CN108233903A - 一种机载高压变频器igbt抗扰驱动电路 - Google Patents

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滕国飞
赵君
於二军
张桢
禹勇
梁哲
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Abstract

本发明提供一种机载高压变频器的IGBT抗扰驱动电路，解决该领域中IGBT驱动的电气隔离与驱动脉冲的扰动问题，提供一种具有抗扰能力的通用性驱动方案，能够有效抑制机载高压变频器IGBT驱动电路的扰动，防止误触发；采用基于隔离驱动光耦的电路，可同时实现信号隔离、负压关断和开关驱动和桥臂上下管互锁，功能完善；每个IGBT驱动电路采用独立供电的方式，无需使用集成芯片，具有良好的设计灵活性和通用性。

Description

一种机载高压变频器IGBT抗扰驱动电路
1技术领域
本发明属于机载高压电机驱动与控制领域，涉及一种机载高压变频器IGBT抗扰驱动电路。
2背景技术
如今高压直流供电体制因其重量轻、效率高、易于并联供电等优点，已成为新型飞机供电体制的发展趋势之一。这种供电体制可直接为高压变频器供电以驱动大功率电机，从而获得更高的效率和功率密度。
然而对于机载高压直流电机驱动系统，新供电体制也带来了诸多挑战。直流侧的高电压要求选用更高耐压的功率半导体器件，开关管工作时电路中的扰动远大于28V、36V等电机驱动系统。此外机载设备对体积、重量要求高，产品内部布局紧凑，控制、驱动电路易受扰动。在扰动强烈的情况时，可导致IGBT在应关断时被误触发，从而造成桥臂直通、短路等故障，造成机上设备停止工作甚至烧毁等严重后果。因此在这类变频器中，驱动电路的抗扰能力显得尤为重要。
通常逆变电路中的IGBT驱动常采用基于脉冲变压器实现隔离，并设置隔直电容来提供反压。该方法实现较容易，但驱动电压幅值会随占空比而变化，存在应用场合受限等问题。采用IR2110等集成自举驱动芯片可提高集成度，但该芯片在抗扰、隔离等方面存在问题，由其在工作环境更为恶劣的机载设备环境中，易受干扰而造成直通、短路等故障。综上可知，解决机载高压变频器IGBT驱动抗扰问题显得尤为必要。
本提案人针对该领域现有技术进行了深入研究，并针对上述现有技术问题的解决提出了本提案。
3发明内容
本发明的目的是：提供一种机载高压变频器的IGBT抗扰驱动电路，解决该领域中IGBT驱动的电气隔离与驱动脉冲的扰动问题，提供一种具有抗扰能力的通用性驱动方案。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：
一种机载高压变频器IGBT抗扰驱动电路，包括多输出隔离DCDC、第一分压电路、第二分压电路、单桥臂驱动电路，所述多输出隔离DCDC生成两路隔离的输出电压，一路连接第一分压电路，一路第二分压电路，所述单桥臂驱动电路包括上桥臂驱动电路和下桥臂驱动电路；所述第一分压电路产生驱动用的正电压连接上隔离驱动光耦输出高引脚，负电压连接上隔离驱动光耦输出低引脚接、零电压接上桥臂IGBT射极与下；所述第二分压电路产生驱动用的正电压连接下隔离驱动光耦输出高引脚，负电压连接下隔离驱动光耦输出低引脚接、零电压接下桥臂IGBT射极与上桥臂IGBT源极；上桥臂控制信号在连接上桥臂隔离光耦的输入阳极的同时通过限流电阻连接下桥臂隔离光耦的输入阴极；下桥臂控制信号在连接下桥臂隔离光耦的输入阳极的同时通过限流电阻连接上桥臂隔离光耦的输入阴极，上桥臂隔离光耦输出引脚通过上桥臂限流电路连接上桥臂IGBT栅极；下桥臂隔离光耦输出引脚通过下桥臂限流电路连接下桥臂IGBT栅极；270V电压正极连接上桥臂IGBT源极，270V电压负极连接下桥臂IGBT射极。
本发明具有如下优点：能够有效抑制机载高压变频器IGBT驱动电路的扰动，防止误触发；采用基于隔离驱动光耦的电路，可同时实现信号隔离、负压关断和开关驱动和桥臂上下管互锁，功能完善；每个IGBT驱动电路采用独立供电的方式，无需使用集成芯片，具有良好的设计灵活性和通用性。
4附图说明
附图1为单桥IGBT臂驱动电路供电框图；
附图2为单桥IGBT臂驱动电路；
附图3为隔离驱动光耦的内部结构。
5具体实施方式
本发明采用多路输出的小功率DCDC为不同IGBT驱动电路提供隔离供电，单桥IGBT臂驱动电路供电框图如附图1所示。其中多输出隔离DCDC产生两路隔离的直流输出，再利用分压电路产生三个电势，从而为各IGBT驱动提供正、零、负电压，结合隔离光耦实现正压驱动和负压关断。
本发明通过隔离光耦来实现PWM信号隔离并为IGBT的栅极驱动电压。附图2为单桥IGBT臂驱动电路，附图3为隔离驱动光耦的内部结构，其中Vcc为输出高引脚，VEE为输出低引脚，Vo为输出引脚。附图2中，驱动的输入IN_H和IN_L为差分形式，即桥臂上IGBT导通的指令为正，桥臂下导通时为负，从而分别控制上下隔离驱动光耦。以上管驱动为例，IGBT开启时栅极电压为+VH，关断时为-VH，则相对参考电压RZH，该IGBT为正压开通和负压关断，实现了抗扰驱动。该驱动电路在某型机载4kW永磁同步电机控制器中应用，能有效消除驱动扰动的影响，保证IGBT的有效开、关控制。

Claims (1)

1.一种机载高压变频器IGBT抗扰驱动电路，其特征在于，包括多输出隔离DCDC、第一分压电路、第二分压电路、单桥臂驱动电路，所述多输出隔离DCDC生成两路隔离的输出电压，一路连接第一分压电路，一路第二分压电路，所述单桥臂驱动电路包括上桥臂驱动电路和下桥臂驱动电路；所述第一分压电路产生驱动用的正电压连接上隔离驱动光耦输出高引脚，负电压连接上隔离驱动光耦输出低引脚接、零电压接上桥臂IGBT射极与下；所述第二分压电路产生驱动用的正电压连接下隔离驱动光耦输出高引脚，负电压连接下隔离驱动光耦输出低引脚接、零电压接下桥臂IGBT射极与上桥臂IGBT源极；上桥臂控制信号在连接上桥臂隔离光耦的输入阳极的同时通过限流电阻连接下桥臂隔离光耦的输入阴极；下桥臂控制信号在连接下桥臂隔离光耦的输入阳极的同时通过限流电阻连接上桥臂隔离光耦的输入阴极，上桥臂隔离光耦输出引脚通过上桥臂限流电路连接上桥臂IGBT栅极；下桥臂隔离光耦输出引脚通过下桥臂限流电路连接下桥臂IGBT栅极；270V电压正极连接上桥臂IGBT源极，270V电压负极连接下桥臂IGBT射极。
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