CN104935315B - Igbt驱动电路 - Google Patents

Igbt驱动电路 Download PDF

Info

Publication number
CN104935315B
CN104935315B CN201510415519.0A CN201510415519A CN104935315B CN 104935315 B CN104935315 B CN 104935315B CN 201510415519 A CN201510415519 A CN 201510415519A CN 104935315 B CN104935315 B CN 104935315B
Authority
CN
China
Prior art keywords
igbt
opto
coupler chip
collector
grid
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.)
Active
Application number
CN201510415519.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104935315A (zh
Inventor
王青猛
韩晓艳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Energy Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BOE Technology Group Co Ltd, Beijing BOE Energy Technology Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Priority to CN201510415519.0A priority Critical patent/CN104935315B/zh
Publication of CN104935315A publication Critical patent/CN104935315A/zh
Priority to US15/108,593 priority patent/US9960766B2/en
Priority to PCT/CN2015/098214 priority patent/WO2017008441A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104935315B publication Critical patent/CN104935315B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/78—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/52—Circuit arrangements for protecting such amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
    • H03F3/08—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/26—Push-pull amplifiers; Phase-splitters therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/30—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor
    • H03F3/3069—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor the emitters of complementary power transistors being connected to the output
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/168—Modifications for eliminating interference voltages or currents in composite switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/60—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
    • H03K17/603—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors with coupled emitters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/01—Shaping pulses
    • H03K5/08—Shaping pulses by limiting; by thresholding; by slicing, i.e. combined limiting and thresholding
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • H03K17/162—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/163—Soft switching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

本发明提供了一种IGBT驱动电路，包括光耦芯片和功率放大电路；所述光耦芯片包括隔离放大单元和故障保护单元；故障保护单元包括去饱和模块和故障反馈模块；所述去饱和模块，用于在检测到IGBT的集电极的电位过高或者IGBT的集电极的电位变化过快时向故障反馈模块发送警示信号所述；故障反馈模块，用于在接收到警示信号后向外部控制器发送故障控制信号，从而控制外部控制器输出的外部驱动信号使得隔离放大单元输出控制IGBT关断的IGBT驱动信号。本发明所述的IGBT驱动电路采用光耦芯片来进行IGBT驱动，并具有对IGBT过压、过流、短路等故障检测的功能。

Description

IGBT驱动电路
技术领域
本发明涉及IGBT驱动领域，尤其涉及一种IGBT驱动电路。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)是新型的复合器件，它既有易驱动的特点，又具有管电压、电流容量大等优点。IGBT 的工作频率在几十kHz频率范围内，因此在较高频率的大、中功率电力电子设备用中占据了主要的应用地位。
IGBT驱动电路是IGBT和DSP(digital signal processing，数字信号处理) 芯片之间的接口电路，其功能是将来自数字信号处理器的控制信号转换成具有足够功率的驱动信号，来实现IGBT安全的开通与关断，为处理器和IGBT之间提供电气隔离，为了在系统出现故障时IGBT得到正确和有效的保护，IGBT 驱动电路还需要提供相应的过流、过压、短路等故障保护功能。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种IGBT驱动电路，以解决现有技术中不能实现IGBT安全的开通与关断，为处理器和IGBT之间提供电气隔离，以及不能提供IGBT过流、过压、短路等故障保护功能的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种IGBT驱动电路，包括光耦芯片和功率放大电路；所述光耦芯片包括隔离放大单元和故障保护单元；所述故障保护单元包括去饱和模块和故障反馈模块；
所述隔离放大单元，用于对外部控制器输入的外部驱动信号进行光电隔离并放大而得到IGBT驱动信号；
所述功率放大电路，用于对所述IGBT驱动信号进行功率放大，将功率放大后的IGBT驱动信号输出至IGBT的栅极；
所述去饱和模块，用于在检测到所述IGBT的集电极的电位过高或者所述 IGBT的集电极的电位变化过快时向所述故障反馈模块发送警示信号；
所述故障反馈模块，用于在接收到所述警示信号后向所述外部控制器发送故障控制信号，从而控制所述外部控制器输出的外部驱动信号使得所述隔离放大单元输出控制所述IGBT关断的IGBT驱动信号。
实施时，所述故障保护单元还包括：电压钳位模块，用于当检测到所述 IGBT的集电极的电位过高或者所述IGBT的集电极的电位变化过快时，向所述故障反馈模块发送警示信号或者控制对所述IGBT的集电极的电位进行钳位。
实施时，所述功率放大电路包括推挽功率放大单元。
实施时，所述推挽功率放大单元包括：
第一晶体管，栅极接入所述IGBT驱动信号，第一极接入第一电压，第二极与所述IGBT的栅极连接；以及，
第二晶体管，栅极接入所述IGBT驱动信号，第一极接入第二电压，第二极与所述IGBT的栅极连接。
实施时，所述推挽功率放大单元还包括：
第一电阻，连接于所述第一晶体管的栅极和所述第一晶体管的第二极之间；以及，
第一电容，连接于所述第二晶体管的栅极和所述第二晶体管的第一极之间；
所述功率放大电路还包括：
第二电阻，连接于所述光耦芯片的IGBT驱动信号输出端和所述第一晶体管的栅极之间；
第三电阻，连接于所述第一晶体管的第二极与所述IGBT的栅极之间；
第四电阻，连接于所述第二晶体管的第一极和所述第二晶体管的第二极之间；
稳压单元，连接于所述IGBT的栅极和地端之间，用于对功率放大后的 IGBT驱动信号进行稳压；以及，
第一滤波单元，连接于所述IGBT的栅极和地端之间，用于对功率放大后的IGBT驱动信号进行滤波。
实施时，所述稳压单元包括：
第一稳压二极管，阴极与所述IGBT的栅极连接；以及，
第二稳压二极管，阳极与所述第一稳压二极管的阳极连接，阴极接地。
实施时，所述第一滤波单元包括：相互并联的第五电阻和第二电容；
所述第五电阻的第一端与所述IGBT的栅极连接，所述第五电阻的第二端与地端连接；
所述IGBT的发射极与地端连接。
实施时，所述光耦芯片的型号为FOD8332。
实施时，本发明所述的IGBT驱动电路还包括：集电极电位检测单元，与所述IGBT的集电极连接，还通过所述光耦芯片的DESAT引脚与所述去饱和模块连接；
所述去饱和模块通过所述集电极电位检测单元检测所述IGBT的集电极的电位是否过高，所述IGBT的集电极的电位变化是否过快；
当所述光耦芯片包括的去饱和模块检测到所述IGBT的集电极的电位过高或者所述IGBT的集电极的电位变化过快时，所述光耦芯片包括的故障反馈模块通过引脚向所述外部控制器发送所述故障控制信号。
实施时，所述集电极电位检测单元包括：
第三电容，第一端与所述光耦芯片的VE引脚连接，第二端与所述光耦芯片的DESAT引脚连接；
第六电阻，第一端与所述第三电容的第一端连接；
第一二极管，阳极与所述第六电阻的第二端连接，阴极与所述IGBT的集电极连接；以及，
第三稳压二极管，阴极与所述光耦芯片的VE引脚连接，阳极与地端连接。
实施时，当所述光耦芯片的VDD端接入的电压小于预定电压时，所述光耦芯片停止工作。
实施时，本发明所述的IGBT驱动电路还包括：
第四电容，第一端与所述光耦芯片的VCLAMP引脚连接，第二端与所述光耦芯片的VDD引脚连接；以及，
第二滤波单元，连接于所述光耦芯片的VDD引脚和所述光耦芯片的VE 引脚之间。
实施时，所述第二滤波单元包括相互并联的第五电容和第七电阻。
实施时，所述光耦芯片通过VLED-引脚接入所述外部控制器输入的外部驱动信号，所述光耦芯片通过VO引脚输出所述IGBT驱动信号。
与现有技术相比，本发明所述的IGBT驱动电路采用光耦芯片来进行IGBT 驱动，可以对外部控制器输入的外部驱动信号进行光电隔离、放大而得到IGBT 驱动信号，对该IGBT驱动信号进行功率放大后输出至IGBT的栅极从而驱动 IGBT，并且具有对IGBT过压、过流、短路等故障检测的功能。
附图说明
图1是本发明实施例所述的IGBT驱动电路的结构框图；
图2A是本发明所述的IGBT驱动电路的功率放大电路包括的推挽功率放大单元的一实施例的电路图；
图2B是本发明所述的IGBT驱动电路的功率放大电路包括的推挽功率放大单元的另一实施例的电路图；
图2C是本发明所述的IGBT驱动电路包括的功率放大电路的一实施例的电路图；
图2D是本发明所述的IGBT驱动电路包括的功率放大电路的另一实施例的电路图；
图3A是本发明所述的IGBT的驱动电路的一具体实施例的电路图；
图3B是+5V电源和地端GND之间的连接电路图；
图3C是输出高电压VCC的高电压输出端和输出低电压VEE的低电压输出端之间的连接电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例所述的IGBT驱动电路包括光耦芯片1和功率放大电路2；所述光耦芯片1包括隔离放大单元11和故障保护单元12；所述故障保护单元12包括去饱和模块121和故障反馈模块122；
所述隔离放大单元11，用于对外部控制器10输入的外部驱动信号DRIVER进行光电隔离并放大而得到IGBT驱动信号；
所述功率放大电路2，用于对所述IGBT驱动信号进行功率放大，将功率放大后的IGBT驱动信号输出至IGBT的栅极G；
所述去饱和模块121，用于在检测到所述IGBT的集电极C的电位过高或者所述IGBT的集电极C的电位变化过快时向所述故障反馈模块122发送警示信号；
所述故障反馈模块122，用于在接收到所述警示信号后向所述外部控制器 10发送故障控制信号FAULT，从而控制所述外部控制器10输出的外部驱动信号DRIVER使得所述隔离放大单元11输出控制所述IGBT关断的IGBT驱动信号。
本发明实施例所述的IGBT驱动电路采用光耦芯片来进行IGBT驱动，可以对外部控制器输入的外部驱动信号进行光电隔离、放大而得到IGBT驱动信号，对该IGBT驱动信号进行功率放大后输出至IGBT的栅极从而驱动IGBT，并且具有对IGBT过压、过流、短路等故障检测的功能。
优选的，所述故障保护单元还包括：电压钳位模块，用于当检测到所述 IGBT的集电极的电位过高或者所述IGBT的集电极的电位变化过快时，向所述故障反馈模块发送警示信号或者控制对所述IGBT的集电极的电位进行钳位，以与去饱和模块一起对IGBT的集电极的电位进行钳位。
优选的，所述功率放大电路包括推挽功率放大单元。所述推挽功率放大单元采用两个参数相同的功率BJT(双极结型晶体管，Bipolar Junction Transistor) 管MOSFET(metallic oxide semiconductor field effect-transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。
本发明所有实施例中采用的晶体管均可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性相同的器件。在本发明实施例中，为区分晶体管除栅极之外的两极，将其中第一极可以为源极或漏极，第二极可以为漏极或源极。此外，按照晶体管的特性区分可以将晶体管分为n型晶体管或p型晶体管。在本发明实施例提供的驱动电路中，所有晶体管均是以n型晶体管为例进行的说明，可以想到的是在采用p型晶体管实现时是本领域技术人员可在没有做出创造性劳动前提下轻易想到的，因此也是在本发明的实施例保护范围内的。
具体的，如图2A所示，所述推挽功率放大单元可以包括：
第一晶体管Q1，栅极接入所述IGBT驱动信号(图2A中未示)，第一极接入第一电压V1，第二极与所述IGBT的栅极G连接；以及，
第二晶体管Q2，栅极接入所述IGBT驱动信号，第一极接入第二电压V2，第二极与所述IGBT的栅极G连接。
在如图2A所示的推挽功率放大单元中,第一晶体管Q1是n型晶体管，第二晶体管Q2是p型晶体管，第一电压V1可以是高电压VCC，第二电压V2 可以是低电压VEE。
具体的，如图2B所示，所述推挽功率放大单元还可以包括：
第一电阻R1，连接于所述第一晶体管Q1的栅极和所述第一晶体管Q1的第二极之间；以及，
第一电容C1，连接于所述第二晶体管Q2的栅极和所述第二晶体管Q2的第一极之间。
具体的，如图2C所示，所述功率放大电路还可以包括：
第二电阻R2，连接于所述光耦芯片的IGBT驱动信号输出端(图2B中未示)和所述第一晶体管Q1的栅极之间；
第三电阻R3，连接于所述第一晶体管Q1的第二极与所述IGBT的栅极G 之间；
第四电阻R4，连接于所述第二晶体管Q2的第一极和所述第二晶体管Q2 的第二极之间；
稳压单元21，连接于所述IGBT的栅极G和地端AGND之间，用于对功率放大后的IGBT驱动信号进行稳压；以及，
第一滤波单元22，连接于所述IGBT的栅极G和地端AGND之间，用于对功率放大后的IGBT驱动信号进行滤波。
具体的，如图2D所示，所述稳压单元21可以包括：
第一稳压二极管Z1，阴极与所述IGBT的栅极G连接；以及，
第二稳压二极管Z2，阳极与所述第一稳压二极管Z1的阳极连接，阴极接地。
具体的，如图2D所示，所述第一滤波单元22可以包括：相互并联的第五电阻R5和第二电容C2；
所述第五电阻R5的第一端与所述IGBT的栅极G连接，所述第五电阻 R5的第二端与地端AGND连接；
所述IGBT的发射极E与地端AGND连接。
优选的，所述光耦芯片的型号可以为FOD8332。在具体实施时，所述光耦芯片可以为任何具有对IGBT过压、过流、短路等故障检测的功能的光耦芯片。
优选的，本发明实施例所述的IGBT驱动电路还包括：集电极电位检测单元，与所述IGBT的集电极连接，还通过所述光耦芯片的DESAT引脚与所述去饱和模块连接；
所述去饱和模块通过所述集电极电位检测单元检测所述IGBT的集电极的电位是否过高，所述IGBT的集电极的电位变化是否过快；
当所述光耦芯片包括的去饱和模块检测到所述IGBT的集电极的电位过高或者所述IGBT的集电极的电位变化过快时，所述光耦芯片包括的故障反馈模块通过所述光耦芯片的引脚向所述外部控制器发送所述故障控制信号；
本发明实施例所述的IGBT驱动电路由于添加了集电极电位检测单元，可以方便的检测所述IGBT的集电极的电位是否过高，所述IGBT的集电极的电位变化是否过快，以方便的检测到IGBT过流、过压、短路等故障情况的发生。
具体的，所述集电极电位检测单元可以包括：
第三电容，第一端与所述光耦芯片的VE引脚连接，第二端与所述光耦芯片的DESAT引脚连接；
第六电阻，第一端与所述第三电容的第一端连接；
第一二极管，阳极与所述第六电阻的第二端连接，阴极与所述IGBT的集电极连接；以及，
第三稳压二极管，阴极与所述光耦芯片的VE引脚连接，阳极与地端连接。
优选的，当所述光耦芯片的VDD端接入的电压小于预定电压时，所述光耦芯片停止工作，以具有欠压保护功能。
具体的，本发明实施例所述的IGBT驱动电路还包括：
第四电容，第一端与所述光耦芯片的VCLAMP引脚连接，第二端与所述光耦芯片的VDD引脚连接；以及，
第二滤波单元，连接于所述光耦芯片的VDD引脚和所述光耦芯片的VE 引脚之间。
具体的，所述第二滤波单元包括相互并联的第五电容和第七电阻。
具体的，所述光耦芯片通过VLED-引脚接入所述外部控制器输入的外部驱动信号，所述光耦芯片通过VO引脚输出所述IGBT驱动信号。
下面通过一具体实施例来说明本发明所述的IGBT驱动电路。
在如图3A所示的本发明所述的IGBT驱动电路的具体实施例中，所述光耦芯片的型号为FOD8332；
如图3A所示，光耦芯片U1包括的去饱和模块(图3A中未示)通过DESAT 引脚通过集电极电位检测单元与IGBT的集电极C连接；
所述去饱和模块通过所述集电极电位检测单元检测所述IGBT的集电极C 的电位是否过高，所述IGBT的集电极C的电位变化是否过快；
当所述光耦芯片U1包括的去饱和模块检测到所述IGBT的集电极C的电位过高或者所述IGBT的集电极的电位变化过快时，所述光耦芯片U1包括的故障反馈模块(图3A中未示)通过所述光耦芯片U1的引脚向外部的 DSP芯片(图3A中未示)发送为低电平的故障控制信号FAULT；
在本发明如图3A所示的IGBT驱动电路的具体实施例中，所述功率放大电路包括推挽功率放大单元；
所述推挽功率放大单元包括：
第一晶体管Q1，栅极接入所述IGBT驱动信号，第一极接入高电压VCC，第二极与所述IGBT的栅极连接；以及，
第二晶体管Q2，栅极接入所述IGBT驱动信号，第一极接入低电压VEE，第二极与所述IGBT的栅极连接；
Q1为n型晶体管，Q2为p型晶体管；
所述推挽功率放大单元还包括：
第一电阻R1，连接于所述第一晶体管Q1的栅极和所述第一晶体管Q2的第二极之间；以及，
第一电容C1，连接于所述第二晶体管Q2的栅极和所述第二晶体管Q2的第一极之间；
所述功率放大电路还包括：
第二电阻R2，连接于所述光耦芯片的IGBT驱动信号输出端VO和所述第一晶体管Q1的栅极之间；
第三电阻R3，连接于所述第一晶体管Q1的第二极与所述IGBT的栅极G 之间；
第四电阻R4，连接于所述第二晶体管Q2的第一极和所述第二晶体管Q2 的第二极之间；
稳压单元，连接于所述IGBT的栅极G和地端AGND之间，用于对功率放大后的IGBT驱动信号进行稳压；以及，
第一滤波单元，连接于所述IGBT的栅极G和地端AGND之间，用于对功率放大后的IGBT驱动信号进行滤波；
所述稳压单元包括：
第一稳压二极管Z1，阴极与所述IGBT的栅极G连接；以及，
第二稳压二极管Z3，阳极与所述第一稳压二极管Z1的阳极连接，阴极接地；
所述滤波单元包括：相互并联的第五电阻R5和第二电容C2；
所述第五电阻R5的第一端与所述IGBT的栅极G连接，所述第五电阻 R5的第二端与地端AGND连接；
所述IGBT的发射极E与地端AGND连接；
所述集电极电位检测单元具体包括：第三电容C3，第一端与所述光耦芯片U1的VE引脚连接，第二端与所述光耦芯片的DESAT引脚连接；
第六电阻R6，第一端与所述第三电容C3的第一端连接；
第一二极管D1，阳极与所述第六电阻R6的第二端连接，阴极与所述IGBT 的集电极C连接；以及，
第三稳压二极管Z3，阴极与所述光耦芯片的VE引脚连接，阳极与地端 AGND连接；
本发明如图3A所示的IGBT驱动电路的具体实施例还包括：
第四电容C4，第一端分别与所述光耦芯片U1的VCLAMP引脚连接，第二端与所述光耦芯片U1的VDD引脚连接；以及，
第二滤波单元，连接于所述光耦芯片U1的VDD引脚和所述光耦芯片U1 的VE引脚之间；
所述光耦芯片U1的VSS引脚和所述光耦芯片U1的VCLAMP引脚连接；
所述第二滤波单元包括相互并联的第五电容C5和第七电阻R7；
所述光耦芯片U1通过VLED-引脚接入外部的DSP芯片输入的外部驱动信号DRIVER，所述光耦芯片U1通过VO引脚输出所述IGBT驱动信号；
本发明如图3A所示的IGBT驱动电路的具体实施例还包括：
第六电容，连接于所述光耦芯片U1的VDD引脚和地端AGND之间；
第四稳压晶体管Z4，阳极与所述光耦芯片U1的VSS引脚连接，阴极与地端AGND连接；
第八电阻，连接于所述光耦芯片U1的VLED+引脚和+5V电源之间；
第九电阻，连接于所述光耦芯片U1的引脚和+5V电源之间；以及，
第七电容，连接于所述光耦芯片U1的引脚和所述光耦芯片U1前端的地端GND之间；
所述光耦芯片U1的VCLAMP引脚和所述光耦芯片U1的VSS引脚都接入低电平VEE；
所述光耦芯片U1的GND引脚与所述光耦芯片U1前端的地端GND连接；
并且，如图3B所示，+5V电源与地端GND之间连接有第八电容C8；
如图3C所示，输出高电压VCC的高电压输出端和输出低电压VEE的低电压输出端之间串联有第九电容C9和第十电容C10；
所述第九电容C9与所述第十电容C10连接的一端与地端AGND连接。
在具体实施时，在图3A、图3B和图3C中，C1和C2的电容值可以为 10Nf，C3的电容值可以为100pF，C4、C5、C6、C7和C8的电容值可以为 0.1uF，C9和C10的电容值可以为47uF。
本发明如图3A所示的IGBT驱动电路的具体实施例中，所述光耦芯片U1 的型号为FOD8332，其具有隔离故障检测反馈功能、欠压保护功能，以及有源米勒钳位功能；在实际操作时，光耦芯片U1也可以采用其他同样具有以上功能的不同型号的芯片，例如，所述光耦芯片U1的型号也可以为ACPL332J。
具体的，如图3A所示的IGBT驱动电路在工作时，所述光耦芯片U1的输入端和输出端采用隔离电源供电，输入端为单电源供电，输出端为双电源供电；
外部的DSP芯片给出的外部驱动信号DRIVER接入所述光耦芯片U1的 VLED1-引脚，所述光耦芯片U1的VLED+引脚接入+5V电源；
所述外部驱动信号为直流方波信号，所述外部驱动信号的电位可以为高电平或低电平，根据一种具体实施方式，所述外部驱动信号的电位可以为+15V 或-5V；当所述外部驱动信号的电位为-5V时，所述光耦芯片U1通过其VO引脚输出控制IGBT导通的IGBT驱动信号；当所述外部驱动信号的电位为+15V 时，所述光耦芯片U1通过其VO引脚输出控制IGBT关断的IGBT驱动信号，保证了IGBT导通和关断的可靠性，防止误触发；
并且，所述光耦芯片U1具有欠压保护功能，当所述光耦芯片U1的VDD 引脚接入的电压的电位小于13V时，将封锁所述光耦芯片U1的输出脉冲；
所述光耦芯片U1的DESAT引脚、引脚以及U1内部包括的去饱和模块和故障反馈模块用于IGBT的过流、过压、短路等故障保护。具体的，当IGBT运行正常时，所述第三电容C3的与光耦芯片U1的VE引脚连接的一端的电位比较低，而当IGBT发生过流、短路、过压等故障时(即IGBT的集电极C的电位的变化速度过快时，或者IGBT的集电极C的电位过高时)，所述第三电容C3的与光耦芯片U1的VE引脚连接的一端的电位会过高，从而所述光耦芯片U1内部包括的去饱和模块会通过U1的DESAT引脚检测到 IGBT的集电极C的电位过高或所述IGBT的集电极C的电位变化过快，所述光耦芯片U1包括的故障反馈模块(图3A中未示)通过所述光耦芯片U1的引脚向外部的DSP芯片(图3A中未示)发送为低电平的故障控制信号FAULT，外部的DSP芯片在接收到该故障控制信号FAULT后，向所述光耦芯片U1发送电位为+15V的外部驱动信号DRIVER，以控制所述光耦芯片 U1通过其VO引脚输出控制IGBT关断的IGBT驱动信号，以完成保护功能；
并且型号为FOD8332的光耦芯片U1内置有有源米勒钳位功能，在所述光耦芯片U1通过其VCLAMP引脚检测到IGBT的集电极C的电位过高或者 IGBT的集电极C的电位变化过快时，向所述故障反馈模块发送警示信号或者控制对所述IGBT的集电极的电位进行钳位。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种IGBT驱动电路，其特征在于，包括光耦芯片和功率放大电路；所述光耦芯片包括隔离放大单元和故障保护单元；所述故障保护单元包括去饱和模块和故障反馈模块；
所述隔离放大单元，用于对外部控制器输入的外部驱动信号进行光电隔离并放大而得到IGBT驱动信号；
所述功率放大电路，用于对所述IGBT驱动信号进行功率放大，将功率放大后的IGBT驱动信号输出至IGBT的栅极；
所述去饱和模块，用于在检测到所述IGBT的集电极的电位过高或者所述IGBT的集电极的电位变化过快时向所述故障反馈模块发送警示信号；
所述故障反馈模块，用于在接收到所述警示信号后向所述外部控制器发送故障控制信号，从而控制所述外部控制器输出的外部驱动信号使得所述隔离放大单元输出控制所述IGBT关断的IGBT驱动信号；
所述故障保护单元还包括：电压钳位模块，用于当检测到所述IGBT的集电极的电位过高或者所述IGBT的集电极的电位变化过快时，向所述故障反馈模块发送警示信号或者控制对所述IGBT的集电极的电位进行钳位；
所述功率放大电路包括推挽功率放大单元；
所述推挽功率放大单元包括：
第一晶体管，栅极接入所述IGBT驱动信号，第一极接入第一电压，第二极与所述IGBT的栅极连接；以及，
第二晶体管，栅极接入所述IGBT驱动信号，第一极接入第二电压，第二极与所述IGBT的栅极连接；
所述推挽功率放大单元还包括：
第一电阻，连接于所述第一晶体管的栅极和所述第一晶体管的第二极之间；以及，
第一电容，连接于所述第二晶体管的栅极和所述第二晶体管的第一极之间；
所述功率放大电路还包括：
第二电阻，连接于所述光耦芯片的IGBT驱动信号输出端和所述第一晶体管的栅极之间；
第三电阻，连接于所述第一晶体管的第二极与所述IGBT的栅极之间；
第四电阻，连接于所述第二晶体管的第一极和所述第二晶体管的第二极之间；
稳压单元，连接于所述IGBT的栅极和地端之间，用于对功率放大后的IGBT驱动信号进行稳压；以及，
第一滤波单元，连接于所述IGBT的栅极和地端之间，用于对功率放大后的IGBT驱动信号进行滤波。
2.如权利要求1所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述稳压单元包括：
第一稳压二极管，阴极与所述IGBT的栅极连接；以及，
第二稳压二极管，阳极与所述第一稳压二极管的阳极连接，阴极接地。
3.如权利要求1所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述第一滤波单元包括：相互并联的第五电阻和第二电容；
所述第五电阻的第一端与所述IGBT的栅极连接，所述第五电阻的第二端与地端连接；
所述IGBT的发射极与地端连接。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述光耦芯片的型号为FOD8332。
5.如权利要求4所述的IGBT驱动电路，其特征在于，还包括：集电极电位检测单元，与所述IGBT的集电极连接，还通过所述光耦芯片的DESAT引脚与所述去饱和模块连接；
所述去饱和模块通过所述集电极电位检测单元检测所述IGBT的集电极的电位是否过高，所述IGBT的集电极的电位变化是否过快；
当所述光耦芯片包括的去饱和模块检测到所述IGBT的集电极的电位过高或者所述IGBT的集电极的电位变化过快时，所述光耦芯片包括的故障反馈模块通过引脚向所述外部控制器发送所述故障控制信号。
6.如权利要求5所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述集电极电位检测单元包括：
第三电容，第一端与所述光耦芯片的VE引脚连接，第二端与所述光耦芯片的DESAT引脚连接；
第六电阻，第一端与所述第三电容的第一端连接；
第一二极管，阳极与所述第六电阻的第二端连接，阴极与所述IGBT的集电极连接；以及，
第三稳压二极管，阴极与所述光耦芯片的VE引脚连接，阳极与地端连接。
7.如权利要求4所述的IGBT驱动电路，其特征在于，当所述光耦芯片的VDD端接入的电压小于预定电压时，所述光耦芯片停止工作。
8.如权利要求6所述的IGBT驱动电路，其特征在于，还包括：
第四电容，第一端与所述光耦芯片的VCLAMP引脚连接，第二端与所述光耦芯片的VDD引脚连接；以及，
第二滤波单元，连接于所述光耦芯片的VDD引脚和所述光耦芯片的VE引脚之间。
9.如权利要求8所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述第二滤波单元包括相互并联的第五电容和第七电阻。
10.如权利要求4所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述光耦芯片通过VLED-引脚接入所述外部控制器输入的外部驱动信号，所述光耦芯片通过VO引脚输出所述IGBT驱动信号。
CN201510415519.0A 2015-07-15 2015-07-15 Igbt驱动电路 Active CN104935315B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510415519.0A CN104935315B (zh) 2015-07-15 2015-07-15 Igbt驱动电路
US15/108,593 US9960766B2 (en) 2015-07-15 2015-12-22 Insulated gate bipolar transistor driving circuit
PCT/CN2015/098214 WO2017008441A1 (zh) 2015-07-15 2015-12-22 绝缘栅双极型晶体管驱动电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510415519.0A CN104935315B (zh) 2015-07-15 2015-07-15 Igbt驱动电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104935315A CN104935315A (zh) 2015-09-23
CN104935315B true CN104935315B (zh) 2019-02-19

Family

ID=54122315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510415519.0A Active CN104935315B (zh) 2015-07-15 2015-07-15 Igbt驱动电路

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9960766B2 (zh)
CN (1) CN104935315B (zh)
WO (1) WO2017008441A1 (zh)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104935315B (zh) * 2015-07-15 2019-02-19 北京京东方能源科技有限公司 Igbt驱动电路
CN107979362B (zh) * 2016-10-25 2021-08-24 中惠创智（深圳）无线供电技术有限公司 一种电路系统及功率器件驱动保护电路
CN108235481B (zh) * 2016-12-22 2021-03-30 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 一种基于电源输入电压的igbt集电极电压保护方法、装置及电磁炉
WO2018186353A1 (ja) * 2017-04-05 2018-10-11 ローム株式会社 パワーモジュール
CN108039878B (zh) * 2017-09-28 2021-08-31 长春理工大学 基于igbt低频噪声检测的低噪声偏置电路
CN107508469B (zh) * 2017-09-28 2024-01-16 中车大连机车研究所有限公司 一种中高压igbt通用智能驱动板
CN108258913B (zh) * 2018-03-08 2024-05-24 重庆禾维科技有限公司 快速响应的高压电源
CN108768143A (zh) * 2018-04-26 2018-11-06 浙江大维高新技术股份有限公司 一种下半桥及制动igbt驱动电路
CN108512404A (zh) * 2018-04-26 2018-09-07 浙江大维高新技术股份有限公司 一种上半桥驱动电路
CN108539962A (zh) * 2018-04-27 2018-09-14 浙江大维高新技术股份有限公司 一种一体化电梯变频器
CN108631561B (zh) * 2018-06-06 2024-04-16 广东明阳龙源电力电子有限公司 一种软硬件处理的隔离式igbt驱动反馈系统
CN109450235B (zh) * 2018-12-27 2024-01-12 杭州易和网络有限公司 Igbt多并联模块驱动电路
CN109525206B (zh) * 2018-12-28 2021-12-28 中科特思信息技术(深圳)有限公司 一种射频功率放大器实时监测保护电路
CN109981089B (zh) * 2019-04-08 2023-12-08 广东安朴电力技术有限公司 一种igbt驱动保护系统
CN110176855A (zh) * 2019-05-31 2019-08-27 芜湖康爱而电气有限公司 一种基于hcpl-316j的igbt驱动的有源钳位保护电路
CN110086330B (zh) * 2019-06-14 2024-02-09 山西恒信风光新能源技术有限公司 基于分离式绝缘栅双极igbt驱动结构的风电场变频器功率单元
CN110266296B (zh) * 2019-06-24 2023-07-25 北京机械设备研究所 一种igbt的驱动电路及igbt保护方法
CN110266297B (zh) * 2019-06-24 2023-07-25 北京机械设备研究所 一种igbt驱动电路
CN110492723A (zh) * 2019-08-01 2019-11-22 北京稳力科技有限公司 一种燃料电池汽车高速空压机用逆变器驱动电路
CN112051494B (zh) * 2019-11-28 2021-07-20 长城汽车股份有限公司 绝缘栅双极型晶体管的栅极检测电路
CN111181507B (zh) * 2020-01-21 2024-01-30 西安茂德通讯科技有限公司 X波段400w功放
CN112583393A (zh) * 2020-11-26 2021-03-30 南京轨道交通系统工程有限公司 一种基于单电源电路的igbt栅极驱动器
CN114157122A (zh) * 2021-11-22 2022-03-08 江苏现代电力科技股份有限公司 一种大电流并管igbt驱动装置
CN114400621A (zh) * 2021-12-15 2022-04-26 中克骆瑞新能源科技有限公司 一种igbt的短路保护电路
CN116759995B (zh) * 2023-08-23 2024-02-13 深圳深蕾科技股份有限公司 一种用于单功率模块驱动芯片的驱动故障保护电路
CN117155078B (zh) * 2023-10-30 2024-01-30 江苏天合储能有限公司 功率模块的控制电路、控制方法及功率模块

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7570101B1 (en) * 2008-02-27 2009-08-04 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Advanced insulated gate bipolar transistor gate drive

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7466185B2 (en) * 2006-10-23 2008-12-16 Infineon Technologies Ag IGBT-Driver circuit for desaturated turn-off with high desaturation level
CN201708537U (zh) * 2010-06-21 2011-01-12 广东易事特电源股份有限公司 一种变换器桥臂直通保护电路
CN102347603B (zh) * 2011-09-21 2014-09-17 深圳市英威腾电气股份有限公司 绝缘栅双极型晶体管驱动保护电路
CN102332705B (zh) * 2011-10-25 2013-12-25 杭州日鼎控制技术有限公司 大功率变频装置igbt短路保护电路
US8760218B2 (en) * 2012-05-07 2014-06-24 General Electric Company System and method for operating an electric power converter
CN202564928U (zh) * 2012-05-21 2012-11-28 永济新时速电机电器有限责任公司 绝缘栅双极型晶体管的保护电路
CN202737730U (zh) * 2012-07-03 2013-02-13 辛玉刚 Igbt驱动电路及三相半桥逆变器驱动电路
CN202906778U (zh) * 2012-10-22 2013-04-24 江苏兆伏新能源有限公司 T型三电平igbt驱动电路
GB2509987B (en) * 2013-01-22 2020-01-22 Nidec Control Techniques Ltd A desaturation detection circuit for use between the desaturation detection input of an optocoupler and the output of a power switching device
CN103336235A (zh) * 2013-06-13 2013-10-02 广东明阳龙源电力电子有限公司 一种igbt状态检测电路
CN103326547A (zh) * 2013-06-18 2013-09-25 欧瑞传动电气股份有限公司 一种带保护延时的igbt驱动电路
EP2882103B1 (en) 2013-12-04 2019-05-29 ABB Schweiz AG Method and apparatus for short circuit protection of power semiconductor switch
CN104935315B (zh) 2015-07-15 2019-02-19 北京京东方能源科技有限公司 Igbt驱动电路

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7570101B1 (en) * 2008-02-27 2009-08-04 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Advanced insulated gate bipolar transistor gate drive

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017008441A1 (zh) 2017-01-19
US9960766B2 (en) 2018-05-01
CN104935315A (zh) 2015-09-23
US20170149431A1 (en) 2017-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104935315B (zh) Igbt驱动电路
CN102412710B (zh) 一种适用于大功率逆变器的igbt模块驱动电路
CN105437981B (zh) 一种汽车高压放电控制系统
CN103326324B (zh) 一种应用于大功率逆变器中的igbt模块并联保护电路
CN202373957U (zh) 过压及欠压保护电路
CN201898438U (zh) 一种用于城轨车辆牵引变流器的igbt驱动电路
CN102684652B (zh) 防mcu或驱动ic故障的同步脉冲控制电路
CN103336235A (zh) 一种igbt状态检测电路
CN102332705B (zh) 大功率变频装置igbt短路保护电路
CN108988619A (zh) 一种适用于大功率逆变器的igbt模块驱动电路
CN107846138A (zh) 一种绝缘栅双极型晶体管高级有源嵌位电路
CN204993289U (zh) Igbt驱动电路
CN210051850U (zh) 一种mosfet管导通电阻参数检测电路
CN113765070B (zh) 基于电感电流变化率的igbt短路保护电路和方法
CN204882781U (zh) 大功率变频器驱动预检测电路
CN203278204U (zh) 一种应用于大功率逆变器中的igbt模块并联保护电路
CN107979362A (zh) 一种电路系统及功率器件驱动保护电路
CN203337775U (zh) 一种igbt状态检测电路
CN212649096U (zh) 一种瞬态连锁保护电路
CN201690229U (zh) 一种可提高igbt应用可靠性的保护装置
CN210670013U (zh) 一种igbt短路保护电路
CN103066974B (zh) 具有检测功能的功率器件驱动电路
CN202840472U (zh) 漏电保护装置
CN102857177A (zh) 一种固态微波功率放大器的控制保护电路
CN208316685U (zh) 一种固态功率放大器保护系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant