CN111555594A - Igbt驱动电路板及数字气保焊机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种IGBT驱动电路板及数字气保焊机，数字气保焊机设有IGBT驱动电路板，IGBT驱动电路板包括主控制板和IGBT、辅助电源模块、IGBT驱动信号耦合输出模块和IGBT驱动电源模块，辅助电源模块的输出端分别与IGBT驱动信号耦合输出模块和IGBT驱动电源模块连接，IGBT驱动信号耦合输出模块和IGBT驱动电源模块的输出端均与IGBT连接；其中，辅助电源模块包括整流滤波单元、稳压单元以及输出单元；IGBT驱动信号耦合输出模块包括PWM信号电平转换单元、光耦耦合输出单元以及IGBT驱动信号输出单元；IGBT驱动电源模块包括逆变控制电路单元、逆变转换电路单元以及整流输出单元。本发明输出的光耦耦合信号稳定，驱动波形一致性好，并且抗干扰能力强，适合高频率驱动。

Description

IGBT驱动电路板及数字气保焊机
技术领域
本发明涉及数字气体保护焊机技术领域，特别是涉及一种IGBT驱动电路板及数字气保焊机。
背景技术
传统的气体保护焊机(下称“气保焊机”)的绝缘栅双极型晶体管(下称“IGBT”)控制部分和驱动部分一般是采用模拟电路。近年来虽然也有部分数字气保焊机的控制部分采用数字电路，但是脉冲宽度调制(下称“PWM”)和IGBT驱动部分还是采用模拟电路，因此也不是真正意义上的数字气保焊机。
IGBT是气保焊机的核心功率部件，IGBT的控制部分和驱动部分又是IGBT稳定工作的关键所在。而传统气保焊机的模拟驱动电路一般是采用脉宽调制器专用芯片发出PWM波形，并由脉冲变压器输出IGBT驱动信号。因为脉冲变压器的一致性和稳定性决定了IGBT的可靠性，而驱动波形对脉冲变压器的材料、生产工艺以及外围电路要求都比较高，所以传统的气保焊机比较容易导致IGBT损坏。
传统的气保焊机采用脉冲变压器输出IGBT驱动信号，主要有以下缺点：
(1)、传统气保焊机的PWM波形由专用芯片发出，受外围电路的影响会导致脉宽波形控制精度的一致性很难控制。
(2)、传统气保焊机的IGBT驱动信号全部由脉冲变压器输出，对脉冲变压器的绕制要求很高，变压器的磁芯材料和线圈绕制漏感等，都会导致驱动的波形不一致，直接影响了IGBT的可靠性。
(3)、传统气保焊机的抗干扰能力较差，IGBT的工作频率都是20KHz以上，对驱动波形开启上升要快、关断下降要快速可靠。但脉冲变压器是磁性元件，环境磁场和温度都会影响驱动波形的变化。
发明内容
基于此，有必要针对传统的气保焊机的安全性、可靠性等问题，提供一种IGBT驱动电路板及数字气保焊机。
本发明所述的一种IGBT驱动电路板，包括主控制板和IGBT，所述主控制板包括单片机，还包括辅助电源模块、IGBT驱动信号耦合输出模块和IGBT驱动电源模块，所述辅助电源模块为IGBT驱动信号耦合输出模块提供辅助电源、所述IGBT驱动电源模块为所述IGBT驱动提供电源；
所述辅助电源模块包括整流滤波单元、与所述整流滤波单元相连的稳压单元，以及与所述稳压单元相连的输出单元；
所述IGBT驱动信号耦合输出模块包括PWM信号电平转换单元、与所述PWM信号电平转换单元相连的光耦耦合输出单元，以及与所述光耦耦合输出单元相连的IGBT驱动信号输出单元；
所述IGBT驱动电源模块包括逆变控制电路单元、与所述逆变控制电路单元相连的逆变转换电路单元，以及与所述逆变转换电路相连的整流输出单元。
在其中一个实施例中，所述整流滤波单元包括整流电路和滤波电路，所述整流电路包括二极管D2和二极管D3，所述二极管D2的阳极与外接输入交流电源插座J1的第一脚连接，所述二极管D3的阴极与外接输入交流电源插座J1的第三脚连接；所述滤波电路包括电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，所述电容(C1，C2，C3，C4)并联后的一端与所述二极管D2的阴极连接，另一端与插座J1的第三脚连接。
在其中一个实施例中，所述稳压单元包括芯片U1、电阻R2、电阻R3、电容C5以及稳压二极管W1，所述电阻R2的两端接于所述芯片U1的第一脚和第四脚；所述电阻R3与所述芯片U1的第四脚连接，所述稳压二极管W1的阴极与所述芯片U1的第二脚相接，所述稳压二极管W1的阳极与所述插座J1的第三脚连接。
在其中一个实施例中，所述输出单元包括感应线圈L1、电容C6、电容C7、电容C8和电容C9；所述感应线圈L1的一端接于所述芯片U1的第二脚，另一端分别与电容(C6，C7，C8，C9)连接。
在其中一个实施例中，所述PWM信号电平转换单元包括三极管Q1、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、二极管D4以及二极管D5，所述三极管Q1的基极与输出PWM信号的所述单片机连接，所述三极管Q1的发射极与所述电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与所述二极管D4的阳极连接，所述三极管Q1的集电极与所述电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端与所述电阻R5连接，所述电阻R7并接于所述电阻R6的两端，所述二极管D5的阴极与所述三极管Q1的集电极连接，所述二极管D5的阳极与所述三极管Q1的发射极连接，所述电阻R9并接于电阻R8的两端。
在其中一个实施例中，所述光耦耦合输出单元包括光耦器U2，所述PWM信号电平转换单元的输出端与所述光耦器U2输入端的第二、第三脚连接，所述光耦器U2的输出端为第六、第七脚。
在其中一个实施例中，所述IGBT驱动信号输出单元包括电阻R11、电阻R12、三极管Q2、三极管Q3，所述辅助电源模块输出端的正极与所述光耦器U2的第八脚连接，所述辅助电源模块输出端的的负极与所述光耦器U2的第五脚连接，电阻R11的一端分别接于三极管Q5和三极管Q3的基极，电阻R11的另一端分别接于三极管Q5和三极管Q3的发射极，电阻R11与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与所述IGBT驱动信号输出单元的输出端连接。
在其中一个实施例中，所述逆变控制电路包括芯片U6、三极管Q13、三极管Q14、三极管Q15和三极管Q16，所述芯片U6的第十二脚分别与三极管Q13和三极管Q14的基极连接，所述芯片U6的第十三脚分别与三极管Q15和三极管Q16的基极连接；所述逆变转换电路包括由IGBT场效应管VT1、IGBT场效应管VT2、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、变压器T1和变压器T2组成的全桥逆变电路。
在其中一个实施例中，所述整流输出单元包括二极管D16、二极管D17、电容C24、电容C25、电容C26和电容C27，二极管D16的阳极与变压器T1第一绕组的一端连接，变压器T1第一绕组的另一端与IGBT的E1脚连接。二极管D17的阴极与变压器T1的第一绕组的一端连接，电容C24的一端与二极管D16的阴极连接，电容C24的另一端与电容C25串联后与稳压二极管W2的阴极连接，稳压二极管W2的阳极与二极管D17的阳极连接。电容C26的一端与二极管D16的阴极连接，电容C26的另一端与电容C27串联后与稳压二极管W2的阴极连接。
本发明还同时公开了一种数字气保焊机，包括数字气保焊机本体，所述数字气保焊机本体设有所述IGBT驱动电路板。
本发明所述IGBT驱动电路板不用脉宽调制器专用芯片，由单片机主控制芯片直接发出PWM脉冲信号，经电平转换电路转换后，再由光耦耦合输出。因此输出的光耦耦合信号稳定，驱动波形一致性好，并且由于IGBT驱动电源采用了+15V电源开启，-10V电源关断，所以本发明抗干扰能力强，适合高频率驱动。
附图说明
图1为本发明所述IGBT驱动电路板的框图；
图2为一个实施例中辅助电源模块的电路图；
图3为一个实施例中IGBT驱动信号耦合输出模块的第一路电路图；
图4为一个实施例中IGBT驱动信号耦合输出模块的第二路电路图；
图5为一个实施例中IGBT驱动信号耦合输出模块的第三路电路图；
图6为一个实施例中IGBT驱动信号耦合输出模块的第四路电路图；
图7为一个实施例中IGBT驱动电源模块的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一二极管称为第二二极管，且类似地，可将第二二极管称为第一二极管。
图1为本发明所述IGBT驱动电路板的框图，如图所述。本发明所述数字气保焊机，包括数字气保焊机本体和设置在数字气保焊机本体内的IGBT驱动电路板，所述IGBT驱动电路板包括主控制板100、辅助电源模块200、IGBT驱动信号耦合输出模块300、IGBT驱动电源模块400和IGBT 500。所述主控制板100包括单片机1001，所述单片机1001可以是一片或多片，具体根据实际电路而设置。
辅助电源模块200的输出端分别与所述IGBT驱动信号耦合输出模块300和所述IGBT驱动电源模块400连接，所述IGBT驱动信号耦合输出模块300的输出端和所述IGBT驱动电源模块400的输出端均与所述IGBT500连接。辅助电源模块200为IGBT驱动信号耦合输出模块300和IGBT驱动电源模块400提供电源；IGBT驱动电源模块400为IGBT 500提供电源。IGBT驱动信号耦合输出模块300输出四路电路至IGBT 500。
其中，辅助电源模块200包括整流滤波单元2001、与整流滤波单元2001相连的稳压单元2002，以及与稳压单元2002相连的输出单元2003。
其中，IGBT驱动信号耦合输出模块300包括PWM信号电平转换单元3001、与PWM信号电平转换单元3001相连的光耦耦合输出单元3002，以及与光耦耦合输出单元3002相连的IGBT驱动信号输出单元3003。
其中，IGBT驱动电源模块400包括逆变控制电路单元4001、与逆变控制电路单元4001相连的逆变转换电路单元4002，以及与逆变转换电路相连的整流输出单元4003。
以下将通过具体实施例对上述各模块进行说明。
图2为一个实施例中辅助电源模块的电路图，如图2所示，辅助电源模块200可以为IGBT驱动信号耦合输出模块300的PWM信号进行电平转换和光耦驱动信号提供预设值电源(例如预设值为+15V，-10V)。辅助电源模块200包括整流滤波单元2001、稳压单元2002和输出单元2003，以下对各单元模块进行说明。
(1)整流滤波单元2001
整流滤波单元2001包括整流电路和滤波电路，整流电路包括二极管D2和二极管D3。二极管D2的阳极与外接输入交流电源插座J1的第一脚连接，二极管D3的阴极与外接输入交流电源插座J1的第三脚连接，例如外接双19V交流电源可以通过插座J1进行输入，插座J1的第三脚接地。
其中，滤波电路包括电容C1、电容C2、电容C3和电容C4。电容(C1，C2，C3，C4)并联后的一端与二极管D2的阴极连接，另一端与插座J1的第三脚连接。在本实施例中，电容C1和电容C3可以采用有极性的电容，即电容C1的正极与二极管D2的阴极连接，电容C3的正极与二极管D2的阴极连接。
因此，上述外接双19V交流电源通过插座J1输入，并经过二极管D2和二极管D3进行整流，然后再通过电容(C1～C4)滤波成直流电输出。
(2)稳压单元2002
稳压单元2002包括芯片U1、电阻R2、电阻R3、电容C5以及稳压二极管W1，电阻R2的两端接于芯片U1的第一脚和第四脚；电阻R3与芯片U1的第四脚连接，稳压二极管W1的阴极与芯片U1的第二脚相接，稳压二极管W1的阳极与插座J1的第三脚连接。
因此，由整流滤波单元2001进行滤波后输出直流电，再由稳压单元2002稳压成预设值电源，本实施例中的预设值是+15V。
(3)输出单元2003
输出单元2003包括感应线圈L1、电容C6、电容C7、电容C8和电容C9；感应线圈L1的一端接于芯片U1的第二脚，另一端分别与电容(C6，C7，C8，C9)连接。电容C6、电容C7、电容C8和电容C9并联连接，电容(C6，C7，C8，C9)并联连接后的一端与二极管D3的阴极连接。在本实施例中，电容C7和电容C8是采用有极性的电容。
辅助电源模块200根据实际电路需要，还可以包括二极管D1、电阻(R1，R4)，二极管D1的阳极与外接输入交流电源插座J1的第二脚连接，电阻R4与电阻R3连接，电阻R4与辅助电源模块200的输出端连接。
因此，经过稳压单元2002对电压进行稳压后，输出预设值为+15V的电源，并经过输出单元2003再进行滤波后输出+15V电源。这样，辅助电源模块200就可以为下面的IGBT驱动信号耦合输出模块300的PWM信号电平转换和光耦驱动信号提供+15V电源。
图3～图6为一个实施例中IGBT驱动信号耦合输出模块300输出的四路电路图，如图所示。IGBT驱动信号耦合输出模块300将主控制板100的单片机1001输出的PWM信号，转换成IGBT驱动信号。
本发明中，所述单片机1001输出的PWM信号，是根据主电路的拓扑方式来决定输出几路，气保焊机是全桥逆变的、是四路输出，而半桥逆变的则是两路，每一路的元件和工作原理是一样的，如图3～图6所示的四路电路，即每张图表示其中的一路，每张图中的元件和工作原理是一样的。
IGBT驱动信号耦合输出模块300包括PWM信号电平转换单元3001、光耦耦合输出单元3002，以及IGBT驱动信号输出单元3003，如图3所示第2路电路(PWM-1)。
(1)PWM信号电平转换单元3001
PWM信号电平转换单元3001包括三极管Q1、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、二极管D4以及二极管D5，三极管Q1的基极与输出PWM-1路信号的单片机1001连接，三极管Q1的发射极与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与二极管D4的阳极连接，三极管Q1的集电极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与电阻R5连接，电阻R7并接于电阻R6的两端，二极管D5的阴极与三极管Q1的集电极连接，二极管D5的阳极与三极管Q1的发射极连接，电阻R9并接于电阻R8的两端。
因此，主控制板100的单片机1001输出第1路3.3V PWM-1信号，经过三极管Q1、电阻(R5～R9)、二极管D4和二极管D5组成电平转换电路转换成+15V PWM-1信号。
(2)光耦耦合输出单元3002
光耦耦合输出单元3002包括光耦器U2，PWM信号电平转换单元3001的输出端与光耦器U2输入端的第二、第三脚连接，光耦器U2的输出端为第六、第七脚。光耦器U2的第一脚、第四脚接地，光耦器U2的第八脚与辅助电源模块200输出端的正极(+15V)连接，光耦器U2的第五脚与辅助电源模块200输出端的负极(-15V)连接。
因此，经过PWM信号电平转换单元3001转换成+15V PWM-1信号输入到光耦器U2的第二、第三脚，经光耦器U2光耦耦合由其第六脚、第七脚输出。
(3)IGBT驱动信号输出单元3003
IGBT驱动信号输出单元3003包括电阻R10、电阻R11、三极管Q2、三极管Q3。本实施例根据实际电路的需要，还可以包括电阻R12、电阻R13、电容C10和二极管D6。
第一推挽电路由辅助电源模块200输出端的正极为+15V、负极为-10V的驱动电源、电阻R10、电阻R11、三极管Q2和三极管Q3组成。电阻R10的一端与光耦器U2的第六、第七脚连接，电阻R10的另一端与电阻R11连接。驱动电源的正极与光耦器U2的第八脚连接。驱动电源的负极与光耦器U2的第五脚连接，电阻R11的一端分别接于三极管Q5和三极管Q3的基极，电阻R11的另一端分别接于三极管Q5和三极管Q3的发射极，电阻R11与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与IGBT驱动信号输出单元3003的输出端连接。
因此，第一推挽电路将光耦器U2的第六、七脚输出的PWM-1信号转换成+15V，-10V的驱动波形，并通过电阻R12输出到IGBT 500的G1脚。当PWM-1输出信号时，IGBT 500导通；当无信号输出时，驱动电源提供的负极-10V能加快IGBT 500关断的速度。
如图4所示的第2路电路(PWM-2)，第2路电路的元件和工作原理与图3所示的第1路是一样的。
(1)PWM信号电平转换单元3001
PWM电平转换包括三极管Q4、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、极管D7以及二极管D8。
三极管Q4的基极与输出PWM-2路信号的单片机1001连接，三极管Q4的发射极与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与二极管D7的阳极连接，三极管Q4的集电极与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R14连接，电阻R16并接于电阻R15的两端，二极管D8的阴极与三极管Q4的集电极连接，二极管D8的阳极与三极管Q4的发射极连接，电阻R18并接于电阻R17的两端。
因此，主控制板的单片机1001输出第2路3.3V PWM-2信号，经过三极管Q4、电阻(R14～R18)、二极管D7和二极管D8组成电平转换电路转换成+15V PWM-2信号。
(2)光耦耦合输出单元3002
光耦耦合输出单元3002包括光耦器U3，PWM信号电平转换单元3001的输出端与光耦器U3的输入端第二、第三脚的连接，光耦器U3的输出端为第六、第七脚。光耦器U3的第一脚、第四脚接地，光耦器U3的第八脚与辅助电源模块200输出端的正极(+15V)连接，光耦器U3的第五脚与辅助电源模块200输出端的-15V电源负极连接。
因此，经过电平转换成+15V PWM-2信号输入到光耦器U3的第二、第三脚，经光耦器U3光耦耦合由其第六脚、第七脚输出。
(3)IGBT驱动信号输出单元3003
IGBT驱动信号输出单元3003包括电阻R19、电阻R20、三极管Q5、三极管Q6。本实施例根据实际电路的需要，还可以包括电阻R20、电阻R22、电容C11和二极管D9。
第二推挽电路由辅助电源模块200输出端的正极为+15V、负极为-10V的驱动电源、电阻R19、电阻R20、三极管Q5和三极管Q6组成。电阻R19的一端与光耦器U3的第六、第七脚连接，电阻R19的另一端与电阻R20连接。驱动电源的正极与光耦器U3的第八脚连接，驱动电源的负极与光耦器U3的第五脚连接，电阻R20的一端分别接于三极管Q5和三极管Q6的基极，电阻R20的另一端分别接于三极管Q5和三极管Q6的发射极，电阻R19与电阻R20连接，电阻R20的另一端与IGBT驱动信号输出单元3003的输出端连接。
因此，第二推挽电路将光耦器U3的第六、七脚输出的PWM-2信号，转换成+15V，-10V的驱动波形，并通过电阻R21输出到IGBT 500的G2脚。当PWM-2输出信号时，IGBT 500导通；当无信号输出时，驱动电源提供的负极-10V能加快IGBT 500关断的速度。
如图5所示的第3路电路(PWM-3)，第3路电路的元件和工作原理与前面图3、图4所示是一样的。
(1)PWM信号电平转换单元3001
PWM信号电平转换单元3001包括三极管Q7、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、二极管D10以及二极管D11。
三极管Q7的基极与输出PWM-3路信号的单片机1001连接，三极管Q7的发射极与电阻R26的一端连接，电阻R26的另一端与二极管D10的阳极连接，三极管Q7的集电极与电阻R24的一端连接，电阻R24的另一端与电阻R23连接，电阻R25并接于电阻R24的两端，二极管D11的阴极与三极管Q7的集电极连接，二极管D11的阳极与三极管Q7的发射极连接，电阻R27并接于电阻R26的两端。
因此，主控制板100的单片机1001输出的第3路3.3V PWM-3信号，经过三极管Q7、电阻(R23～R27)、二极管D10、二极管D11组成电平转换电路转换成+15V PWM-3信号。
(2)光耦耦合输出单元3002
光耦耦合输出单元3002包括光耦器U4，PWM信号电平转换单元3001的输出与光耦器U4的输入端第二、第三脚的连接，光耦器U4的输出端为第六、第七脚。光耦器U4的第一脚、第四脚接地，光耦器U4的第八脚与辅助电源模块200输出端的正极(+15V)连接，光耦器U4的第五脚与辅助电源模块200输出端的负极(-15V)连接。
因此，经过电平转换成15V PWM-3信号输入到光耦器U4的第二、第三脚，经光耦器U4光耦耦合由其第六脚、第七脚输出。
(3)IGBT驱动信号输出单元3003
IGBT驱动信号输出单元3003包括电阻R28、电阻R29、三极管Q8、三极管Q9。本实施例根据实际电路的需要，还可以包括电阻R30、第电阻R31、电容C12和二极管D12。
第三推挽电路由辅助电源模块200输出端的正极为+15V、负极为-10V的驱动电源、电阻R28、电阻R29、三极管Q8和三极管Q9组成。电阻R28的一端与光耦器U4的第六、第七脚连接，电阻R28的另一端与电阻R29连接。驱动电源的正极与光耦器U4的第八脚连接，驱动电源的负极与光耦器U4的第五脚连接，电阻R29的一端分别接于三极管Q8和三极管Q9的基极，电阻R29的另一端分别接于三极管Q8和三极管Q9的发射极，电阻R28与电阻R29连接，电阻R29的另一端与IGBT驱动信号输出单元3003的输出端连接。
因此，第三推挽电路将光耦器U4的第六、七脚输出的PWM-3信号，转换成+15V，-10V的驱动波形，并通过电阻R30输出到IGBT 500的G3脚。当PWM-3输出信号时，IGBT 500导通；当无信号输出时，驱动电源提供的负极-10V能加快IGBT 500关断的速度。
如图6所示的第4路电路(PWM-4)，第4路电路的元件和工作原理与前面图3、图4、图5所示是一样的。
(1)PWM信号电平转换单元3001
PWM信号电平转换单元3001包括三极管Q10、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、二极管D13以及二极管D14。
三极管Q10的基极与输出PWM-4路信号的单片机1001连接，三极管Q10的发射极与电阻R35的一端连接，电阻R35的另一端与二极管D13的阳极连接，三极管Q10的集电极与电阻R33的一端连接，电阻R33的另一端与电阻R32连接，电阻R34并接于电阻R33的两端，二极管D14的阴极与三极管Q10的集电极连接，二极管D14的阳极与二极管D13的发射极连接，电阻R36并接于电阻R35的两端。
因此，主控制板100的单片机1001输出的第4路3.3V PWM-4信号，经过三极管Q10、电阻(R32～R36)、二极管D13和二极管D14组成电平转换电路转换成+15V PWM-4信号。
(3)光耦耦合输出单元3002
光耦耦合输出单元3002包括光耦器U5，PWM信号电平转换单元3001的输出与光耦器U5的输入端第二、第三脚的连接，光耦器U5的输出端为第六、第七脚。光耦器U5的第一脚、第四脚接地，光耦器U5的第八脚与辅助电源模块200输出端的正极(+15V)连接，光耦器U5的第五脚与辅助电源模块200输出端的负极(-15V)连接。
因此，经过电平转换成15V PWM-4信号输入到光耦器U5的第二、第三脚，经光耦器U5光耦耦合由其第六脚、第七脚输出。
(3)IGBT驱动信号输出单元3003
IGBT驱动信号输出单元3003包括电阻R37、电阻R38、三极管Q11、三极管Q12。本实施例根据实际电路的需要，还可以包括电阻R38、电阻R40、电容C13和二极管D15。
第四推挽电路由辅助电源模块200输出端的正极为+15V、负极为-10V的驱动电源、电阻R37、电阻R38、三极管Q11和三极管Q12组成。电阻R37的一端与光耦器U4的第六、第七脚连接，电阻R37的另一端与电阻R38连接。驱动电源的正极与光耦器U5的第八脚连接，驱动电源的负极与光耦器U5的第五脚连接，电阻R38的一端分别接于三极管Q11和三极管Q12的基极，电阻R38的另一端分别接三极管Q11和三极管Q12的发射极，电阻R37与电阻R38连接，电阻R38的另一端与IGBT驱动信号输出单元3003的输出端连接。
因此，第四推挽电路将光耦器U5的第六、七脚输出的PWM-4信号，转换成+15V，-10V的驱动波形，并通过电阻R39输出到IGBT 500的G4脚。当PWM-4输出信号时，IGBT 500导通；当无信号输出时，驱动电源提供的负极-10V能加快IGBT 500关断的速度。
上述中，由于没有采用脉宽调制器专用芯片，而由单片机1001的主控制芯片直接发出PWM脉冲信号，经电平转换电路转换后，再由光耦耦合输出。因此输出的光耦耦合信号稳定，驱动波形一致性好，并且由于IGBT驱动电源采用了+15V电源开启，-10V电源关断，所以抗干扰能力强，适合高频率驱动。
图7为一个实施例中IGBT驱动电源模块的电路图，如图所示。IGBT驱动电源模块400为图3～图6为IGBT驱动提供4组独立的+15V和-10V电源，IGBT驱动电源模块400包括逆变控制电路单元4001、逆变转换电路单元4002以及整流输出单元4003，以下对各单元模块进行说明。
(1)逆变控制电路单元4001
逆变控制电路包括芯片U6和第五推挽电路，第五推挽电路包括三极管Q13、三极管Q14、三极管Q15和三极管Q16。芯片U6的第十二脚分别与三极管Q13和三极管Q14的基极连接，芯片U6的第十三脚分别与三极管Q15和三极管Q16的基极连接。本实施例根据实际电路需要，还可以包括电容(C14～C18)、电阻(R41～R48)。
因此，逆变控制电路通过芯片U6的第十二脚、十三脚输出逆变驱动信号到第五推挽电路，去控制下面的逆变转换电路的逆变场效应管VT1、VT2。
(2)逆变转换电路
逆变转换电路包括由场效应管VT1、VT2、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、变压器T1和变压器T2组成的全桥逆变电路。
场效应管VT1的输出端分别与变压器T1的一端和变压器T2的一端连接；电容C19与电容C20并联连接后的一端与变压器T1的另一端连接，电容C21与电容C22并联连接后的一端与变压器T2的另一端连接。场效应管VT2的输出端分别与电容C19、C20并联连接后的另一端和电容C21、C22并联连接后的另一端连接。
因此，逆变转换电路通过上述的全桥逆变电路，将15V辅助电源逆变转换为四组15V高频交流电。
(3)整流输出单元4003
整流输出单元4003一共有四组+15V和-10V独立电源。
A.第一组独立电源：
其中，第一组独立电源包括二极管D16、二极管D17、电容C24、电容C25、电容C26和电容C27，其中电容C26和电容C27可采用极性电容。本实施例根据实际电路需要，还可以包括电阻R49、电容C23、稳压二极管W2。
二极管D16的阳极与变压器T1第一绕组的一端连接，变压器T1第一绕组的另一端与IGBT 500的E1脚连接。二极管D17的阴极与变压器T1的第一绕组的一端连接，电容C24的一端与二极管D16的阴极连接，电容C24的另一端与电容C25串联后与稳压二极管W2的阴极连接，稳压二极管W2的阳极与二极管D17的阳极连接。电容C26的一端与二极管D16的阴极连接，电容C26的另一端与电容C27串联后与稳压二极管W2的阴极连接。
因此，变压器T1第一绕组的输出信号由二极管D16进行正向整流，并经过电容C24和电容C26滤波输出+15V_1电压。变压器T1第一绕组的输出信号由二极管D17进行反向整流，并经过稳压二极管W2稳压，然后经过电容C25和电容C27滤波输出-10V_1电压，为0时输出到IGBT 500的E1脚。
B.第二组独立电源：
其中，第二组独立电源包括二极管D18、二极管D19、电容C29、电容C30、电容C31和电容C32，其中电容C31和电容C32可采用极性电容。本实施例根据实际电路需要，还可以包括电阻R50、电容C28、稳压二极管W3。
二极管D18的阳极与变压器T1第二绕组的一端连接，变压器T1第二绕组的另一端与IGBT 500的E2脚连接。二极管D19的阴极与变压器T1的第二绕组的一端连接，电容C29的一端与二极管D18的阴极连接，电容C29的另一端与电容C30串联后与稳压二极管W3的阴极连接，稳压二极管W3的阳极与二极管D19的阳极连接。电容C31的一端与二极管D18的阴极连接，电容C31的另一端与电容C32串联后与稳压二极管W3的阴极连接。
因此，变压器T1第二绕组的输出信号由二极管D18进行正向整流，并经过电容C29和电容C31滤波输出+15V_2电压。变压器T1第二绕组的输出信号由二极管D19进行反向整流，并经过二极管W3稳压，然后经过电容C30和电容C32滤波输出-10V_2电压，为0时输出到IGBT 500的E2脚。
C.第三组独立电源：
其中，第三组独立电源包括二极管D20、二极管D21、电容C34、电容C35、电容C36和电容C37，其中电容C36和电容C37可采用极性电容。本实施例根据实际电路需要，还可以包括电阻R51、电容C33、稳压二极管W4。
二极管D20的阳极与变压器T2第一绕组的一端连接，变压器T2第一绕组的另一端与IGBT 500的E3脚连接。二极管D21的阴极与变压器T2第一绕组的一端连接，电容C34的一端与二极管D20的阴极连接，电容C34的另一端与电容C35串联后与稳压二极管W4的阴极连接，稳压二极管W4的阳极与二极管D21的阳极连接。电容C36的一端与二极管D20的阴极连接，电容C36的另一端与电容C37串联后与稳压二极管W4的阴极连接。
因此，变压器T2第一绕组的输出信号由二极管D20进行正向整流，并经过电容C34和电容C36滤波输出+15V_3电压。变压器T2第一绕组的输出信号由二极管D21进行反向整流，并经过稳压二极管W4稳压，然后经过电容C35和电容C37滤波输出-10V_3电压，为0时输出到IGBT 500的E3脚。
D.第四组独立电源：
其中，第三组独立电源包括二极管D22、二极管D23、电容C39、电容C40、电容C41和电容C42，其中电容C41和电容C42可采用极性电容。本实施例根据实际电路需要，还可以包括电阻R52、电容C38、稳压二极管W5。
二极管D22的阳极与变压器T2第二绕组的一端连接，变压器T2第二绕组的另一端与IGBT 500的E4脚连接。二极管D23的阴极与变压器T2第二绕组的一端连接，电容C39的一端与二极管D22的阴极连接，电容C39的另一端与电容C40串联后与稳压二极管W5的阴极连接，稳压二极管W5的阳极与二极管D23的阳极连接。电容C41的一端与二极管D22的阴极连接，电容C41的另一端与电容C42串联后与稳压二极管W5的阴极连接。
因此，变压器T2第二绕组的输出信号由二极管D22进行正向整流，并经过电容C39和电容C41滤波输出+15V_4电压。变压器T2第二绕组的输出信号由二极管D23进行反向整流，并经过稳压二极管W5稳压，然后经过电容C40和电容C42滤波输出-10V_4电压，为0时输出到IGBT 500的E4脚。
综上，本发明由于采用光耦隔离输出IGBT信号，并通过正负电源驱动，所以IGBT驱动波形一致性好，更安全可靠。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种IGBT驱动电路板，包括主控制板和IGBT，所述主控制板包括单片机，其特征在于，还包括辅助电源模块、IGBT驱动信号耦合输出模块和IGBT驱动电源模块，所述辅助电源模块的输出端分别与所述IGBT驱动信号耦合输出模块和所述IGBT驱动电源模块连接，所述IGBT驱动信号耦合输出模块的输出端和所述IGBT驱动电源模块的输出端均与所述IGBT连接；
所述辅助电源模块包括整流滤波单元、与所述整流滤波单元相连的稳压单元，以及与所述稳压单元相连的输出单元；
所述IGBT驱动信号耦合输出模块包括PWM信号电平转换单元、与所述PWM信号电平转换单元相连的光耦耦合输出单元，以及与所述光耦耦合输出单元相连的IGBT驱动信号输出单元；
所述IGBT驱动电源模块包括逆变控制电路单元、与所述逆变控制电路单元相连的逆变转换电路单元，以及与所述逆变转换电路相连的整流输出单元。
2.如权利要求1所述的IGBT驱动电路板，其特征在于，所述整流滤波单元包括整流电路和滤波电路，所述整流电路包括二极管(D2)和二极管(D3)，所述二极管(D2)的阳极与外接输入交流电源插座(J1)的第一脚连接，所述二极管(D3)的阴极与外接输入交流电源插座(J1)的第三脚连接；所述滤波电路包括电容(C1)、电容(C2)、电容(C3)和电容(C4)，所述电容(C1，C2，C3，C4)并联后的一端与所述二极管(D2)的阴极连接，另一端与插座(J1)的第三脚连接。
3.如权利要求2所述的IGBT驱动电路板，其特征在于，所述稳压单元包括芯片(U1)、电阻(R2)、电阻(R3)、电容(C5)以及稳压二极管(W1)，所述电阻(R2)的两端接于所述芯片(U1)的第一脚和第四脚；所述电阻(R3)与所述芯片(U1)的第四脚连接，所述稳压二极管(W1)的阴极与所述芯片(U1)的第二脚相接，所述稳压二极管(W1)的阳极与所述插座(J1)的第三脚连接。
4.如权利要求3所述的IGBT驱动电路板，其特征在于，所述输出单元包括感应线圈(L1)、电容(C6)、电容(C7)、电容(C8)和电容(C9)；所述感应线圈(L1)的一端接于所述芯片(U1)的第二脚，另一端分别与所述电容(C6，C7，C8，C9)连接。
5.如权利要求1所述的IGBT驱动电路板，其特征在于，所述PWM信号电平转换单元包括三极管(Q1)、电阻(R5)、电阻(R6)、电阻(R7)、电阻(R8)、电阻(R9)、二极管(D4)以及二极管(D5)，所述三极管(Q1)的基极与输出PWM信号的所述单片机连接，所述三极管(Q1)的发射极与所述电阻(R8)的一端连接，电阻(R8)的另一端与所述二极管(D4)的阳极连接，所述三极管(Q1)的集电极与所述电阻(R6)的一端连接，所述电阻(R6)的另一端与所述电阻(R5)连接，所述电阻(R7)并接于所述电阻(R6)的两端，所述二极管(D5)的阴极与所述三极管(Q1)的集电极连接，所述二极管(D5)的阳极与所述三极管(Q1)的发射极连接，所述电阻(R9)并接于电阻(R8)的两端。
6.如权利要求5所述的IGBT驱动电路板，其特征在于，所述光耦耦合输出单元包括光耦器(U2)，所述PWM信号电平转换单元的输出端与所述光耦器(U2)输入端的第二、第三脚连接，所述光耦器(U2)的输出端为第六、第七脚。
7.如权利要求6所述的IGBT驱动电路板，其特征在于，所述IGBT驱动信号输出单元包括电阻(R11)、电阻(R12)、三极管(Q2)、三极管(Q3)，所述辅助电源模块输出端的正极与所述光耦器(U2)的第八脚连接，所述辅助电源模块输出端的的负极与所述光耦器(U2)的第五脚连接，电阻(R11)的一端分别接于三极管(Q5)和三极管(Q3)的基极，电阻(R11)的另一端分别接于三极管(Q5)和三极管(Q3)的发射极，电阻(R11)与电阻(R12)的一端连接，电阻(R12)的另一端与所述IGBT驱动信号输出单元的输出端连接。
8.如权利要求1所述的IGBT驱动电路板，其特征在于，所述逆变控制电路包括芯片(U6)、三极管(Q13)、三极管(Q14)、三极管(Q15)和三极管(Q16)，所述芯片(U6)的第十二脚分别与三极管(Q13)和三极管(Q14)的基极连接，所述芯片(U6)的第十三脚分别与三极管(Q15)和三极管(Q16)的基极连接；所述逆变转换电路包括由IGBT场效应管(VT1)、IGBT场效应管(VT2)、电容(C19)、电容(C20)、电容(C21)、电容(C22)、变压器(T1)和变压器(T2)组成的全桥逆变电路。
9.如权利要求8所述的IGBT驱动电路板，其特征在于，所述整流输出单元包括二极管(D16)、二极管(D17)、电容(C24)、电容(C25)、电容(C26)和电容(C27)；二极管(D16)的阳极与变压器(T1)第一绕组的一端连接，变压器(T1)第一绕组的另一端与IGBT的E1脚连接。二极管(D17)的阴极与变压器T1的第一绕组的一端连接，电容(C24)的一端与二极管(D16)的阴极连接，电容(C24)的另一端与电容(C25)串联后与稳压二极管(W2)的阴极连接，稳压二极管(W2)的阳极与二极管(D17)的阳极连接。电容(C26)的一端与二极管(D16)的阴极连接，电容(C26)的另一端与电容(C27)串联后与稳压二极管(W2)的阴极连接。
10.一种数字气保焊机，包括数字气保焊机本体，其特征在于，所述数字气保焊机本体设有如权利要求1至9中任一项权利要求所述IGBT驱动电路板。
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