CN110112895A - 简单可靠的igbt自适应驱动电路、逆变器及空调 - Google Patents

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刘文斌
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Abstract

本发明公开了简单可靠的IGBT自适应驱动电路、逆变器及空调，IGBT自适应驱动电路包括：控制模块和至少一条IGBT支路，IGBT支路包括：漏极接直流电的高端IGBT、源极接地的低端IGBT、串联在高端IGBT源极和低端IGBT漏极之间的交换点。控制模块监测交换点的电压值，并根据电压值的大小控制IGBT支路的高端IGBT和低端IGBT中至多有一个处于导通状态。本发明控制过程简单，调节高效可靠。

Description

简单可靠的IGBT自适应驱动电路、逆变器及空调
技术领域
本发明涉及IGBT电路技术领域，尤其涉及简单可靠的IGBT自适应驱动电路、逆变器及空调。
背景技术
现有变频逆变器大多数都使用了IGBT驱动电路，使用IGBT驱动电路时都需要考虑高端IGBT与低端IGBT开通的时间间隔问题，为了防止高端IGBT与低端IGBT同时导通，软件控制时都会在两个栅极驱动信号之间增加死区时间。
传统增加死区时间的方式都是在程序中设定固定延时，设置的时间需要足够长，以满足各种可能的器件应用以及用户灵活的选择IGBT器件的需求，但在延时过程中电流流过续流二极管而非低端IGBT，产生很大的导通损耗，这些损耗显然是与设置的死区时间成正比，另外，延时时间在芯片制造时也存在较大的偏差，这种固定延时的方式存在功耗高、可靠性低的问题。现有技术中已出现动态调节死区时间的方案，其补偿算法非常复杂且繁琐，控制过程效率低下，且硬件成本高。
因此，如何设计简单可靠的IGBT自适应驱动电路、逆变器及空调是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在可靠性低、控制复杂的缺陷，本发明提出简单可靠的IGBT自适应驱动电路、逆变器及空调。
本发明采用的技术方案是，设计简单可靠的IGBT自适应驱动电路，包括：控制模块和至少一条IGBT支路，IGBT支路包括：漏极接直流电的高端IGBT、源极接地的低端IGBT、串联在高端IGBT源极和低端IGBT漏极之间的交换点。控制模块监测交换点的电压值，并根据电压值的大小控制IGBT支路的高端IGBT和低端IGBT中至多有一个处于导通状态。
优选的，电压值小于预设的上限阈值且大于预设的下限阈值时，高端IGBT和低端IGBT均已处于关断状态，控制模块延时导通低端IGBT。
优选的，控制模块延时到电压值下降至下限阈值时导通低端IGBT。
优选的，电压值大于预设的上限阈值时，低端IGBT已处于关断状态，控制模块导通高端IGBT。
优选的，控制模块包括：控制芯片和检测所述交换点电压值的采样电路，所述高端IGBT、低端IGBT和采样电路均连接在所述控制芯片上。
优选的，采样电路包括连接在交换点和控制芯片之间的至少一个分压电阻。
优选的，采样电路还包括分压电阻R1、分压电阻R2、电阻R3和电容C1；分压电阻R2的一端接地，分压电阻R1串联在分压电阻R2的另一端与交换点之间，电阻R3的一端连接控制芯片、另一端连接在分压电阻R1和分压电阻R2之间。电容C1的一端连接控制芯片、另一端连接接地。
优选的，采样电路还包括稳压二极管D8和稳压二极管D9，稳压二极管D8的正极接地、负极连接控制芯片，稳压二极管D9的正极连接控制芯片、负极连接供电电压。
优选的，采样电路还包括串联在分压电阻R1和交换点之间的二极管D7，二极管D7的正极连接交换点、负极连接分压电阻R1。
优选的，IGBT自适应驱动电路包括至少两条IGBT支路，所有IGBT支路并联设置，控制模块同时监测各个交换点的电压值，根据交换点的电压值大小控制该交换点所在IGBT支路的高端IGBT和低端IGBT中至多有一个处于导通状态。
本发明还提出了逆变器，其具有上述IGBT自适应驱动电路。
本发明还提出了空调，其具有上述逆变器。
与现有技术相比，本发明通过监测交换点的电压大小，判断高端IGBT和低端IGBT的导通时刻，死区延时自适应调节，既能解决死区时间固定带来的器件选型一致性查缺陷，又可以避免死区时间长带来的发热过大元器件温升问题，控制过程简单，调节可靠高效。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明中IGBT自适应驱动电路的连接示意图；
图2是本发明中高端IGBT和低端IGBT导通状态的控制流程图；
图3是本发明中高端IGBT栅极和低端IGBT栅极的PWM驱动信号波形图；
图4是本发明中采样电路的连接示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出的IGBT自适应驱动电路，包括：控制模块和至少一条IGBT支路，每条IGBT支路设有高端IGBT和低端IGBT，高端IGBT的漏极接直流电VDC+，低端IGBT的源极接地，高端IGBT的源极与低端IGBT的漏极相连，高端IGBT和低端IGBT的栅极连接在控制模块上，控制模块通过输出PWM信号切换高端IGBT和低端IGBT的通断状态。高端IGBT的源极和低端IGBT的漏极之间的连接线上设有交换点，此交换点即为电压值的采样点，控制模块实时检测交换点的电压值，根据电压值的大小来控制IGBT支路的高端IGBT和低端IGBT中至多有一个处于导通状态。
在优选实施例中，IGBT自适应驱动电路包含三条IGBT支路，三条IGBT支路并联设置，且各条IGBT支路由控制模块独立控制，三条IGBT支路的交换点分别是Exchange_A、Exchange_B、Exchange_C，控制模块同时实时检测三个交换点的电压值，根据交换点的电压值大小，控制该交换点所在IGBT支路的高端IGBT和低端IGBT中至多有一个处于导通状态。实际应用中IGBT支路的数量可根据需要设置，每条IGBT支路的控制方式相同，下面以其中一条支路为例详细说明控制过程。
如图2、3所示，控制模块中预设有上限阈值和下限阈值，当电压值大于预设的上限阈值时，低端IGBT已经处于关断状态，控制模块将高端IGBT的栅极电平置高，当交换点的电压值小于上限阈值且大于下限阈值时，高端IGBT和低端IGBT已经处于关断状态，控制模块延时一定时间后再导通低端IGBT，可以确保高端IGBT和低端IGBT不会同时导通，保证电路稳定可靠的运行。高端IGBT处于关断状态时，交换点的电压值会逐渐下降，为了使电感的电流尽可能的流过低端IGBT，希望交换点电压实现零电压控制，即电压值下降到零点时导通低端IGBT，进而使低端IGBT的交叉损耗最小化，然而电压下降速率很难提前预测，而且也不是固定不变的，因为下降的速率取决于IGBT的寄生参数，如寄生电感、寄生电容、寄生电阻等，为了达到零电压开通低端IGBT的效果，控制模块延时到电压值已经降低至阀值电压时将低端IGBT的栅极电平置高，以导通低端IGBT，但零电压开通在实际操作过程中较难实现，在不影响IGBT开通损耗的条件下，允许存在一定的低电压，因此可以设计高于零电压的下限阈值。
如图4所示，控制模块包括：控制芯片和检测交换点电压值的采样电路，高端IGBT的栅极、低端IGBT的栅极和采样电路的输出端均连接在控制芯片上。采样电路包括分压电阻R1、分压电阻R2、电阻R3、电容C1、稳压二极管D8和稳压二极管D9，分压电阻R1和分压电阻R2的作用是分压，分压电阻R2的一端接地，分压电阻R1串联在分压电阻R2的另一端与交换点之间，电阻R3的一端连接控制芯片、另一端连接在分压电阻R1和分压电阻R2之间。电容C1的一端连接控制芯片、另一端连接接地，采样电路还包括稳压二极管D8的正极接地、负极连接控制芯片，稳压二极管D9的正极连接控制芯片、负极连接供电电压。由于交换点为高压,需要通过电阻分压得到合适采样电压输出到控制芯片，电阻R3和电容C1组成RC滤波电路，滤除采样信号中掺杂的杂波。RC取值根据无RC滤波时测试的杂波频率计算得到，计算公式为:，ω=2πf，tanδ为电容损耗角正切，ESR为电容串联等效电阻，其阻值通过查看电容规格书得到，频率f用示波器测试杂波的脉宽得到。稳压二极管D8和稳压二极管D9的作用为限制采样电路输出到控制芯片的电压值，防止采样信号电压高于控制芯片承受的最高电压而损坏控制芯片。较优的，采样电路还包括串联在分压电阻R1和交换点之间的二极管D7，二极管D7的正极连接交换点、负极连接分压电阻R1，通过二极管D7阻止采样电路中的电流反向流回交换点，提高驱动电路稳定性。
本发明的IGBT自适应驱动电路适用于逆变器，尤其是使用在空调中的变频逆变器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种IGBT自适应驱动电路，包括：控制模块和至少一条IGBT支路，其特征在于，所述IGBT支路包括：漏极接直流电的高端IGBT、源极接地的低端IGBT、串联在所述高端IGBT源极和所述低端IGBT漏极之间的交换点；所述控制模块监测所述交换点的电压值，根据所述电压值的大小控制所述IGBT支路的高端IGBT和低端IGBT中至多有一个处于导通状态。
2.如权利要求1所述的IGBT自适应驱动电路，其特征在于，所述电压值小于预设的上限阈值且大于预设的下限阈值时，所述高端IGBT和低端IGBT均已处于关断状态，所述控制模块延时导通所述低端IGBT。
3.如权利要求2所述的IGBT自适应驱动电路，其特征在于，所述控制模块延时到所述电压值下降至所述下限阈值时导通所述低端IGBT。
4.如权利要求1所述的IGBT自适应驱动电路，其特征在于，所述电压值大于预设的上限阈值时，所述低端IGBT已处于关断状态，所述控制模块导通所述高端IGBT。
5.如权利要求1至4任一项所述的IGBT自适应驱动电路，其特征在于，所述控制模块包括：控制芯片和检测所述交换点电压值的采样电路，所述高端IGBT、低端IGBT和采样电路均连接在所述控制芯片上。
6.如权利要求5所述的IGBT自适应驱动电路，其特征在于，所述采样电路包括连接在所述交换点和所述控制芯片之间的至少一个分压电阻。
7.如权利要求6所述的IGBT自适应驱动电路，其特征在于，所述采样电路还包括分压电阻R1、分压电阻R2、电阻R3和电容C1；所述分压电阻R2的一端接地，所述分压电阻R1串联在所述分压电阻R2的另一端与所述交换点之间，所述电阻R3的一端连接所述控制芯片、另一端连接在所述分压电阻R1和所述分压电阻R2之间；所述电容C1的一端连接所述控制芯片、另一端连接接地。
8.如权利要求7所述的IGBT自适应驱动电路，其特征在于，所述采样电路还包括稳压二极管D8和稳压二极管D9，所述稳压二极管D8的正极接地、负极连接所述控制芯片，所述稳压二极管D9的正极连接所述控制芯片、负极连接供电电压。
9.如权利要求8所述的IGBT自适应驱动电路，其特征在于，所述采样电路还包括串联在所述分压电阻R1和所述交换点之间的二极管D7，所述二极管D7的正极连接所述交换点、负极连接所述分压电阻R1。
10.如权利要求1所述的IGBT自适应驱动电路，其特征在于，包括至少两条所述IGBT支路，所有所述IGBT支路并联设置，所述控制模块同时监测各个所述交换点的电压值，根据所述交换点的电压值大小控制该交换点所在IGBT支路的高端IGBT和低端IGBT中至多有一个处于导通状态。
11.一种逆变器，其特征在于，具有如权利要求1至10任一项所述的IGBT自适应驱动电路。
12.一种空调，其特征在于，具有如权利要求11所述的逆变器。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1885704A (zh) * 2005-06-23 2006-12-27 三垦电气株式会社 开关电源装置
CN101345474A (zh) * 2007-06-01 2009-01-14 国际整流器公司 智能死区时间控制
CN103069707A (zh) * 2010-09-24 2013-04-24 富士电机株式会社 功率转换器及其控制方法
US20160268900A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Power supply circuit and control method thereof
CN107134824A (zh) * 2017-04-30 2017-09-05 惠州华阳通用电子有限公司 一种车辆电源自动识别保护方法
CN107947592A (zh) * 2017-12-19 2018-04-20 西安电子科技大学 一种基于路耦合的全桥式开关电源纹波系数预测方法
CN109412401A (zh) * 2018-11-02 2019-03-01 阳光电源股份有限公司 一种死区设置方法及其应用装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1885704A (zh) * 2005-06-23 2006-12-27 三垦电气株式会社 开关电源装置
CN101345474A (zh) * 2007-06-01 2009-01-14 国际整流器公司 智能死区时间控制
CN103069707A (zh) * 2010-09-24 2013-04-24 富士电机株式会社 功率转换器及其控制方法
US20160268900A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Power supply circuit and control method thereof
CN107134824A (zh) * 2017-04-30 2017-09-05 惠州华阳通用电子有限公司 一种车辆电源自动识别保护方法
CN107947592A (zh) * 2017-12-19 2018-04-20 西安电子科技大学 一种基于路耦合的全桥式开关电源纹波系数预测方法
CN109412401A (zh) * 2018-11-02 2019-03-01 阳光电源股份有限公司 一种死区设置方法及其应用装置

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