CN201536319U - 一种igbt驱动电源电路 - Google Patents
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Abstract
一种IGBT驱动电源电路，其特征在于：包括脉冲发生电路、控制器、峰值电流采样电路、驱动变压器和正反激变换输出电路、输出电容滤波电路，其中，控制器的Tcapa脚连接有一RC电路作为脉冲发生电路，控制器的VCC脚和ipk脚之间连接有一采样电阻作为峰值电流采样电路，变压器(T3)原边连接到控制器，变压器(T3)副边作为正负脉冲信号输出端连接到正反激变换输出电路和输出电容滤波电路。本实用新型提供的IGBT驱动电源电路，结构简单，控制方便，原负方隔离，可以方便的实现多路输出，并且输出电压和脉动电流指标相比反激变换器得到优化。
Description
技术领域
本实用新型涉绝缘栅双晶体管(IGBT)驱动电源领域，具体是一种应用正反激变换器实现的IGBT驱动电源电路。
背景技术
IGBT逆变器驱动电源最初大都采用线性电源供电，线性电源的源供电来自工频变压器，由于在逆变系统中需要多路独立电源，尤其是三相半桥逆变器有6只IGBT组成，需要12路独立电源，这样工频变压器的体积重量很大，并且系统的可维护性降低。
近来，开关电源在各行业中得到广泛应用，在IGBT驱动电源中，以UC3844为主要控制芯片的反激变换为主流。反激变换器的主要工作原理是：MOS管开通时，变压器原边储存能量，关断时，将储存的能量传送到变压器副边，经电容滤波后得到所需要的电压，反激变换器不需要额外滤波电感，简化电路拓扑，故得到广泛应用。
但是反激变换只在开关管关断期间才向副方传送能量，上电过程中电压建立过程比较慢，输出电压纹波较大，会对IGBT的开关瞬态损耗有一定的影响。
发明内容
针对上述反激变换器带来的问题，本实用新型提供了一种采用正、反激DC-DC变换拓扑结构实现的结构简单、控制方便、驱动电源周边元器件少、输出电压波纹小、稳定性好的IGBT驱动电源电路。
一种IGBT驱动电源电路，包括脉冲发生电路、控制器、峰值电流采样电路、驱动变压器和正反激变换输出电路、输出电容滤波电路，其中，控制器的Tcapa脚连接有一RC电路作为脉冲发生电路，控制器的VCC脚和ipk脚之间连接有一采样电阻作为峰值电流采样电路，变压器T 3原边连接到控制器，变压器T3副边作为正负脉冲信号输出端连接到正反激变换输出电路和输出电容滤波电路。
上述IGBT驱动电源电路需要外部提供一路电源，对一般控制器来说为17V电源即可，在给控制器供电的同时，给功率变换电路的开关电路提供15V电源输入，经控制器在变压器原边得到电脉冲信号，并可以传输给副边。
脉冲发生电路形成脉冲宽度固定的脉冲信号，驱动变压器和正反激变换输出电路将功率电路产生的正负电信号转化为所需要的电信号，峰值电流采样电路采集功率管的峰值电流并将其传输到控制器内部，控制脉冲宽度的给定。
具体来说，脉冲发生电路是这样的：利用控制器内部的震荡器和外部链接的RC电路产生恒定脉宽恒定频率的脉冲，组成脉冲发生电路，RC参数的选取根据控制器来决定。
峰值采样电路其功能体现为：(1)电路启动瞬间，后面的正激变换器工作时，由于没有输出滤波电感，可能会造成电容充电电流过大，造成控制器内部的集成MOS管承受过电流而发生损坏。(2)负载短路异常保护，当输出异常情况下停止脉冲输出。
上述的正反激变换输出电路是这样的：包括四个二极管，二极管V21和二极管V23串联作为一组，二极管V22和二极管V24串联作为一组，两组并联，即二极管V21和二极管V22的负极连接作为一输出端、二极管V23和二极管V24的正极连接作为另一输出端；变压器T3副边分别连接到二极管V21和二极管V23之间、二极管V22和二极管V24之间。
驱动变压器和正反激变换输出电路实现预期输出，工作过程可以分解为两个阶段：(1)正激变换器工作，此时控制器内部集成的MOS开通，驱动变压器的异名端为正，变压器副边的两个异名端的感应电压也为正，因为供电电压为17V，输出电压稳定值为±15V，所以二极管V21和V24导通，通过输出电容滤波得到正负脉冲输出。变压器的励磁电感正向磁化，存储能量，为下面的反激变换器工作准备。(2)反激变换器工作，此时控制器内部集成的MOS关断，前阶段储存在励磁电感上的能量释放，为维持原边励磁电感电流的方向保持不变，在变压器的副边上产生反向感生电动势，副边绕组同名端为正，这样V22和V23导通，通过输出电容滤波得到正负脉冲输出。此阶段变压器励磁电感上的能量释放。
上述变压器副边设置有中性抽头，副边可以得到正负脉冲信号，正脉冲信号经整流滤波得到+15V电压，负脉冲信号经整流滤波得到-15V脉冲电压，提供给IGBT驱动电路。
上述输出电容滤波电路为：串联连接有电容C25和电容C26作为一组、串联连接有二极管V29和二极管V30作为一组、串联连接有电容C29和电容C30作为一组，三组并联连接，即电容C25的正极、二极管V29的负极、电容C29的一极相互连接作为一输出端，电容C26的负极、二极管V30的正极、电容C30的一极相互连接作为另一输出端；电容C25和电容C26之间接地，二极管V29和二极管V30之间接地，电容C29和电容C30之间接地。
这样，本电路没有输出电压反馈，采用固定占空比驱动，为保证不同负载情况下固定占空比能产生恒定电压输出，正反激变换器的原边励磁电感应该工作于连续状态下。
本实用新型提供的IGBT驱动电源电路，结构简单，控制方便，原负方隔离，可以方便的实现多路输出，并且输出电压和脉动电流指标相比反激变换器得到优化，相比于原有的反激变换器具有上电过程中电压建立过程快、输出电压波纹小的优点。反激变换的特点：只在开关管关断期间才向副方传送能量，输出电压纹波较大。正激变换器只在开关管开通期间向副方传送能量，但由于有较大的输出滤波电感，输出电压纹波较反激变换器要小一些。而正反激组合DC-DC变换器综合了二者的优点，并且在开关管开通和关断期间都可以向副方传递能量，提高了变换器的功率密度。
附图说明
图1是本实用新型实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面以非限定性的实施例来进一步解释、说明本技术方案。
一种IGBT驱动电源电路，如图1所示，包括脉冲发生电路、控制器、峰值电流采样电路、驱动变压器和正反激变换输出电路、输出电容滤波电路。
控制器采用MC33163型号，只应用内部的集成MOS和峰值保护电路，反馈误差放大器及其他电路都不应用，需要外部提供一路17V电源。
其中，控制器的Tcapa脚(即6脚)连接有一RC电路作为脉冲发生电路，即并联有一电容C1和电阻R1，其参数根据芯片选取。
控制器的VCC脚(即7脚)和ipk脚(即8脚)之间连接有一采样电阻R2作为峰值电流采样电路。
变压器T3原边连接到控制器，连接方式如图1所示，变压器T3副边作为正负脉冲信号输出端连接到正反激变换输出电路和输出电容滤波电路。
正反激变换输出电路是这样的：包括四个二极管，二极管V21和二极管V23串联作为一组，二极管V22和二极管V24串联作为一组，两组并联，即二极管V21和二极管V22的负极连接作为一输出端、二极管V23和二极管V24的正极连接作为另一输出端；变压器T3副边分别连接到二极管V21和二极管V23之间、二极管V22和二极管V24之间。
驱动变压器和正反激变换输出电路实现预期输出，工作过程可以分解为两个阶段：(1)正激变换器工作，此时控制器内部集成的MOS开通，驱动变压器的异名端为正，变压器副边的两个异名端的感应电压也为正，因为供电电压为17V，输出电压稳定值为±15V，所以二极管V21和V24导通，通过输出电容滤波得到正负脉冲输出。变压器的励磁电感正向磁化，存储能量，为下面的反激变换器工作准备。(2)反激变换器工作，此时控制器内部集成的MOS关断，前阶段储存在励磁电感上的能量释放，为维持原边励磁电感电流的方向保持不变，在变压器的副边上产生反向感生电动势，副边绕组同名端为正，这样V22和V23导通，通过输出电容滤波得到正负脉冲输出。此阶段变压器励磁电感上的能量释放。
上述变压器副边设置有中性抽头，副边可以得到正负脉冲信号，正脉冲信号经整流滤波得到+15V电压，负脉冲信号经整流滤波得到-15V脉冲电压，提供给IGBT驱动电路。
输出电容滤波电路为：串联连接有电容C25和电容C26作为一组、串联连接有二极管V29和二极管V30作为一组、串联连接有电容C29和电容C30作为一组，三组并联连接，即电容C25的正极、二极管V29的负极、电容C29的一极相互连接作为一输出端VCC3+，电容C26的负极、二极管V30的正极、电容C30的一极相互连接作为另一输出端VCC3-；电容C25和电容C26之间接地，二极管V29和二极管V30之间接地，电容C29和电容C30之间接地。
驱动变压器和正反激变换输出电路中二极管V21和二极管V22的负极的输出端连接到输出电容滤波的二极管C25的正极，二极管V23和二极管V24的正极的输出端连接到输出电容滤波的二极管C26的负极。
Claims (4)
1.一种IGBT驱动电源电路，其特征在于：包括脉冲发生电路、控制器MC33163、峰值电流采样电路、驱动变压器和正反激变换输出电路、输出电容滤波电路，其中，控制器MC33163的Tcapa脚连接有一RC电路作为脉冲发生电路，控制器MC33163的VCC脚和ipk脚之间连接有一采样电阻作为峰值电流采样电路，变压器(T3)原边连接到控制器，变压器(T3)副边作为正负脉冲信号输出端连接到正反激变换输出电路和输出电容滤波电路。
2.根据权利要求1所述的IGBT驱动电源电路，其特征在于：所述正反激变换输出电路是这样的：包括四个二极管，二极管(V21)和二极管(V23)串联作为一组，二极管(V22)和二极管(V24)串联作为一组，两组并联，即二极管(V21)和二极管(V22)的负极连接作为一输出端、二极管(V23)和二极管(V24)的正极连接作为另一输出端；变压器(T3)副边分别连接到二极管(V21)和二极管(V23)之间、二极管(V22)和二极管(V24)之间。
3.根据权利要求1或2所述的IGBT驱动电源电路，其特征在于：所述变压器副边设置有中性抽头。
4.根据权利要求1或2所述的IGBT驱动电源电路，其特征在于：所述输出电容滤波电路为：串联连接有电容(C25)和电容(C26)作为一组、串联连接有二极管(V29)和二极管(V30)作为一组、串联连接有电容(C29)和电容(C30)作为一组，三组并联连接，即电容(C25)的正极、二极管(V29)的负极、电容(C29)的一极相互连接作为一输出端，电容(C26)的负极、二极管(V30)的正极、电容(C30)的一极相互连接作为另一输出端；电容(C25)和电容(C26)之间接地，二极管(V29)和二极管(V30)之间接地，电容(C29)和电容(C30)之间接地。
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