CN111224650A - 一种基于三极管的igbt驱动电路及空调 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三极管的IGBT驱动电路及空调，第一三极管、第二三极管、第三三极管和驱动信号输出端；第一三极管的基极与第二三极管的集电极连接，第一三极管的发射极与直流电压连接，且在第一三极管的发射极与基极之间串联第一分压电阻，第一三极管的集电极与第三三极管的基极连接，且第一三极管的集电极与驱动信号输出端连接；第二三极管的基极与PWM信号输入端连接，第二三极管的发射极接第二分压电阻后接地；第三三极管的发射极连接驱动信号输出端，第三三极管的集电极接地；第三三极管的基极串联第三分压电阻后接地；驱动信号输出端连接被驱动的IGBT栅极。本发明的有益效果是：驱动电路电路结构简单，生产成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及电路控制领域，具体的涉及一种基于三极管的IGBT驱动电路及空调。
背景技术
IGBT为绝缘栅双极型晶体管，具有高输入阻抗和低导通压降的优点，在家电行业有着广泛的应用。在控制电路中常用驱动芯片来控制IGBT。
如公开号为CN106330151A的发明公开的一种IGBT管的驱动电路，包括：用于接收PWM控制信号的信号接收端；用于检测PWM控制信号的脉冲宽度并输出检测信号的脉宽检测模块，脉宽检测模块的输入端与信号接收端相连；驱动模块，驱动模块的输出端与IGBT管的G极相连，驱动模块用于驱动IGBT管；比较模块，比较模块的输入端与脉宽检测模块的输出端相连，比较模块的输出端与驱动模块的输入端相连，比较模块根据检测信号判断脉冲宽度是否大于预设宽度，如果脉冲宽度大于预设宽度，则将脉冲宽度限制至预设宽度，并将限制后的PWM控制信号输出至驱动模块，以使驱动模块根据限制后的PWM控制信号驱动IGBT管，从而能够以硬件方式限制PWM控制信号的脉冲宽度，更好地保护IGBT管，防止IGBT管因脉宽过宽而损坏。可见，该公开的专利中均需要使用特定的芯片来实现方案，设计成本较高。
鉴于此，需要设计一种低成本且可靠的IGBT驱动电路。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种基于三极管的IGBT驱动电路及空调，使得该驱动电路电路结构简单，生产成本低廉。
具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于三极管的IGBT驱动电路，包括PWM信号输入端、第一三极管、第二三极管、第三三极管和驱动信号输出端，所述第一三极管和第三三极管为PNP型三极管，所述第二三极管为NPN型三极管；第一三极管的基极与第二三极管的集电极连接，第一三极管的发射极与直流电压连接，且在第一三极管的发射极与基极之间串联第一分压电阻，第一三极管的集电极与第三三极管的基极连接，且第一三极管的集电极与驱动信号输出端连接；第二三极管的基极与PWM信号输入端连接，第二三极管的发射极接第二分压电阻后接地；第三三极管的发射极连接驱动信号输出端，第三三极管的集电极接地；第三三极管的基极串联第三分压电阻后接地；驱动信号输出端连接被驱动的IGBT栅极。
较佳的，在所述PWM信号输入端与第二三极管基极之间，还连接分压单元，所述分压单元用于将PWM信号输入端输出的高电平信号转换为适应于三极管控制的高压控制信号。
较佳的，所述分压单元包括第四分压电阻和第五分压电阻，所述第四分压电阻串联在PWM信号输入端与第二三极管基极之间的线路上，所述第五分压电阻地段与第二三极管基极连接，另一端接地。
较佳的，在所述驱动信号输出端与第一三极管发射极之间，还设置滤波单元，所述滤波单元用于对从第一三极管导通来的直流电流进行滤波。
较佳的，所述滤波单元包括滤波电阻和第二滤波电容，所述滤波电阻串联在驱动信号输出端与第一三极管发射极之间的线路上，所述第二滤波电容一端与驱动信号输出端连接，另一端接地。
较佳的，在所述驱动信号输出端与第三三极管基极之间的线路上，还设置二极管，所述二极管的阳极连接第三三极管基极，所述二极管的阴极连接驱动信号输出端。
较佳的，在所述驱动信号输出端与第一三极管发射极之间，还设置稳压单元，所述稳压单元用于将驱动信号输出端上的电压限制在设定的电压范围内。
较佳的，所述稳压单元包括稳压二极管和稳压电阻，所述稳压二极管阴极连接在驱动信号输出端上，阳极接地；所述稳压电阻与稳压二极管并联。
较佳的，在所述直流电压上，还设置第一滤波电容，用于对述直流电压输出的电流进行滤波。
一种空调，所述空调使用前述的基于三极管的IGBT驱动电路。
本发明的有益效果是：驱动电路电路结构简单，生产成本低廉。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种基于三极管的IGBT驱动电路总体结构示意图；
图2为MCU驱动IGBT的PWM信号为高电平时图1的等效电路结构示意图；
图3为MCU驱动IGBT的PWM信号为低电平时图1的等效电路结构示意图；
图4为本发明提供的一种基于三极管的IGBT驱动电路具体结构示意图。
附图标记说明
为进一步清楚的说明本发明的结构和各部件之间的连接关系，给出了以下附图标记，并加以说明。
第一三极管Q1；第二三极管Q2；第三三极管Q3；第一分压电阻R1；第二分压电阻R6；第四分压电阻R3；第五分压电阻R5；滤波电阻R2；第二滤波电容C2；二极管D1；稳压二极管ZD1；稳压电阻R4；第一滤波电容C1。
通过上述附图标记说明，结合本发明的实施例，可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
一种基于三极管的IGBT驱动电路，如图1所示，包括PWM信号输入端、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和驱动信号输出端，其中，第一三极管Q1和第三三极管Q3为PNP型三极管，第二三极管Q2为NPN型三极管，第一三极管Q1的基极与第二三极管Q2的集电极连接，第一三极管Q1的发射极与直流电压VCC连接，且在第一三极管Q1的发射极与基极之间串联第一分压电阻R1，第一三极管Q1的集电极与第三三极管Q3的基极连接，且第一三极管Q1的集电极与驱动信号输出端连接；第二三极管Q2的基极与PWM信号输入端连接，第二三极管Q2的发射极接第二分压电阻R6后接地；第三三极管Q3的发射极连接驱动信号输出端，第三三极管Q3的集电极接地。第三三极管Q3的基极串联第三分压电阻R7后接地。驱动信号输出端连接被驱动的IGBT栅极。
采用这样的设置，当MCU驱动IGBT的PWM信号为高电平，即PWM信号输入端输出为高电平电压时，所述高电平电压驱动第二三极管Q2的集电极和发射极相互导通，此时直流电压VCC减去第二三极管Q2的压降后，再经第一分压电阻R1和第二分压电阻R6分压，分压后的电压值低于直流电压VCC的电压值，即第一三极管Q1基极处的电压值小于第一三极管Q1发射极处的电压值，由于第一三极管Q1为PNP型三极管，则第一三极管Q1的集电极和发射极相互导通。且第一三极管Q1的集电极对地串联第三分压电阻R7，从而避免集电极直接接地，而此时，第三三极管Q3的基极电压大于发射极E电压，由于第三三极管Q3也为PNP型三极管，所以第三三极管Q3的集电极和发射极相互不导通，此时的IGBT驱动电路的等效电路如图2所示，这相当于驱动信号输出端直接与直流电压VCC连接，所述驱动信号输出端输出的为高电平。
当MCU驱动IGBT的PWM信号为低电平，即PWM信号输入端输出为低电平电压时，第二三极管Q2关断。第一三极管Q1的基极和发射极都接直流电压VCC，这使得第一三极管Q1集电极和发射极不相互导通。此时的IGBT驱动电路的等效电路如图3所示，此时，第三三极管Q3的基极经第三分压电阻R7接地，第三三极管Q3基极电压小于IGBT栅极电压，由于IGBT栅极通过驱动信号输出端与第三三极管Q3的发射极连接，且第三三极管Q3为PNP型三极管，这使得第三三极管Q3的集电极和发射极相互导通，由于第三三极管Q3的集电极接地，这相当于使得IGBT栅极也接地，IGBT栅极经第三三极管Q3对地快速放电，使得IGBT的栅极电压快速转为低电平。
进一步的，在所述PWM信号输入端与第二三极管Q2基极之间，还连接分压单元，所述分压单元用于将PWM信号输入端输出的高电平信号转换为适应于三极管控制的高压控制信号，以免PWM信号输入端输出过强的高电平信号对三极管造成损坏。
具体的，如图4所示，所述分压单元包括第四分压电阻R3和第五分压电阻R5，所述第四分压电阻R3串联在PWM信号输入端与第二三极管Q2基极之间的线路上，所述第五分压电阻R5地段与第二三极管Q2基极连接，另一端接地。
进一步的，在所述驱动信号输出端与第一三极管Q1发射极之间，还设置滤波单元，所述滤波单元用于对从第一三极管Q1导通来的直流电流进行滤波，由于所述IGBT驱动电路包括多个三极管，而三极管是非线性器件，在使用过程中会产生较多的高次杂波，影响对IGBT的驱动效果，采用滤波单元能够滤除从第一三极管Q1导通来的直流电流中的高次杂波，起到限流滤波的作用。
具体的，所述滤波单元包括滤波电阻R2和第二滤波电容C2，所述滤波电阻R2串联在驱动信号输出端与第一三极管Q1发射极之间的线路上，所述第二滤波电容C2一端与驱动信号输出端连接，另一端接地。
进一步的，在所述驱动信号输出端与第三三极管Q3基极之间的线路上，还设置二极管D1，所述二极管D1的阳极连接第三三极管Q3基极，所述二极管D1的阴极连接驱动信号输出端，这样，当PWM信号输入端输出为低电平电压时，由于此时IGBT的栅极具有一定的电压，二极管D1的设置使得IGBT的栅极电压不会到达第三三极管Q3的基极，从而保证第三三极管Q3基极为低电平，确保第三三极管Q3的集电极和发射极相互导通。
进一步的，在所述驱动信号输出端与第一三极管Q1发射极之间，还设置稳压单元，所述稳压单元用于将驱动信号输出端上的电压限制在设定的电压范围内，避免由于第一三极管Q1发射极输出过大电压而导致IGBT的损坏。
具体的，所述稳压单元包括稳压二极管ZD1和稳压电阻R4，所述稳压二极管ZD1阴极连接在驱动信号输出端上，阳极接地，所述稳压电阻R4与稳压二极管ZD1并联。
进一步的，在所述直流电压VCC上，还设置第一滤波电容C1，用于对述直流电压VCC输出的电流进行滤波，以使直流电压VCC输出电流的高次干扰减少。
本发明还提供了一种空调，所述空调使用前述的基于三极管的IGBT驱动电路。
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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种基于三极管的IGBT驱动电路，其特征在于，包括PWM信号输入端、第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)、第三三极管(Q3)和驱动信号输出端，所述第一三极管(Q1)和第三三极管(Q3)为PNP型三极管，所述第二三极管(Q2)为NPN型三极管；第一三极管(Q1)的基极与第二三极管(Q2)的集电极连接，第一三极管(Q1)的发射极与直流电压(VCC)连接，且在第一三极管(Q1)的发射极与基极之间串联第一分压电阻(R1)，第一三极管(Q1)的集电极与第三三极管(Q3)的基极连接，且第一三极管(Q1)的集电极与驱动信号输出端连接；第二三极管(Q2)的基极与PWM信号输入端连接，第二三极管(Q2)的发射极接第二分压电阻(R6)后接地；第三三极管(Q3)的发射极连接驱动信号输出端，第三三极管(Q3)的集电极接地；第三三极管(Q3)的基极串联第三分压电阻(R7)后接地；驱动信号输出端连接被驱动的IGBT栅极。
2.根据权利要求1所述的基于三极管的IGBT驱动电路，其特征在于，在所述PWM信号输入端与第二三极管(Q2)基极之间，还连接分压单元，所述分压单元用于将PWM信号输入端输出的高电平信号转换为适应于三极管控制的高压控制信号。
3.根据权利要求2所述的基于三极管的IGBT驱动电路，其特征在于，所述分压单元包括第四分压电阻(R3)和第五分压电阻(R5)，所述第四分压电阻(R3)串联在PWM信号输入端与第二三极管(Q2)基极之间的线路上，所述第五分压电阻(R5)地段与第二三极管(Q2)基极连接，另一端接地。
4.根据权利要求1所述的基于三极管的IGBT驱动电路，其特征在于，在所述驱动信号输出端与第一三极管(Q1)发射极之间，还设置滤波单元，所述滤波单元用于对从第一三极管(Q1)导通来的直流电流进行滤波。
5.根据权利要求4所述的基于三极管的IGBT驱动电路，其特征在于，所述滤波单元包括滤波电阻(R2)和第二滤波电容(C2)，所述滤波电阻(R2)串联在驱动信号输出端与第一三极管(Q1)发射极之间的线路上，所述第二滤波电容(C2)一端与驱动信号输出端连接，另一端接地。
6.根据权利要求5所述的基于三极管的IGBT驱动电路，其特征在于，在所述驱动信号输出端与第三三极管(Q3)基极之间的线路上，还设置二极管(D1)，所述二极管(D1)的阳极连接第三三极管(Q3)基极，所述二极管(D1)的阴极连接驱动信号输出端。
7.根据权利要求6所述的基于三极管的IGBT驱动电路，其特征在于，在所述驱动信号输出端与第一三极管(Q1)发射极之间，还设置稳压单元，所述稳压单元用于将驱动信号输出端上的电压限制在设定的电压范围内。
8.根据权利要求7所述的基于三极管的IGBT驱动电路，其特征在于，所述稳压单元包括稳压二极管(ZD1)和稳压电阻(R4)，所述稳压二极管(ZD1)阴极连接在驱动信号输出端上，阳极接地；所述稳压电阻(R4)与稳压二极管(ZD1)并联。
9.根据权利要求8所述的基于三极管的IGBT驱动电路，其特征在于，在所述直流电压(VCC)上，还设置第一滤波电容(C1)，用于对述直流电压(VCC)输出的电流进行滤波。
10.一种空调，所述空调使用权利要求1～9任一所述的基于三极管的IGBT驱动电路。
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