的控制端连接；
所述电源主电路，用于根据所述控制电路的控制信号将输入的电压信号转化成N个彼此隔离的电压，并从所述电源主电路的N个输出端输出；
所述反馈电路，用于对所述电源主电路输出的电压进行采样，并将采样信号反馈给所述控制电路；
所述控制电路，用于根据输入的所述采样信号输出第一PWM控制信号。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述控制电路，包括：UC3844芯片。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，N=6。
5.根据权利要求1～4中任一所述的电路，其特征在于，所述驱动电路，包括：驱动主电路，故障反馈电路，保护电路，所述驱动主电路的输出端与所述IGBT的栅极连接，所述故障反馈电路的输入端与所述IGBT的集电极和发射极连接，所述故障反馈电路的输出端与所述保护电路的输入端连接，所述保护电路的输出端与所述驱动主电路的控制端连接；
所述驱动主电路，用于根据所述驱动主电路控制端输入的第二PWM控制信号为所述IGBT提供开通、关断电压；
所述故障反馈电路，用于检测所述IGBT的集电极和发射极间的电压值，并将所述电压值反馈给所述保护电路；
所述保护电路，用于根据所述故障反馈电路输入的所述电压值，为所述驱动主电路提供第二PWM控制信号。
6.根据权利要5所述的电路，其特征在于，所述保护电路，包括，PC929芯片。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述保护电路，具体用于：为所述驱动主电路提供过流保护控制信号。
8.根据权利要求6或7所述的电路，其特征在于，所述驱动主电路，具体用于：
根据所述驱动主电路控制端输入的控制信号为所述IGBT提供正16V的开通电压和负10V的关断电压。
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