CN113315495B - 一种igbt驱动器及其抑制共模干扰方法和电路 - Google Patents

一种igbt驱动器及其抑制共模干扰方法和电路 Download PDF

Info

Publication number
CN113315495B
CN113315495B CN202110853850.6A CN202110853850A CN113315495B CN 113315495 B CN113315495 B CN 113315495B CN 202110853850 A CN202110853850 A CN 202110853850A CN 113315495 B CN113315495 B CN 113315495B
Authority
CN
China
Prior art keywords
igbt driver
resistor
mode interference
common mode
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110853850.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113315495A (zh
Inventor
李军
何卫安
施贻蒙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Feishide Technology Co ltd
Original Assignee
HANGZHOU FIRSTACK TECHNOLOGY CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HANGZHOU FIRSTACK TECHNOLOGY CO LTD filed Critical HANGZHOU FIRSTACK TECHNOLOGY CO LTD
Priority to CN202110853850.6A priority Critical patent/CN113315495B/zh
Publication of CN113315495A publication Critical patent/CN113315495A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113315495B publication Critical patent/CN113315495B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/168—Modifications for eliminating interference voltages or currents in composite switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0081—Power supply means, e.g. to the switch driver

Abstract

本申请提供了一种IGBT驱动器及其抑制共模干扰方法和电路，该抑制共模干扰方法，包括：采集IGBT驱动器中隔离单元工作时两个高阻抗输入引脚的电流；判断两个高阻抗输入引脚的电流是否互为共模电流；若两个高阻抗输入引脚的电流为互为共模电流，则控制IGBT驱动器执行抑制共模干扰动作，以避免IGBT驱动器的输出端所连接的开关器件受到影响，实现能主动识别干扰信号也即共模电流；能彻底切断传输路径，大大提供IGBT驱动抗共模干扰能力，提高IGBT驱动器的输出端所连接的开关器件的稳定性，进而提高系统的安全性。

Description

一种IGBT驱动器及其抑制共模干扰方法和电路
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，更具体的说，尤其涉及一种IGBT驱动器及其抑制共模干扰方法和电路。
背景技术
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）驱动器具备的重要功能有隔离功率高压与控制低压，其主要采用光耦、磁耦、容耦和脉冲变压器等器件实现。高压侧的IGBT在工作时需要高频通断动作，造成共模噪声。进而作为隔离单元不仅需要具有高绝缘耐压功能，也需要具有抑制高dv/dt噪声干扰的能力。如图1和图2所示，以光耦隔离器单元为例，在隔离单元的原边和副边之前存在寄生电容CCMB，输出为高电平时，由于IGBT的开关动作系统中产生一个dv/dt>0共模干扰，输出信号产生一个拉低的误动作；系统中产生一个dv/dt<0的共模干扰，输出信号产生一个拉高的误动作。
现有技术中，如图3所示，通过增加滤波电容容值和运算放大器阈值Vref，提高脉冲变压器抗共模干扰能力、以滤掉共模干扰，但是dv/dt过高时无法滤掉，导致误动作；如图4所示，还可以通过在隔离单元内增加一个屏蔽层，可以有效的减小原副边的耦合电容容值，可以减小共模电流，从而提高光耦的抗共模干扰能力；但是无法消除共模电流，也即无法消除共模干扰。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种IGBT驱动器及其抑制共模干扰方法和电路，用于在IGBT驱动器中出现共模电流时，控制所述IGBT驱动器执行抑制共模干扰动作，以保证系统稳定运行。
本发明第一方面公开了一种IGBT驱动器的抑制共模干扰方法，包括：
采集所述IGBT驱动器中隔离单元工作时两个高阻抗输入引脚的电流；其中，所述高阻抗输入引脚为所述IGBT驱动器中控制输出信号的器件的输入引脚；
判断两个所述高阻抗输入引脚的电流是否互为共模电流；
若两个所述高阻抗输入引脚的电流为互为共模电流，则控制所述IGBT驱动器执行抑制共模干扰动作，以避免所述IGBT驱动器的输出端所连接的开关器件受到影响。
可选的，判断两个所述高阻抗输入引脚的电流是否互为共模电流，包括：
判断两个所述高阻抗输入引脚的电流方向是否相同；
若相同，则判定两个高阻抗输入引脚的电流互为共模电流；
若不相同，则判定两个高阻抗输入引脚的电流互为差模电流。
可选的，所述输出信号为输出电平；
所述抑制共模干扰动作包括：所述IGBT驱动器的输出电平不翻转。
可选的，所述抑制共模干扰动作包括：触发所述IGBT驱动器的输出端所连接的开关器件降低开关速度。
本发明第二方面公开了一种IGBT驱动器的抑制共模干扰电路，包括：运算控制单元、两个电流检测电阻和两个电流检测单元；
两个所述电流检测电阻分别设置于所述IGBT驱动器中控制输出信号的器件的两个输入引脚处；
两个所述电流检测单元分别与两个所述电流检测电阻一一对应，所述电流检测单元的输入端正负极分别与相应电阻的两端相连；
各个所述电流检测单元的输出端分别与所述运算控制单元的相应输入端相连；
所述运算控制单元的输出端直接或间接连接，所述IGBT驱动器输出端所连接的开关器件和/或所述IGBT驱动器内控制输出信号的器件；
所述运算控制单元和各个所述电流检测单元结合实现如本发明第一方面任一项所述的IGBT驱动器的抑制共模干扰方法。
可选的，还包括：两个开关单元；
两个所述开关单元的控制端分别与所述运算控制单元的输出端相连；
各个所述开关单元的一端分别连接相应所述电流检测电阻与所述控制输出信号的器件的相应输入引脚之间的连接点；
各个所述开关单元的另一端分别接地。
可选的，所述运算控制单元用于向所述IGBT驱动器中的控制输出信号的器件输出抑制共模干扰信号、以使所述IGBT驱动器的输出电平不翻转。
可选的，所述电流检测单元，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一运算放大器；
所述第一电阻设置于所述电流检测单元的输入端负极与所述第一运算放大器的反相输入端之间；
所述第二电阻设置于所述电流检测单元的输入端正极与所述第一运算放大器的同相输入端相连；
所述第一运算放大器的同相输入端通过所述第三电阻接收比较阈值；
所述第四电阻设置于所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端之间；
所述第一运算放大器的输出端作为所述电流检测单元的输出端。
本发明第三方面公开了一种IGBT驱动器，包括：电源单元、隔离单元和如本发明第二方面任一项所述的抑制共模干扰电路；
所述电源单元的输出端与所述隔离单元的输入端相连；
所述隔离单元的输出端直接或间接与所述IGBT驱动器的输出端相连；
所述抑制共模干扰电路与所述隔离单元的输出端相连，或者，所述抑制共模干扰电路设置于所述隔离单元的原副边之间。
可选的，所述隔离单元为光耦隔离器、磁耦隔离器、容耦隔离器和脉冲变压器中的一种。
可选的，所述隔离单元为脉冲变压器；所述电源单元为逆变电路；所述IGBT驱动器还包括：输出电平控制单元；
所述脉冲变压器的原边绕组与所述逆变电路的交流侧相连；
所述脉冲变压器的副边绕组的两端分别通过所述抑制共模干扰电路中的相应电流检测电阻，与所述输出电平控制单元的输入端相连；
所述输出电平控制单元的输出端作为所述IGBT驱动器的输出端。
可选的，所述输出电平控制单元包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一开关管、第二开关管和第二运算放大器；
所述第五电阻设置于所述输出电平控制单元的输入端与所述第二运算放大器的反相输入端之间；
所述第一开关管的一端与所述第六电阻的一端相连；
所述第二开关管的一端与所述第七电阻一端相连；
所述第六电阻的另一端和所述第七电阻的另一端均与所述第二运算放大器的反相输入端相连；
所述第二运算放大器的同相输入端接收相应的比较阈值；
所述第一开关管的控制端和所述第二开关管的控制端与所述第二运算放大器的输出端相连。
可选的，所述隔离单元为光耦隔离器；所述电源单元包括：电源电阻；
所述光耦隔离器的发光二极管与受光二极管之间设置有屏蔽层；
所述发光二极管的阳极通过所述电源电阻与电源的正极相连；
所述发光二极管的阴极与所述电源的负极相连；
所述受光二极管的阳极通过所述抑制共模干扰电路中的一个电流检测电阻，与所述光耦隔离器的差分放大器的一端相连；
所述受光二极管的阴极通过所述抑制共模干扰电路中的另一个电流检测电阻，与所述差分放大器的另一端相连；
所述差分放大器的输出端作为所述IGBT驱动器的输出端；
所述差分放大器由外部电源供电，所述外部电源与所述差分放大器的输出端之间，设置有供电电阻。
从上述技术方案可知，本发明提供的一种IGBT驱动器的抑制共模干扰方法，包括：采集IGBT驱动器中隔离单元工作时两个高阻抗输入引脚的电流；判断两个高阻抗输入引脚的电流是否互为共模电流；若两个高阻抗输入引脚的电流为互为共模电流，则控制IGBT驱动器执行抑制共模干扰动作，以避免IGBT驱动器的输出端所连接的开关器件受到影响，实现能主动识别干扰信号也即共模电流；能彻底切断传输路径，大大提供IGBT驱动抗共模干扰能力，提高IGBT驱动器的输出端所连接的开关器件的稳定性，进而提高系统的安全性。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是现有技术提供的光耦隔离器件的示意图；
图2是现有技术提供的光耦隔离器件中输出电平的时序图；
图3是现有技术提供的脉冲变压器抑制共模干扰电路的示意图；
图4是现有技术提供的光耦隔离器件抑制共模干扰的示意图；
图5本发明实施例提供的一种IGBT驱动器的抑制共模干扰方法的流程图；
图6是本发明实施例提供的一种IGBT驱动器及其抑制共模干扰电路的示意图；
图7是本发明实施例提供的另一种IGBT驱动器及其抑制共模干扰电路的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明实施例提供一种IGBT驱动器的抑制共模干扰方法，用于解决现有技术中通过设置电容容值和运算放大器阈值，已经设置屏蔽层这两种方式均无法解决完全无法消除共模电流，也即无法消除共模干扰的问题。
参见图5，该IGBT驱动器的抑制共模干扰方法，包括：
S101、采集IGBT驱动器中隔离单元工作时两个高阻抗输入引脚的电流。
其中，高阻抗输入引脚为IGBT驱动器中控制输出信号的器件的输入引脚。
需要说明的是，对于控制输出信号的器件，其输出信号与其输入引脚的电流相关；因此，采集其输入引脚的电流可以判断其输出信号是否会将要发生变化，进而为后续是否执行抑制共模干扰动作提供依据。
S102、判断两个高阻抗输入引脚的电流是否互为共模电流。
需要说明的是，在隔离单元工作时，分别流经两个高阻抗输入引脚的电流可以是差模电流，也可以是共模电流。一般情况下，为差模电流时，IGBT驱动器不被差模干扰；而为共模电流时，会导致该IGBT驱动器会被共模干扰，该共模干扰为IGBT驱动器的输出信号突变，进而对其输出端所连接的器件的运行产生影响。
因而，若两个高阻抗输入引脚的电流为互为共模电流，则IGBT驱动器会被共模干扰、执行步骤S103。
S103、控制IGBT驱动器执行抑制共模干扰动作，以避免IGBT驱动器所连接的器件受到影响。
需要说明的是，执行抑制共模干扰动作的主要目的是，避免IGBT驱动器的输出端所连接的开关器件的运行状态受到影响；因此，该抑制共模干扰动作可以作用在IGBT驱动器的输出端所连接的开关器件上，也可以是作用在IGBT驱动器中控制输出信号的器件上。该抑制共模干扰动作，此处不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。
在本实施例中，采集IGBT驱动器中隔离单元工作时两个高阻抗输入引脚的电流；判断两个高阻抗输入引脚的电流是否互为共模电流；若两个高阻抗输入引脚的电流为互为共模电流，则控制IGBT驱动器执行抑制共模干扰动作，以避免IGBT驱动器的输出端所连接的开关器件受到影响，实现能主动识别干扰信号也即共模电流；能彻底切断传输路径，大大提供IGBT驱动抗共模干扰能力，提高IGBT驱动器的输出端所连接的开关器件的稳定性，进而提高系统的安全性。
在实际应用中，步骤S102所涉及的判断两个高阻抗输入引脚的电流是否互为共模电流的具体过程为：判断两个高阻抗输入引脚的电流方向是否相同。
若两个高阻抗输入引脚的电流方向相同，则判定两个高阻抗输入引脚的电流互为共模电流。
若两个高阻抗输入引脚的电流方向不相同，也即相反，则判定两个高阻抗输入引脚的电流不为共模电流、也即互为差模电流。
在实际应用中，上述步骤S103中所涉及的抑制共模干扰动作的方式有多种，下面针对其中两种情况进行说明。
（1）抑制共模干扰动作包括：IGBT驱动器的输出电平不翻转。
其中，输出信号为输出电平。
需要说明的是，IGBT驱动器的输出电平不翻转的方式可以是，在源头上避免共模电流进入控制输出信号的器件，也即，该输出电平仍不翻转；也可以是消除共模电流对该控制输出信号的器件的影响，如即便共模电流进入控制输出信号的器件，但该控制输出信号的器件的输出电平仍不翻转。
该IGBT驱动器的输出电平不翻转的具体过程，此处不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。
（2）抑制共模干扰动作包括：触发IGBT驱动器的输出端所连接的开关器件降低开关速度。
也就是说，该抑制共模干扰动作作用在IGBT驱动器的输出端所连接的开关器，降低该开关器件的开关速度，可以降低该开关器件的dv/dt，进而干扰源强度减少。
本发明另一实施例提供了一种IGBT驱动器的抑制共模干扰电路，参见图6，包括：运算控制单元、两个电流检测电阻（如图6所示的RS1和RS2）和两个电流检测单元（包括如图6所示的R1b、R2b、R3b、R4b和U1，或R1a、R2a、R3a、R4a和U2）。
两个电流检测电阻分别设置于控制输出信号的器件的两个输入引脚处；也即，两个输入引脚与两个电流检测电阻一一对应，两个输入引脚分别通过相应的电流检测电阻接收电流。该IGBT驱动器中控制输出信号的器件的输入引脚为上述实施例中的高阻抗输入引脚。
两个电流检测单元分别与两个电流检测电阻一一对应，电流检测单元的输入端正负极分别与相应电阻的两端相连；也即，两个电流检测单元分别检测相应电阻的电流。
各个电流检测单元的输出端分别与运算控制单元的相应输入端相连；各个电流检测单元将检测结果通过自身输出端传输至运算控制单元。
运算控制单元的输出端连接IGBT驱动器输出端所连接的开关器件；和/或，运算控制单元的输出端直接或间接连接IGBT驱动器内控制输出信号的器件，以使在该运算控制单元检测到存在共模电流时，通过自身输出端触发IGBT驱动器执行抑制共模干扰动作，以保证系统稳定运行；具体的，运算控制单元接收各个电流检测单元的检测结果，对该检测结果进行处理，以及依据处理结果控制相应器件是否执行抑制共模干扰动作。
运算控制单元和各个电流检测单元结合实现上述任一项实施例提供的IGBT驱动器的抑制共模干扰方法。
该IGBT驱动器的抑制共模干扰方法，详情参见上述实施例，此处不再一一赘述。
在实际应用中，该运算控制单元用于触发IGBT驱动器执行抑制共模干扰动作的实现方式有多种，下面分别对两种情况进行说明。
（1）在实际应用中，该IGBT驱动器的抑制共模干扰电路还可以包括：两个开关单元（如图6所示的QA和QB）。
两个开关单元的控制端分别与运算控制单元的输出端相连。各个开关单元的一端分别连接相应电流检测电阻与控制输出信号的器件的相应输入引脚之间的连接点；各个开关单元的另一端分别接地。具体的，开关单元QA的一端连接电流检测电阻RS1与控制输出信号的器件的相应输入引脚之间的连接点；开关单元QB的一端,连接电流检测电阻RS2与控制输出信号的器件的相应输入引脚之间的连接点，开关单元QA和QB的另一端分别接地。
如图6所示，Vinb、Vina为运算控制单元的两个输入端，分别与相应的电流检测单元的输出端（如图6所示的Vb、Va）相连，如Vinb与Vb相连，如Vina与Va相连。Voutb、Vouta为运算控制单元的两个输出端，分与相应的开关单元的控制端相连。
也就是说，该运行控制单元通过该开关单元控制IGBT驱动器是否执行抑制共模干扰动作；如两个开关单元均处于断开状态时，IGBT驱动器不执行抑制共模干扰动作，两个开关单元均处于闭合状态时，IGBT驱动器执行抑制共模干扰动作。
具体的，在两路电流为差模电流时，控制两个开关单元均处于断开状态，两个高阻抗输入引脚分别通过相应的电流检测电阻接收电流，也即两路电流依次通过相应电流检测电阻和相应高阻抗输入引脚进入控制输出信号的器件。而在两路电流为共模电流时，控制开关单元均处于闭合状态，两个高阻抗输入引脚分别无法通过相应的电流检测电阻接收电流，也即两路电流依次通过相应电流检测电阻和相应开关单元接地；两路电流被引入地，不进入控制输出信号的器件，进而不对其输出电平产生影响，也即输出电平不翻转。
（2）实际应用中，该运算控制单元的输出端与控制输出信号的器件的控制端相连，以使运算控制单元用于向IGBT驱动器中的控制输出信号的器件输出抑制共模干扰信号、以使IGBT驱动器的输出电平不翻转。
也即，在控制输出信号的器件接收到抑制共模干扰信号时，即便其输入端接收到共模电流，其输出电平依旧不翻转，进而实现IGBT驱动器的输出电平不翻转、抑制共模干扰的功能。
上述运算控制单元用于触发IGBT驱动器执行抑制共模干扰动作的实现方式仅是一种示例，其他方式，如运算控制单元控制IGBT驱动器输出端所连接的开关器件的开关速度，均在本申请的保护范围内。
可选的，电流检测单元，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和运算放大器。
第一电阻设置于电流检测单元的输入端负极与第一运算放大器的反相输入端之间；具体的，第一电阻的一端与电流检测单元的输入端负极相连，第一电阻的另一端与第一运算放大器的反相输入端相连。
第二电阻设置于电流检测单元的输入端正极与第一运算放大器的同相输入端相连；具体的，第二电阻的一端与电流检测单元的输入端正极相连，第二电阻的另一端与第一运算放大器的同相输入端相连。
第一运算放大器的同相输入端通过第三电阻接收比较阈值Vref；具体的，第三电阻的一端接收比较阈值Vref，第三电阻的另一端与第一运算放大器的同相输入端相连。
第四电阻设置于第一运算放大器的反相输入端与第一运算放大器的输出端之间；具体的，第四电阻的一端与第一运算放大器的反相输入端相连，第四电阻的另一端与第一运算放大器的输出端相连。
第一运算放大器的输出端作为电流检测单元的输出端、与第一运算控制单元的相应输入相连。
其中，第一个电流检测单元中，R1b为第一电阻、R2b为第二电阻、R3b为第三电阻、R4b为第四电阻和U1为运算放大器；第二个电流检测单元中，R1a为第一电阻、R2a为第二电阻、R3a为第三电阻、R4a为第四电阻和U2为运算放大器。
在本发明另一实施例还提供了一种IGBT驱动器，包括：电源单元、隔离单元和如上述实施例提供的抑制共模干扰电路。该抑制共模干扰电路的具体工作过程和结构，详情参见上述实施例，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
电源单元的输出端与隔离单元的输入端相连、隔离单元通过电源单元接收供电。
隔离单元的输出端直接或间接与IGBT驱动器的输出端（如图6、7所示的VOUT）相连。
抑制共模干扰电路与隔离单元的输出端相连，或者，抑制共模干扰电路设置于隔离单元的原副边之间。
在实际应用中，隔离单元为光耦隔离器、磁耦隔离器、容耦隔离器和脉冲变压器中的一种。其他无磁芯等隔离器件此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
下面分别对隔离单元为光耦隔离器或脉冲变压器进行说明。
（1）如图6所示，隔离单元为脉冲变压器。
电源单元为逆变电路（包括如图6所示的Q1、Q2、Q3、Q4）；IGBT驱动器还包括：输出电平控制单元（包括如图6所示的R5、R6、R7、QC、QD和U3）。
脉冲变压器的原边绕组与逆变电路的交流侧相连；脉冲变压器的副边绕组的两端分别通过抑制共模干扰电路中的相应电流检测电阻，与输出电平控制单元的输入端相连；输出电平控制单元的输出端作为IGBT驱动器的输出端。
在实际应用中，输出电平控制单元包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一开关管QC、第二开关管QD和第二运算放大器U3。
第五电阻R5设置于输出电平控制单元的输入端与第二运算放大器U3的反相输入端之间；第一开关管QC的一端与第六电阻R6的一端相连；第二开关管QD的一端与第七电阻R7的一端相连；第一开关管QC的另一端连接IGBT驱动器的开通电压VP；第二开关管QD的另一端连接参考地；第六电阻R6的另一端和第七电阻R7的另一端均与第二运算放大器U3的反相输入端相连；第二运算放大器U3的同相输入端接收相应的比较阈值；第一开关管QC的控制端和第二开关管QD的控制端与第二运算放大器U3的输出端相连。
需要说明的是，输出电平控制单元的输入端处分别连接IGBT驱动器的开通电压VP、参考地VE和IGBT驱动器的关断电压VN。
具体的，第一开关管QC和第二开关管QD可以是MOS管；也即MOS管的栅极作为控制端，其源极接地，其漏极与相应电阻相连。第一开关管QC和第二开关管QD也可以是其他类型，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
其中，各个电阻值的设置为：R1a=R2a=R1b=R2b；R3a=R4a=R3b=R4b，且R4a=kR1a，RS1=kRS2。
工作时电流方向如实线箭头所指方向，电流检测电阻RS1上电流从A流入B流出，电流检测电阻RS2上电流从C流入D流出，设回路中电流大小为iS，第一运算放大器U1输出Va=Vref+k*i*RS1，同理第一运算放大器U2输出Vb=Vref+k*i*RS2，此时Vina与Vinb电压相等，运算控制单元输出控制引脚均为低电平，旁路开关管QA、QB都处于截止，后级电平判断电路正常工作，IGBT的开关动作不受共模抑制电路的影响。
系统中产生dv/dt共模干扰时，脉冲变压器的寄生电容有共模电流流过，电流方向如上图虚线箭头所指方向，电流检测电阻RS1上电流从A流入B流出，电流检测电阻RS2上电流从D流入C流出，设共模电流大小为iCM=CCM*dv/dt，第一运算放大器U1输出Va=Vref+k*iCM*RS1，电流检测电阻RS2上电流方向与工作是相反，第一运算放大器U2输出Vb=Vref-k*iCM*RS2，此时Vina与Vinb电压不再相等，运算控制单元输出控制引脚均为高电平，旁路开关管QA、QB都处于导通，共模电流通过低阻抗路径旁路开关管QA和QB流入地，后级电平判断电路不会因为dv/dt共模干扰误动作，从而提高IGBT驱动抗共模干扰能力。旁路开关管管QA和QB为开关单元。
（2）如图7所示，隔离单元为光耦隔离器。
电源单元包括：电源电阻RIN。
光耦隔离器的发光二极管与受光二极管之间设置有屏蔽层；发光二极管的阳极通过电源电阻RIN与电源VIN的正极相连；发光二极管的阴极与电源VIN的负极相连；受光二极管的阳极通过抑制共模干扰电路中的一个电流检测电阻RS1，与光耦隔离器的差分放大器的一端相连；受光二极管的阴极通过抑制共模干扰电路中的另一个电流检测电阻RS2，与差分放大器的另一端相连；差分放大器的输出端作为IGBT驱动器的输出端；差分放大器由外部电源VCC供电，外部电源与差分放大器的输出端之间，设置有供电电阻。该光耦隔离器的接地端接地。
具体的，原来内部有屏蔽层的基础上，在光耦隔离器接收端高输入阻抗线路上增加电流检测电阻RS1、RS2；其通过差分运算放大器检测到共模电流时，控制与运算单元输出抑制共模干扰信号、如数字滤波信号屏蔽干扰，输出电平不翻转，而工作时共模抑制电路不工作。其工作原理与上述脉冲变压器相同，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
隔离单元采用无磁芯等隔离器件，如磁耦隔离器，可以尽量减小隔离器件的分布电容容值，提高IGBT驱动抗共模干扰能力。隔离单元采用无磁芯等隔离器件的具体结构，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
在本实施例中，检测隔离单元副边高输入阻抗引脚上的共模电流，识别输入信号是正常信号，还是共模干扰信号，抑制共模干扰电路中的运算控制单元判断出是共模干扰信号时，能旁路共模电流或输出数字滤波信号，从而抑制系统高dv/dt时产生的共模干扰，提供系统抗共模干扰能力。
本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种IGBT驱动器的抑制共模干扰电路，其特征在于，包括：运算控制单元、两个电流检测电阻和两个电流检测单元；
两个所述电流检测电阻分别设置于所述IGBT驱动器中控制输出信号的器件的两个输入引脚处；
两个所述电流检测单元分别与两个所述电流检测电阻一一对应，所述电流检测单元的输入端正负极分别与相应电阻的两端相连；
各个所述电流检测单元的输出端分别与所述运算控制单元的相应输入端相连；
所述运算控制单元的输出端直接或间接的连接所述IGBT驱动器内控制信号输出的器件的控制端，用于根据运算控制单元的所输出的抑制共模干扰信号控制所述IGBT驱动器的输出信号不发生翻转；
和/或，所述运算控制单元的输出端直接或间接连接所述IGBT输出端所连接的开关器件，用于控制所述开关器件的开关速度。
2.根据权利要求1所述的IGBT驱动器的抑制共模干扰电路，其特征在于，还包括：两个开关单元；
两个所述开关单元的控制端分别与所述运算控制单元的输出端相连；
各个所述开关单元的一端分别连接相应所述电流检测电阻与所述控制输出信号的器件的相应输入引脚之间的连接点；
各个所述开关单元的另一端分别接地。
3.根据权利要求1所述的IGBT驱动器的抑制共模干扰电路，其特征在于，所述运算控制单元用于向所述IGBT驱动器中的控制输出信号的器件输出抑制共模干扰信号、以使所述IGBT驱动器的输出电平不翻转。
4.根据权利要求1-3任一项所述的IGBT驱动器的抑制共模干扰电路，其特征在于，所述电流检测单元，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一运算放大器；
所述第一电阻设置于所述电流检测单元的输入端负极与所述第一运算放大器的反相输入端之间；
所述第二电阻设置于所述电流检测单元的输入端正极与所述第一运算放大器的同相输入端相连；
所述第一运算放大器的同相输入端通过所述第三电阻接收比较阈值；
所述第四电阻设置于所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端之间；
所述第一运算放大器的输出端作为所述电流检测单元的输出端。
5.一种IGBT驱动器的抑制共模干扰方法，其特征在于，适用于权利要求1-4中任意一项所述电路，包括：
采集所述IGBT驱动器中隔离单元工作时两个高阻抗输入引脚的电流；其中，所述高阻抗输入引脚为所述IGBT驱动器中控制输出信号的器件的输入引脚；
判断两个所述高阻抗输入引脚的电流方向是否相同，若相同则判定两个高阻抗输入引脚的电流互为共模电流；
若两个所述高阻抗输入引脚的电流为互为共模电流，则控制所述IGBT驱动器执行抑制共模干扰动作，以避免所述IGBT驱动器的输出端所连接的开关器件受到共模干扰电流的影响；其中，抑制共模干扰动作用于限制所述IGBT驱动器的输出端所连接的开关器件的开关动作。
6.根据权利要求5所述的IGBT驱动器的抑制共模干扰方法，其特征在于，还包括：
若不相同，则判定两个高阻抗输入引脚的电流互为差模电流。
7.根据权利要求5所述的IGBT驱动器的抑制共模干扰方法，其特征在于，所述输出信号为输出电平；
所述抑制共模干扰动作包括：所述IGBT驱动器的输出电平不翻转。
8.根据权利要求5所述的IGBT驱动器的抑制共模干扰方法，其特征在于，所述抑制共模干扰动作包括：触发所述IGBT驱动器的输出端所连接的开关器件降低开关速度。
9.一种IGBT驱动器，其特征在于，包括：电源单元、隔离单元和如权利要求1-4任一项所述的抑制共模干扰电路；
所述电源单元的输出端与所述隔离单元的输入端相连；
所述隔离单元的输出端直接或间接与所述IGBT驱动器的输出端相连；
所述抑制共模干扰电路与所述隔离单元的输出端相连，或者，所述抑制共模干扰电路设置于所述隔离单元的原副边之间。
10.根据权利要求9所述的IGBT驱动器，其特征在于，所述隔离单元为光耦隔离器、磁耦隔离器、容耦隔离器和脉冲变压器中的一种。
11.根据权利要求9所述的IGBT驱动器，其特征在于，所述隔离单元为脉冲变压器；所述电源单元为逆变电路；所述IGBT驱动器还包括：输出电平控制单元；
所述脉冲变压器的原边绕组与所述逆变电路的交流侧相连；
所述脉冲变压器的副边绕组的两端分别通过所述抑制共模干扰电路中的相应电流检测电阻，与所述输出电平控制单元的输入端相连；
所述输出电平控制单元的输出端作为所述IGBT驱动器的输出端。
12.根据权利要求11所述的IGBT驱动器，其特征在于，所述输出电平控制单元包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一开关管、第二开关管和第二运算放大器；
所述第五电阻设置于所述输出电平控制单元的输入端与所述第二运算放大器的反相输入端之间；
所述第一开关管的一端与所述第六电阻的一端相连；
所述第二开关管的一端与所述第七电阻一端相连；
所述第六电阻的另一端和所述第七电阻的另一端均与所述第二运算放大器的反相输入端相连；
所述第二运算放大器的同相输入端接收相应的比较阈值；
所述第一开关管的控制端和所述第二开关管的控制端与所述第二运算放大器的输出端相连。
13.根据权利要求9所述的IGBT驱动器，其特征在于，所述隔离单元为光耦隔离器；所述电源单元包括：电源电阻；
所述光耦隔离器的发光二极管与受光二极管之间设置有屏蔽层；
所述发光二极管的阳极通过所述电源电阻与电源的正极相连；
所述发光二极管的阴极与所述电源的负极相连；
所述受光二极管的阳极通过所述抑制共模干扰电路中的一个电流检测电阻，与所述光耦隔离器的差分放大器的一端相连；
所述受光二极管的阴极通过所述抑制共模干扰电路中的另一个电流检测电阻，与所述差分放大器的另一端相连；
所述差分放大器的输出端作为所述IGBT驱动器的输出端；
所述差分放大器由外部电源供电，所述外部电源与所述差分放大器的输出端之间，设置有供电电阻。
CN202110853850.6A 2021-07-28 2021-07-28 一种igbt驱动器及其抑制共模干扰方法和电路 Active CN113315495B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110853850.6A CN113315495B (zh) 2021-07-28 2021-07-28 一种igbt驱动器及其抑制共模干扰方法和电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110853850.6A CN113315495B (zh) 2021-07-28 2021-07-28 一种igbt驱动器及其抑制共模干扰方法和电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113315495A CN113315495A (zh) 2021-08-27
CN113315495B true CN113315495B (zh) 2021-11-16

Family

ID=77381577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110853850.6A Active CN113315495B (zh) 2021-07-28 2021-07-28 一种igbt驱动器及其抑制共模干扰方法和电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113315495B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230268858A1 (en) * 2022-02-23 2023-08-24 Hamilton Sundstrand Corporation Parasitic immune isolated drive
CN115580375B (zh) * 2022-12-09 2023-02-17 杭州飞仕得科技股份有限公司 一种信号传输电路以及控制方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201328070Y (zh) * 2008-11-28 2009-10-14 深圳市易驱变频技术有限公司 一种基于普通光耦合器的智能化功率模块驱动电路
CN107819461B (zh) * 2017-09-29 2021-02-12 杭州飞仕得科技有限公司 一种数控有源的igbt驱动电路
CN210273822U (zh) * 2019-08-21 2020-04-07 江门嘉权科技信息咨询有限公司 一种高效安全抗干扰的igbt驱动电路
CN112130050B (zh) * 2020-11-19 2021-03-23 杭州飞仕得科技有限公司 一种igbt退饱和故障的检测装置
CN112187220B (zh) * 2020-11-27 2021-03-09 杭州飞仕得科技有限公司 一种半导体驱动电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN113315495A (zh) 2021-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113315495B (zh) 一种igbt驱动器及其抑制共模干扰方法和电路
WO2018101053A1 (ja) 漏電検出装置
CN106961272B (zh) 用于光隔离器仿真的共模瞬态抗扰性电路
DK174717B1 (da) Motorstyring indeholdende et elektronisk kredsløb til beskyttelse mod inrushstrømme
US8928307B2 (en) Signal detection circuit, method and system
EP3108581B1 (en) Switch controller with validation circuit for improved noise immunity
JPS63167629A (ja) 差電流保護開閉器
Redouté et al. An EMI resisting LIN driver in 0.35-micron high-voltage CMOS
CN103780098A (zh) 输出电压反馈电路、隔离式变换器和用于其的集成电路
CN203870152U (zh) 电流饱和检测与箝位电路
CN208707289U (zh) 一种电源保护电路及车载电源保护装置
US20210006235A1 (en) Compensation Filter and Method for Activating a Compensation Filter
KR20090093891A (ko) 전력용 반도체 스위치의 드라이버 내의 신호 전압 전송을 위한 회로 및 방법
JP7327269B2 (ja) ゲート駆動装置および複合ゲート駆動装置
CN110783888A (zh) 一种漏电保护器电路、芯片及其漏电保护系统
CN108270210A (zh) 电源开关装置
CN209982379U (zh) 一种控制电路
CN211183382U (zh) 一种漏电保护器电路、芯片及其漏电保护系统
CN212649442U (zh) 隔离式数字信号输出电路及可编程逻辑控制器
CN113595368B (zh) 高压变频器、igbt隔离驱动器及其共模抑制电路
CN107546986B (zh) 沿面放电元件驱动用电源电路
US11451202B2 (en) Signal output circuit
CN215493981U (zh) 一种开关装置的状态检测电路
US8890637B2 (en) Automatic termination circuit and method
CN113285607B (zh) 一种隔离电源电路、隔离电源的控制方法与隔离电源

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: 311100 Floor 2, Building 1, No. 96, Longchuanwu Road, Donghu Street, Linping District, Hangzhou, Zhejiang

Patentee after: Hangzhou Feishide Technology Co.,Ltd.

Address before: 311100 2 / F, building 1, No. 96, longchuanwu Road, Donghu street, Yuhang District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Patentee before: HANGZHOU FIRSTACK TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address