CN105896941B - 一种能产生负压的自举驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能产生负压的自举驱动电路，包括第一电阻、第一二极管、第一电容、第二电阻、稳压管、第二电容、第二二极管以及第三二极管；第一电阻的第一端用于连接外部电源，第一电阻的第二端与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极分别与第一电容的第一端和第二电阻的第一端连接；稳压管与第二电容并联连接，第二二极管与第三二极管正向串联连接；稳压管的负极与第二电容的第一端的共接点分别连接于第二电阻的第二端和第三二极管的负极，稳压管的正极与第二电容的第二端的共接点连接于第二二极管的正极；第二二极管的负极与第三二极管的正极的共接点连接于第一电容的第二端。本发明结构简单，安全可靠，适合在逆变器上使用。

Description

一种能产生负压的自举驱动电路
技术领域
本发明涉及一种能产生负压的自举驱动电路。
背景技术
随着变频设备小型化，要求IGBT的驱动电路更加紧凑。目前中大功率的逆变器普遍采用隔离电源的方式为IGBT驱动电路供电，一般需要4路甚至6路隔离的电源。如果在集成度高的四象限变频设备，需要的驱动电源将达到7路甚至是12路，复杂的电源系统不仅增加了电路的复杂程度，也降低了电源系统的可靠性。而通过使用自举电路，能够在很大程度上降低电源系统的复杂程度，并对提高系统的可靠性和简化电源设计有重要意义。
但是，让自举电路产生负压在技术上比较困难。目前，自举电路产生负压的方法主要有两种：
1、在上桥的驱动回路上串联稳压电路（稳压管并联一个合适的电容）；
2、在原来的自举驱动电路上并联一个变形的BUCK电路（下桥IGBT作为BUCK电路的开关），开环产生一个负压，最后用稳压管进行稳压。
对于在上桥的驱动回路上串联稳压电路的方式，存在着一个严重的风险，即负压的形成是依靠上桥IGBT的开关动作，因此在启动的前几个载波周期，IGBT会同时遇到“零电压关断”和“高驱动电压”的风险。
而上述的第二种方式电路结构比较复杂，而且因为IGBT的导通占空比从0到100%变化，导致BUCK电路的LC参数的设定非常困难，不适合在逆变器上使用，而只适合用在占空比变化幅度较小的电源上。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种电路结构简单、安全可靠、适合在逆变器上使用的能产生负压的自举驱动电路。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种能产生负压的自举驱动电路，包括第一电阻、第一二极管、第一电容、第二电阻、稳压管、第二电容、第二二极管以及第三二极管；第一电阻的第一端用于连接外部电源，第一电阻的第二端与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极分别与第一电容的第一端和第二电阻的第一端连接；稳压管与第二电容并联连接，第二二极管与第三二极管正向串联连接；稳压管的负极与第二电容的第一端的共接点分别连接于第二电阻的第二端和第三二极管的负极，稳压管的正极与第二电容的第二端的共接点连接于第二二极管的正极；第二二极管的负极与第三二极管的正极的共接点连接于第一电容的第二端。
采用上述技术方案后，本发明至少具有以下技术效果：
1、根据本发明一实施例的自举驱动电路通过在普通的自举电路中增加第二二极管D2、第三二极管D3等元件，能够合理地选择控制电流路径，产生电压沉降效果，生成可用的负电压，从而能提高逆变器的上桥臂IGBT管关断的可靠性，且电路结构简单；
2、根据本发明一实施例的自举驱动电路可用于较大功率的逆变设备上进行高边驱动，从而简化开关电源的构造。
附图说明
图1示出了根据本发明一实施例的一种能产生负压的自举驱动电路的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
图1示出了根据本发明一实施例的一种能产生负压的自举驱动电路100。该自举驱动电路100包括第一电阻R1、第一二极管D1、第一电容C1、第二电阻R2、稳压管Z1、第二电容C2、第二二极管D2以及第三二极管D3。
第一电阻R1的第一端用于连接外部电源V1，第一电阻R1的第二端与第一二极管D1的正极连接，第一二极管D1的负极分别与第一电容C1的第一端和第二电阻R2的第一端连接。
稳压管Z1与第二电容C2并联连接，第二二极管D2与第三二极管D3正向串联连接；稳压管Z1的负极与第二电容C2的第一端的共接点分别连接于第二电阻R2的第二端和第三二极管D3的负极，稳压管Z1的正极与第二电容C2的第二端的共接点连接于第二二极管D2的正极；第二二极管D2的负极与第三二极管D3的正极的共接点连接于第一电容C1的第二端。
图1还示出了根据本发明一实施例的自举驱动电路100应用于逆变器时的应用实施例。在本实施例中，逆变器包括驱动器200、全桥逆变电路以及下桥电源处理及驱动电路400。驱动器200可以是光隔、磁隔、容隔等隔离驱动器，驱动器200包括一推挽放大电路，该推挽放大电路包括上三极管G1和下三极管G2。全桥逆变电路包括上桥臂IGBT管T1、与上桥臂IGBT管T1的栅极相连的第一驱动电阻Rg1、下桥臂IGBT管T2、与下桥臂IGBT管T2的栅极相连的第二驱动电阻Rg2。自举驱动电路100的第一电容(C1)的第一端与第二电阻（R2）的第一端的共接点连接于上三极管G1的集电极，第二二极管D2的正极与下三极管G2的集电极连接，第三三极管D3的负极与上桥臂IGBT管T1的发射极连接。下桥电源处理及驱动电路400用于将外部电压转变为适合下桥臂IGBT管T2工作的电压。
下桥臂IGBT管T2开通时，电源V1经过第一电阻R1、第一二极管D1为第一电容C1充电，此过程产生两条电流路径：1、电流经过第一电容C1、第三二极管D3、下桥臂IGBT管T2流回电源V1，第一电容C1充电，存储上桥臂IGBT管T1所需的驱动能量；2、电流经过第二电阻R2、下桥臂IGBT管T2流回电源V1。上述过程中第二二极管D2截止，稳压管Z1与第二电容C2没有电流通过，第二电容C2维持上一状态的电压。
下桥臂IGBT管T2关断时，自举驱动电路的充电过程结束，第一电容C1上存储的能量经过第二电阻R2为第二电容C2充电，电流流经第二二极管D2后，回到第一电容C1；第二电容C2上的电压上升到稳压管Z1的稳定电压后，稳压管Z1导通进行稳压。此过程产生一个稳定的负压，进行上桥臂IGBT管T1的驱动。稳压管Z1的阴极与上桥臂IGBT管T1的发射极相连，作为上桥臂IGBT管T1驱动电压的参考零点，负压大小为Vz1，正压大小为Vc1-Vz1-Vd2，Vd2为第二二极管D2的压降。
上桥臂IGBT管T1开通时，上三极管G1也导通，大小为Vc1-Vz1-Vd2的正压施加在上桥臂IGBT管T1的栅极上，电流路径为第一电容C1的第一端、上三极管G1、第一驱动电阻Rg、上桥臂IGBT管T1、稳压管Z1和第二电容C2、第二二极管D2、第一电容C1的第二端。
上桥臂IGBT管T1关断时，下三极管G2导通，大小为 Vz1的负压施加在上桥臂IGBT管T1的栅极上，从而确保上桥臂IGBT管T1被可靠地关断，并在上桥臂IGBT管T1的栅极上维持负压，电流路径为上桥臂IGBT管T1的栅极、第一驱动电阻Rg1、下三极管G2、稳压管Z1和第二电容C2、上桥臂IGBT管T1的发射极。当下桥臂IGBT管T2开通时，第二二极管D2将反向截止，第二电容C2的电压依然施加在上桥臂IGBT管T1上，不受下桥臂IGBT管T2开通的影响。
逆变器在运行时，先关断上桥臂IGBT管T1，并使上桥臂IGBT管T2开通（或进行开关动作）一段时间，使自举驱动电路100稳定工作，产生可靠的正/负压后，就可以正常进行开关工作。

Claims (1)

1.一种能产生负压的自举驱动电路，应用于逆变器，所述逆变器包括驱动器和全桥逆变电路，所述驱动器包括一推挽放大电路，所述推挽放大电路包括上三极管（G1）和下三极管（G2），所述全桥逆变电路包括上桥臂IGBT管（T1）和下桥臂IGBT管（T2）；所述上三极管（G1）的发射极与下三极管（G2）的发射极的共接点通过第一驱动电阻（Rg1）与上桥臂IGBT管（T1）的栅极相连；其特征在于，包括第一电阻（R1）、第一二极管（D1）、第一电容(C1)、第二电阻（R2）、稳压管（Z1）、第二电容（C2）、第二二极管（D2）以及第三二极管（D3）；
所述第一电阻（R1）的第一端用于连接外部电源，第一电阻（R1）的第二端与所述第一二极管（D1）的正极连接，第一二极管（D1）的负极分别与所述第一电容(C1)的第一端和所述第二电阻（R2）的第一端连接；
所述稳压管（Z1）与所述第二电容（C2）并联连接，所述第二二极管（D2）与所述第三二极管（D3）正向串联连接；稳压管（Z1）的负极与第二电容（C2）的第一端的共接点分别连接于所述第二电阻（R2）的第二端和所述第三二极管（D3）的负极，稳压管（Z1）的正极与第二电容（C2）的第二端的共接点连接于所述第二二极管（D2）的正极；第二二极管（D2）的负极与第三二极管（D3）的正极的共接点连接于所述第一电容(C1)的第二端；
所述第一电容(C1)的第一端与所述第二电阻（R2）的第一端的共接点连接于所述上三极管（G1）的集电极，第二二极管（D2）的正极与下三极管（G2）的集电极连接，第三三极管（D3）的负极与上桥臂IGBT管（T1）的发射极连接。
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