CN104901282A

CN104901282A - 一种igbt驱动及保护电路

Info

Publication number: CN104901282A
Application number: CN201510332670.8A
Authority: CN
Inventors: 陈建波
Original assignee: NINGBO XINGTAI MACHINERY Co Ltd
Current assignee: NINGBO XINGTAI MACHINERY Co Ltd
Priority date: 2015-06-16
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2015-09-09

Abstract

本发明属于驱动及保护电路技术领域，提供了一种IGBT驱动及保护电路，包括第一电源端、第二电源端、第一接地端、第二接地端、第三接地端、控制电路、驱动电路、反馈电路、故障输出端和光电耦合器，所述光电耦合器的引脚1、4均与第一接地端相连，所述光电耦合器的引脚2、6、7均与第一电源端相连，所述光电耦合器的引脚3连接故障输出端，所述光电耦合器的引脚5、8通过相互并联设置的第一电阻和第一电容与第一电源端相连；由于光电耦合器具有集成度高、稳定性好的优点，从而极大地提高了本发明的集成度和稳定性，且当IGBT电路出现输出短路的现象时，光电耦合器能够自动关闭输出，从而可靠地保护了IGBT的工作。

Description

一种IGBT驱动及保护电路

技术领域

本发明属于驱动及保护电路技术领域，涉及一种IGBT驱动及保护电路。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)即绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。IGBT广泛应用于功率开关器件。

目前使用较多的IGBT驱动电路由分立电子元件搭建而成，电路的元器件较多、结构复杂、稳定性差。一旦电路出现故障，维修需要检测的元器件多、工作量大、严重影响系统的正常运行。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种元器较少、集成度高、稳定性好、便于维修和维护的IGBT驱动及保护电路。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种IGBT驱动及保护电路，包括第一电源端、第二电源端、第一接地端、第二接地端、第三接地端、控制电路、驱动电路、反馈电路、故障输出端和光电耦合器，所述光电耦合器的引脚1、4均与第一接地端相连，所述光电耦合器的引脚2、6、7均与第一电源端相连，所述光电耦合器的引脚3连接故障输出端，所述光电耦合器的引脚5、8通过相互并联设置的第一电阻和第一电容与第一电源端相连，所述光电耦合器的引脚9、12均与第二接地端相连，所述光电耦合器的引脚13与第二电源端相连且通过相互并联设置的第二电阻和第二电容与第三接地端相连，所述光电耦合器的引脚14通过第三电容与第三接地端相连，所述光电耦合器的引脚16与第三接地端相连，所述第三接地端反向串接稳压二极管后与第二接地端相连，所述控制电路、驱动电路和反馈电路均与光电耦合器电连接。

在上述的IGBT驱动及保护电路中，所述控制电路包括控制端和第三电阻，所述控制端通过第三电阻与光电耦合器的引脚5、8相连。

在上述的IGBT驱动及保护电路中，所述驱动电路包括输出端、第四电阻、第五电阻、第四电容、第六电阻和复合稳压管，所述输出端与光电耦合器的引脚10相连，所述输出端串接第四电阻后与光电耦合器的引脚11相连，所述光电耦合器的引脚11串接第五电阻后与第二接地端相连，所述输出端通过相互并联设置的第四电容、第六电阻和复合稳压管与第三接地端相连。

在上述的IGBT驱动及保护电路中，所述反馈电路包括反馈端、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一二极管和第二二极管，所述反馈端依次反向串接第一二极管和第二二极管后与第九电阻的一端相连，所述第九电阻的另一端与光电耦合器的引脚14相连，所述光电耦合器的引脚14依次串接第七电阻和第八电阻后与光电耦合器的引脚11相连。

在上述的IGBT驱动及保护电路中，所述第一电源端与第一接地端之间通过第五电容相连。

在上述的IGBT驱动及保护电路中，所述光电耦合器为ACPL-332J型光电耦合器。

本发明的工作过程如下：控制信号经控制电路送入光电耦合器的引脚5、8，使光电耦合器导通，光电耦合器的引脚11输出高电平经第四电阻使IGBT打开，电机获得电流开始运转；当输出短路时，IGBT的饱和压降增大，光电耦合器的引脚14电压超过6.5V，光电耦合器自动关闭，从而来保护IGBT。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过采用光电耦合器作为本发明的核心器件，由于光电耦合器具有集成度高、稳定性好的优点，从而极大地提高了本发明的集成度和稳定性，减少了电路的干扰，降低了维修、维护难度和电路结构的复杂程度，且当IGBT电路出现输出短路的现象时，光电耦合器能够自动关闭输出，从而可靠地保护了IGBT的工作。

附图说明

图1为本发明的电路原理图。

图中，5V、第一电源端；26VB、第二电源端、DGND、第一接地端；SGND、第二接地端；GND、第三接地端；U5、光电耦合器；BR、控制端；OUT1、输出端；IN、反馈端；OUT2、故障输出端；R33、第一电阻；R163、第二电阻；R36、第三电阻；R32、第四电阻；R35、第五电阻；R34、第六电阻；R29、第七电阻；R31、第八电阻；R28、第九电阻；C36、第一电容；C32、第二电容；C33、第三电容；C37、第四电容；C31、第五电容；D15、稳压二极管；D14、第一二极管；D13、第二二极管；Z4、复合稳压管。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，一种IGBT驱动及保护电路，包括第一电源端5V、第二电源端26VB、第一接地端DGND、第二接地端SGND、第三接地端GND、控制电路、驱动电路、反馈电路、故障输出端OUT2和光电耦合器U5，光电耦合器U5的引脚1、4均与第一接地端DGND相连，光电耦合器U5的引脚2、6、7均与第一电源端5V相连，光电耦合器U5的引脚3连接故障输出端OUT2，光电耦合器U5的引脚5、8通过相互并联设置的第一电阻R33和第一电容C36与第一电源端5V相连，光电耦合器U5的引脚9、12均与第二接地端SGND相连，光电耦合器U5的引脚13与第二电源端26VB相连且通过相互并联设置的第二电阻R163和第二电容C32与第三接地端GND相连，光电耦合器U5的引脚14通过第三电容C33与第三接地端GND相连，光电耦合器U5的引脚16与第三接地端GND相连，第三接地端GND反向串接稳压二极管D15后与第二接地端SGND相连，控制电路、驱动电路和反馈电路均与光电耦合器U5电连接。

本发明中，第二电容C32以及第二电阻R163的取值直接影响光电耦合器外围电路的稳定性。

第二电容C32以及第二电阻R163的取值满足如下公式：

e^{\frac{t}{RC}} = 1 - \frac{v_{1} - v_{2}}{v_{3}};

其中，R为R163的取值，C为C32的取值，t为IGBT导通时间，V₁为IGBT压降电压，V₂为第一电源端电压，V₃为第二电源端电压。

控制电路包括控制端BR和第三电阻R36，控制端BR通过第三电阻R36与光电耦合器U5的引脚5、8相连。

驱动电路包括输出端OUT1、第四电阻R32、第五电阻R35、第四电容C37、第六电阻R34和复合稳压管Z4，输出端OUT1与光电耦合器U5的引脚10相连，输出端OUT1串接第四电阻R32后与光电耦合器U5的引脚11相连，电耦合器的引脚11串接第五电阻R35后与第二接地端SGND相连，输出端OUT1通过相互并联设置的第四电容C37、第六电阻R34和复合稳压管Z4与第三接地端GND相连。

反馈电路包括反馈端IN、第七电阻R29、第八电阻R31、第九电阻R28、第一二极管D14和第二二极管D13，反馈端IN依次反向串接第一二极管D14和第二二极管D13后与第九电阻R28的一端相连，第九电阻R28的另一端与光电耦合器U5的引脚14相连，光电耦合器U5的引脚14依次串接第七电阻R29和第八电阻R31后与光电耦合器U5的引脚11相连。

第一电源端5V与第一接地端DGND之间通过第五电容C31相连。

光电耦合器U5为ACPL-332J型光电耦合器U5。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种IGBT驱动及保护电路，其特征在于：包括第一电源端、第二电源端、第一接地端、第二接地端、第三接地端、控制电路、驱动电路、反馈电路、故障输出端和光电耦合器，所述光电耦合器的引脚1、4均与第一接地端相连，所述光电耦合器的引脚2、6、7均与第一电源端相连，所述光电耦合器的引脚3连接故障输出端，所述光电耦合器的引脚5、8通过相互并联设置的第一电阻和第一电容与第一电源端相连，所述光电耦合器的引脚9、12均与第二接地端相连，所述光电耦合器的引脚13与第二电源端相连且通过相互并联设置的第二电阻和第二电容与第三接地端相连，所述光电耦合器的引脚14通过第三电容与第三接地端相连，所述光电耦合器的引脚16与第三接地端相连，所述第三接地端反向串接稳压二极管后与第二接地端相连，所述控制电路、驱动电路和反馈电路均与光电耦合器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种IGBT驱动及保护电路，其特征在于：所述控制电路包括控制端和第三电阻，所述控制端通过第三电阻与光电耦合器的引脚5、8相连。

3.根据权利要求2所述的一种IGBT驱动及保护电路，其特征在于：所述驱动电路包括输出端、第四电阻、第五电阻、第四电容、第六电阻和复合稳压管，所述输出端与光电耦合器的引脚10相连，所述输出端串接第四电阻后与光电耦合器的引脚11相连，所述电耦合器的引脚11串接第五电阻后与第二接地端相连，所述输出端通过相互并联设置的第四电容、第六电阻和复合稳压管与第三接地端相连。

4.根据权利要求3所述的一种IGBT驱动及保护电路，其特征在于：所述反馈电路包括反馈端、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一二极管和第二二极管，所述反馈端依次反向串接第一二极管和第二二极管后与第九电阻的一端相连，所述第九电阻的另一端与光电耦合器的引脚14相连，所述光电耦合器的引脚14依次串接第七电阻和第八电阻后与光电耦合器的引脚11相连。

5.根据权利要求1所述的一种IGBT驱动及保护电路，其特征在于：所述第一电源端与第一接地端之间通过第五电容相连。

6.根据权利要求1所述的一种IGBT驱动及保护电路，其特征在于：所述光电耦合器为ACPL-332J型光电耦合器。

7.根据权利要求6所述的一种IGBT驱动及保护电路，其特征在于：所述第二电容和第二电阻的取值满足如下公式：

e^{\frac{t}{RC}} = 1 - \frac{v_{1} - v_{2}}{v_{3}};

其中，R为第二电阻的取值，C为第二电容的取值，t为IGBT导通时间，V₁为IGBT压降电压，V₂为第一电源端电压，V₃为第二电源端电压。