CN201499099U

CN201499099U - 一种可负压关断的igbt变压器驱动电路

Info

Publication number: CN201499099U
Application number: CN2009203096674U
Authority: CN
Inventors: 林育超; 范结义
Original assignee: Xiamen Hongfa Electroacoustic Co Ltd
Current assignee: Xiamen Hongfa Electroacoustic Co Ltd
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2019-09-04

Abstract

本实用新型公开了一种可负压关断的IGBT变压器驱动电路，包括一变压器、一第一MOS管、一第一稳压管、一驱动器；第一MOS管、第一稳压管和驱动器依着变压器的正输出端指向负输出端的方向串接在变压器的次级回路中；在第一MOS管的漏极与变压器的负输出端之间接有由第一电阻、第一二极管和第一电容构成的串联支路；驱动器包括第二MOS管、第三MOS管和第二电容；第二MOS管的栅极接第一MOS管的漏极，源极接第一二极管的负极，漏极接第三MOS管的栅极；第三MOS管的漏极连接第二电容后作为驱动器的第一输出端，第三MOS管的源极作为驱动器的第二输出端并与变压器的负输出端相连接。本实用新型不仅可以很好地实现快速关断，而且能够提供负压偏置。

Description

一种可负压关断的IGBT变压器驱动电路

技术领域

本实用新型涉及一种IGBT的栅极驱动电路，特别是涉及一种可负压关断的IGBT变压器驱动电路。

背景技术

IGBT的栅极驱动主要有两种方式：专用IC驱动和变压器驱动。专用IC驱动通常采用光耦和其它一些外围电路组成。专用IC驱动的优点是容易使用，带一定的保护功能(如短路保护)，能实现负压快速关断，降低开关损坏；缺点是成本高，需要多路电源。而变压器驱动主要是由变压器及其一些外围电路组成。变压器驱动的特点是需要的电源少，成本低，结构简单；缺点是不具备保护功能，而且目前使用的变压器电路都无法很好的实现负压快速关断。

图1为现有的一种变压器驱动电路，该驱动电路主要包括变压器TM11、二极管D11和三级管V11；二极管D11和三级管V11串接在变压器TM11的次级回路中，三级管V11的发射极接IGBT的栅极，三极管V11的集电极接IGBT的发射极。该驱动电路在关断时无法为IGBT的栅极提供负压偏置，使IGBT容易受到外界的干扰而发生误动作，从而可能导致上下桥同时导通而损坏IGBT。

图2为现有的另一种变压器驱动电路，该驱动电路主要包括变压器TM21、MOS管Q21、二极管D21和电阻R23；MOS管Q21、二极管D21和电阻R23串接在变压器TM21的次级回路中；二极管D21的两端并联一电阻R22；电阻R23并联一电容C21。该驱动电路虽然在关断时能提供IGBT栅极的负压偏置，但是由于关断时电流需要流过变压器TM21，而变压器TM21的电感会阻碍关断电流的增加，从而导致IGBT无法快速关断，并最终导致关断损耗增加。

图3为现有的又一种变压器驱动电路，该驱动电路主要包括变压器TM31、二极管D31、二极管D32、稳压管D33、二极管D34、电阻R31、电容C31和复合晶体管；复合晶体管由三极管V31和三极管V32构成；二极管D31、二极管D34和复合晶体管串接在变压器TM31的次级回路中；电阻R31、二极管D32和稳压管D33构成二极管D31的负极与变压器TM31的负输出端之间的串接支路；电容C31与稳压管D33相并联。该驱动电路虽然可以实现快速关断，也能为栅极提供负压偏置，但是由于电容C31和栅极是串联的关系，因此电容C31会分掉变压器TM31输出的一部分电压，导致栅极上的电压下降。大多数情况下，变压器TM31的输出电压是±15V，由于电容C31分掉了一部分电压，导致栅极上的电压减小，使得该电路不能很好地应用在需要15V驱动的IGBT上。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种可负压关断的IGBT变压器驱动电路，它不仅可以很好地实现快速关断，而且能够提供负压偏置，并能弥补现有的几种变压器驱动电路的不足之处。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可负压关断的IGBT变压器驱动电路，包括一变压器、一第一MOS管、一第一稳压管、一驱动器；第一MOS管、第一稳压管和驱动器依着变压器的正输出端指向负输出端的方向串接在变压器的次级回路中；该驱动器设有用来连接IGBT的栅极的第一输出端和用来连接IGBT的发射极的第二输出端；在第一MOS管的漏极与变压器的负输出端之间接有由第一电阻和第一二极管构成的串联支路；在所述串联支路中还串接有一第一电容，该第一电容的一端与第一二极管的负极相连接，第一电容的另一端与变压器的负输出端相连接；所述的驱动器包括第二MOS管、第三MOS管和第二电容；第二MOS管的栅极与第一MOS管的漏极相连接，第二MOS管的源极与第一二极管的负极相连接，第二MOS管的漏极与第三MOS管的栅极相连接，第三MOS管的漏极连接第二电容后作为驱动器的第一输出端，第三MOS管的源极作为驱动器的第二输出端并与变压器的负输出端相连接。

所述的第一稳压管与驱动器之间还接有第二电阻，第一稳压管的负极端与第一MOS管的漏极相连接，第一稳压管的正极端与第二电阻的一端相连接，第二电阻的另一端与第二电容相连接。

所述的驱动器还包括第三电阻，该第三电阻的一端与第三MOS管的源极相连接，该第三电阻的另一端作为驱动器的第二输出端并与变压器的负输出端相连接。

本实用新型的一种可负压关断的IGBT变压器驱动电路，当变压器输出为-15V时，变压器的输出电压通过第二电阻、第一稳压管、第一MOS管内的二极管给IGBT提供一个负压偏置，并同时通过第三电阻、第三MOS管内的二极管给第二电容充电，第二电容的充电电压为变压器的输出电压扣除第一稳压管的反向击穿电压、第一MOS管内的二极管压降和第二MOS管内的二极管压降之后的电压。

当变压器的输出电压从-15V变到0V时，由于第一MOS管处于关断状态，因此IGBT的栅极电压继续保持负压状态。

当变压器的输出电压从0V变为+15V时，第一MOS管导通，电压通过第一MOS管、第一稳压管、第二电阻给IGBT的栅极充电，从而使被驱动的IGBT导通；同时输出电压通过第一电阻、第一二极管给第一电容充电。此时第三MOS管处于关断状态，第二电容的电压保持不变。

当变压器的输出电压从+15V变为0V时，第二MOS管导通，第一电容的电压通过第二MOS管加在第三MOS管的栅极上，使第三MOS管导通。第二电容的电压通过第三MOS管和第三电阻加在IGBT的栅极上，使IGBT快速关断，并在关断后为IGBT的栅极提供一个负压偏置，以提高IGBT的抗干扰能力。

本实用新型的有益效果是：由于采用了在所述串联支路中还串接有一第一电容，该第一电容的一端与第一二极管的负极相连接，第一电容的另一端与变压器的负输出端相连接；所述的驱动器包括第二MOS管、第三MOS管和第二电容；第二MOS管的栅极与第一MOS管的漏极相连接，第二MOS管的源极与第一二极管的负极相连接，第二MOS管的漏极与第三MOS管的栅极相连接，第三MOS管的漏极连接第二电容后作为驱动器的第一输出端，第三MOS管的源极作为驱动器的第二输出端并与变压器的负输出端相连接。本实用新型可以很好地实现快速关断，而且能够提供负压偏置；一是无需更改变压器的输入信号、电压大小及匝数比，即可直接替换现有的变压器驱动电路，直接驱动IGBT；二是选择不同的反向击穿电压的第一稳压管，能得到在很宽范围内(-2V～-14V)的任意负压偏置，且不会对正向驱动电压有任何影响；三是调节第二电阻和第三电阻的阻值，可以很简单的控制IGBT的开关速度。此外，把该驱动电路应用于国内某IGBT逆变电焊机上(该电焊机的驱动采用图2所示的变压器驱动电路)，在其它电路都不改变的情况下，该电焊机连续满负载工作的过温保护时间延长了15％，即从中降低了IGBT的损耗，并提高了电焊机的整机可靠性。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种可负压关断的IGBT变压器驱动电路不局限于实施例。

附图说明

图1是现有的一种变压器驱动电路的电路图。

图2是现有的另一种变压器驱动电路的电路图。

图3是现有的又一种变压器驱动电路的电路图。

图4是实施例本实用新型的电路图。

具体实施方式

实施例，参见图4所示，本实用新型的一种可负压关断的IGBT变压器驱动电路，包括一变压器TM、一第一MOS管Q1、一第一稳压管V1、一驱动器；第一MOS管Q1、第一稳压管V1和驱动器依着变压器TM的正输出端指向负输出端的方向串接在变压器TM的次级回路中；该驱动器设有用来连接IGBT的栅极G的第一输出端和用来连接IGBT的发射极E的第二输出端；在第一MOS管Q1的漏极与变压器TM的负输出端之间接有由第一电阻R1和第一二极管D1构成的串联支路；在所述串联支路中还串接有一第一电容C1，该第一电容C1的一端与第一二极管D1的负极相连接，第一电容C1的另一端与变压器TM的负输出端相连接；所述的驱动器包括第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第二电容C2；第二MOS管Q2的栅极与第一MOS管Q1的漏极相连接，第二MOS管Q2的源极与第一二极管D1的负极相连接，第二MOS管Q2的漏极与第三MOS管Q3的栅极相连接，第三MOS管Q3的漏极连接第二电容C2后作为驱动器的第一输出端，第三MOS管Q3的源极作为驱动器的第二输出端并与变压器TM的负输出端相连接。

其中，

第一稳压管V1与驱动器之间还接有第二电阻R2，第一稳压管V1的负极端与第一MOS管Q1的漏极相连接，第一稳压管V1的正极端与第二电阻R2的一端相连接，第二电阻R2的另一端与第二电容C2相连接；

驱动器还包括第三电阻R3，该第三电阻R3的一端与第三MOS管Q3的源极相连接，该第三电阻R3的另一端作为驱动器的第二输出端并与变压器TM的负输出端相连接；

该驱动电路中还包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第三电容C3、第二稳压管V2和第三稳压管V3，其中第四电阻R4接在第一MOS管Q1的栅极与变压器TM的负输出端之间；第五电阻R5接在第二MOS管Q2的栅极与第一稳压管V1的负极端之间；第六电阻R6接在第三MOS管Q3的栅极与变压器TM的负输出端之间；第七电阻R7和第三电容C3并联，且该并联支路的两端分别接IGBT的栅极G和发射极E；第二稳压管V2的负极接IGBT的栅极G，正极接第三稳压管V3的正极，且第三稳压管V3的负极接IGBT的集电极E。

这里，第二电容C2的电容值远大于第三电容C3和IGBT栅极电容值之和；第二电阻R2和第三电阻R6的电阻值可以调节。

本实用新型的一种可负压关断的IGBT变压器驱动电路，当变压器TM输出为-15V时，变压器TM的输出电压通过第二电阻R2、第一稳压管V1、第一MOS管Q1内的二极管给IGBT提供一个负压偏置，并同时通过第三电阻R3、第三MOS管Q3内的二极管给第二电容C2充电；第二电容C2的充电电压为变压器TM的输出电压扣除第一稳压管V1的反向击穿电压、第一MOS管Q1内的二极管压降和第二MOS管Q2内的二极管压降之后的电压。

当变压器TM的输出电压从-15V变到0V时，由于第一MOS管Q1处于关断状态，因此IGBT栅极G的电压继续保持负压状态。

当变压器TM的输出电压从0V变为+15V时，第一MOS管Q1导通，输出电压通过第一MOS管Q1、第一稳压管V1、第二电阻R2给IGBT的栅极G充电，从而使被驱动的IGBT导通。同时输出电压通过第一电阻R1、第一二极管D1给第一电容C1充电。此时第三MOS管Q3处于关断状态，第二电容C2的电压保持不变。

当变压器TM的输出电压从+15V变为0V时，第二MOS管Q2导通，第一电容C1的电压通过第二MOS管Q2加在第三MOS管Q3的栅极上，使第三MOS管Q3导通。第二电容C2的电压通过第三MOS管Q3和第三电阻R3加在IGBT的栅极G上，使IGBT快速关断，并在关断后为IGBT的栅极提供一个负压偏置，以提高IGBT的抗干扰能力。

上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种可负压关断的IGBT变压器驱动电路，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围。

Claims

1.一种可负压关断的IGBT变压器驱动电路，包括一变压器、一第一MOS管、一第一稳压管、一驱动器；第一MOS管、第一稳压管和驱动器依着变压器的正输出端指向负输出端的方向串接在变压器的次级回路中；该驱动器设有用来连接IGBT的栅极的第一输出端和用来连接IGBT的发射极的第二输出端；在第一MOS管的漏极与变压器的负输出端之间接有由第一电阻和第一二极管构成的串联支路；其特征在于：在所述串联支路中还串接有一第一电容，该第一电容的一端与第一二极管的负极相连接，第一电容的另一端与变压器的负输出端相连接；所述的驱动器包括第二MOS管、第三MOS管和第二电容；第二MOS管的栅极与第一MOS管的漏极相连接，第二MOS管的源极与第一二极管的负极相连接，第二MOS管的漏极与第三MOS管的栅极相连接，第三MOS管的漏极连接第二电容后作为驱动器的第一输出端，第三MOS管的源极作为驱动器的第二输出端并与变压器的负输出端相连接。

2.根据权利要求1所述的可负压关断的IGBT变压器驱动电路，其特征在于：所述的第一稳压管与驱动器之间还接有第二电阻，第一稳压管的负极端与第一MOS管的漏极相连接，第一稳压管的正极端与第二电阻的一端相连接，第二电阻的另一端与第二电容相连接。

3.根据权利要求1或2所述的可负压关断的IGBT变压器驱动电路，其特征在于：所述的驱动器还包括第三电阻，该第三电阻的一端与第三MOS管的源极相连接，该第三电阻的另一端作为驱动器的第二输出端并与变压器的负输出端相连接。