CN201854175U - 具有自锁功能的绝缘栅双极晶体管驱动模块 - Google Patents

Abstract

具有自锁功能的绝缘栅双极晶体管驱动模块，包括光耦、接口电路和驱动电路，驱动电路包括门关断电路、放大隔离电路、定时复位电路、锁存电路和检测电路，门关断电路、放大隔离电路、定时复位电路和锁存电路分别与接口电路相连接，锁存电路与检测电路相连接，门关断电路还与放大隔离电路相连接。本实用新型驱动模块在过流保护时能够自锁，能在-55℃～125℃的温度范围内工作，且体积较小。

Description

具有自锁功能的绝缘栅双极晶体管驱动模块

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，涉及一种具有自锁功能的绝缘栅双极晶体管驱动模块。

背景技术

绝缘栅双极晶体管（IGBT）驱动模块的过流保护通常无自锁功能，过流保护时，只具有当前脉冲软关断功能，而不是完全关闭；如果存在过流，只能将正常的驱动信号变成一系列降幅脉冲，导致器件在过流状态下连续工作，而连续工作可能导致器件损坏。这就要求过流检测时，防误触发和保证软关断后，能自动锁定过流信号，并终止其输出；现有的IGBT驱动模块无法满足该要求，同时,常规IGBT驱动模块使用的集成电路多为塑封产品或陶瓷封装产品，电阻、电容、二极管、三极管、稳压管多为直插或贴片元器件，使得驱动电路模块的体积较大，模块的工作温度范围较低窄，只有-40℃～85℃，无法满足某些特殊用途的要求。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种具有自锁功能的绝缘栅双极晶体管驱动模块，在过流保护时能够自锁，而且能在较宽的温度范围内工作。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是，具有自锁功能的绝缘栅双极晶体管驱动模块，包括光耦1、接口电路2和驱动电路，驱动电路包括门关断电路3、放大隔离电路4、定时复位电路5、锁存电路6和检测电路7，门关断电路3、放大隔离电路4、定时复位电路5和锁存电路6分别与接口电路2相连接，锁存电路6与检测电路7相连接，门关断电路3还与放大隔离电路4相连接。

本实用新型驱动模块采用放大隔离电路、定时复位电路、检测电路、锁存电路和门关断电路，通过自检，确定电压正常输出或输出关断，实现了过流保护时的可靠关断、自锁功能，避免了器件的损坏。采用集成电路芯片作为比较器，缩小了体积。同时，能在 -55℃～125℃的温度范围内工作。

附图说明

图1是本实用新型驱动模块的结构示意图。

图2是本实用新型驱动模块中驱动电路的结构示意图。

图1中，1.光耦，2.接口电路，3.门关断电路，4.放大隔离电路，5.定时复位电路，6.锁存电路，7.检测电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型驱动模块的结构，包括依次相连接的光耦1、接口电路2和放大隔离电路4，接口电路2还分别与门关断电路3、锁存电路6和定时复位电路5相连接，门关断电路3与放大隔离电路4相连接，锁存电路6分别与定时复位电路5和检测电路7相连接；门关断电路3、放大隔离电路4、定时复位电路5、锁存电路6和检测电路7构成驱动电路。

本实用新型驱动模块中驱动电路的结构，如图2所示，包括第一光耦IC1，第一光耦IC1中发光二极管的正极与第三电阻R3的一端相连接，第三电阻R3的另一端接正输入信号Vin+，第一光耦IC1中发光二极管的负极接负输入信号Vin-，第一光耦IC1中三极管的基极分别与第七电阻R7的一端、第二电容C2的一端、第一电阻R1的一端、第一稳压管VD1的负极和第八电阻R8的一端相连接，第一光耦IC1中三极管的集电极分别与第七电阻R7的另一端和比较器IC2的4脚相连接，第一光耦IC1中三极管的发射极分别与第二电容C2的另一端、第一稳压管VD1的正极、第十电阻R10的一端和第三电容C3的一端相连接；第一电阻R1的另一端接正电源VCC，第八电阻R8的另一端分别与第十电阻R10的另一端、第三电容C3的另一端和比较器IC2的5脚相连接。比较器IC2的2脚分别与第二电阻R2的一端、第二二极管D2的正极、第三三极管Q3的基极、第三二极管D3的负极和第二三极管Q2的基极相连接，第二电阻R2的另一端和比较器IC2的3脚接正电源VCC，比较器IC2的12脚接负电源VEE；第二三极管Q2的发射极分别与第三二极管D3的正极和第四三极管Q4的基极相连接，第二三极管Q2的集电极分别与正电源VCC和第四三极管Q4的集电极相连接；第三三极管Q3的集电极与第五三极管Q5的集电极、第四三极管Q4的发射极和信号输出端Vout相连接，第五三极管Q5的基极分别与第三三极管Q3的发射极和第二十二电阻R22的一端相连接，第二十二电阻R22的另一端与第五三极管Q5的发射极相连接。

第二二极管D2的负极分别与第十二电阻R12的一端、第一三极管Q1的发射极、第十九电阻R19的一端和第一二极管D1的正极相连接，第十二电阻R12的另一端与第四电容C4的一端相连接，第四电容C4的另一端接负电源VEE。第一三极管Q1的集电极接正电源VCC。

第一二极管D1的负极与第五电阻R5的一端相连接，第五电阻R5的另一端分别与第一电容C1的一端、第六电阻R6的一端和比较器IC2的7脚相连接，第一电容C1的另一端和第六电阻R6的另一端分别接负电源VEE。比较器IC2的1脚与第九电阻R9的一端相连接，第九电阻R9的另一端分别与比较器IC2的5脚和比较器IC2的9脚相连接，比较器IC2的14脚分别与第六二极管D6的负极、第十一电阻R11的一端和第二十电阻R20的一端相连接，第十一电阻R11的另一端与第一三极管Q1的基极相连接；第二十电阻R20的另一端分别与第二十一电阻R21的一端、第七三极管Q7的基极、第二稳压管VD2的负极和输出时间调整端DET2相连接；第二十一电阻R21的另一端接正电源VCC；第二稳压管VD2的正极与第七二极管D7的正极相连接，第七二极管D7的负极与第二十三电阻R23一端相接，第二十三电阻R23的另一端与电压监测端DET相连接。第六二极管D6的正极分别与第十三电阻R13的一端、第十四电阻R14的一端、比较器IC2的6脚和比较器IC2的11脚相连接，第十三电阻R13的另一端分别与接正电源VCC，第十四电阻R14的另一端接负电源VEE。

比较器IC2的10脚分别与第十五电阻R15的一端和第十六电阻R16的一端相连接，第十五电阻R15的另一端与第三二极管D4的正极相连接；第四二极管D4的负极、第十九电阻R19的另一端、第六三极管Q6的集电极和第五二极管D5的负极与故障信号输出端Fout相连接，第六三极管Q6的发射极接负电源VEE，第六三极管Q6的基极分别与比较器IC2的13脚和第十七电阻R17的一端相连接，第十七电阻R17的另一端接正电源VCC。第十六电阻R16的另一端与第七三极管Q7的发射极相连接，第七三极管Q7的集电极接正电源VCC。

第五二极管D5的负极与第十八电阻R18的一端相连接，第十八电阻R18的另一端与比较器IC2的8脚相连接。

第三电阻R3、第一光耦IC1、第七电阻R7、第二电容C2、第一稳压管VD1、第一电阻R1、第八电阻R8、第十电阻R10、第三电容C3、比较器IC2、第二电阻R2、第三二极管D3、第二三极管Q2、第四三极管Q4、第三三极管Q3、第五三极管Q5和第二十二电阻R22组成放大隔离电路4。

第一二级管D1、第五电阻R5、第一电容C1、第六电阻R6、第九电阻R9、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第六二级管D6和第2比较器IC2组成定时复位电路5。

第二十三电阻R23、第七二极管D7、第二稳压管VD2、第七三极管Q7、第十六电阻R16、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第四电阻R4、第十五电阻R15、第四二极管D4、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第五二极管D5、第六三极管Q6、第十九电阻R19、第十一电阻R11、第二十电阻R20、第二十一电阻R21和第一三极管Q1共同组成检测电路7与门关断电路3。

第二二极管D2、第十二电阻R12、第四电容C4、第十九电阻R19和第六三极管Q6组成锁存电路6。

第一光耦IC1采用6N137光电耦合器。

比较器IC2 采用LM139集成电路芯片。

本实用新型驱动模块电源接通后，首先进行自检，当检测端输入信号正常时，输出端输出正电电压，驱动IGBT正常工作；当检测端输入信号异常时，模块判定为电路短路，立即通过控制信号将输出关断，使输出端输出低电平，将IGBT的GE两端置于负向偏置，可靠关断；同时，输出故障信号使故障输出端为低电平，从而驱动外接的保护电路工作。延时1～2S后，若检测到输入信号端为高电平时,则驱动电路恢复为原始状态。此电路驱动功率大；内部有定时逻辑短路保护电路，同时具有延时保护特性；具有可靠通断措施（双电源供电）；体积小、工作温度范围宽，精度高、可靠性高等优点。

Claims (4)

1.具有自锁功能的绝缘栅双极晶体管驱动模块，包括光耦（1）、接口电路（2）和驱动电路，其特征在于，所述的驱动电路包括门关断电路（3）、放大隔离电路（4）、定时复位电路（5）、锁存电路（6）和检测电路（7），门关断电路（3）、放大隔离电路（4）、定时复位电路（5）和锁存电路（6）分别与接口电路（2）相连接，锁存电路（6）与检测电路（7）相连接，门关断电路（3）还与放大隔离电路（4）相连接。

2.按照权利要求1所述的驱动模块，其特征在于，所述的驱动电路包括第一光耦（IC1），第一光耦（IC1）中发光二极管的正极与第三电阻（R3）的一端相连接，第三电阻（R3）的另一端接正输入信号，第一光耦（IC1）中发光二极管的负极接负输入信号，第一光耦（IC1）中三极管的基极分别与第七电阻（R7）的一端、第二电容（C2）的一端、第一电阻（R1）的一端、第一稳压管（VD1）的负极和第八电阻（R8）的一端相连接，第一光耦（IC1）中三极管的集电极分别与第七电阻（R7）的另一端和比较器（IC2）的4脚相连接，第一光耦（IC1）中三极管的发射极分别与第二电容（C2）的另一端、第一稳压管（VD1）的正极、第十电阻（R10）的一端和第三电容（C3）的一端相连接；第一电阻（R1）的另一端接正电源，第八电阻（R8）的另一端分别与第十电阻（R10）的另一端、第三电容（C3）的另一端和比较器（IC2）的5脚相连接，比较器（IC2）的2脚分别与第二电阻（R2）的一端、第二二极管（D2）的正极、第三三极管（Q3）的基极、第三二极管（D3）的负极和第二三极管（Q2）的基极相连接，第二电阻（R2）的另一端和比较器（IC2）的3脚接正电源，比较器（IC2）的12脚接负电源；第二三极管（Q2）的发射极分别与第三二极管（D3）的正极和第四三极管（Q4）的基极相连接，第二三极管（Q2）的集电极分别与正电源和第四三极管（Q4）的集电极相连接；第三三极管（Q3）的集电极与第五三极管（Q5）的集电极和第四三极管（Q4）的发射极和信号输出端Vout相连接，第五三极管（Q5）的基极分别与第三三极管（Q3）的发射极和第二十二电阻（R22）的一端相连接，第二十二电阻（R22）的另一端与第五三极管（Q5）的发射极相连接；第二二极管（D2）的负极分别与第十二电阻（R12）的一端、第一三极管（Q1）的发射极、第十九电阻（R19）的一端和第一二极管（D1）的正极相连接，第十二电阻（R12）的另一端与第四电容（C4）的一端相连接，第四电容（C4）的另一端接负电源，第一三极管（Q1）的集电极接正电源；第一二极管（D1）的负极与第五电阻（R5）的一端相连接，第五电阻（R5）的另一端分别与第一电容（C1）的一端、第六电阻（R6）的一端和比较器（IC2）的7脚相连接，第一电容（C1）的另一端和第六电阻（R6）的另一端分别接负电源，比较器（IC2）的1脚与第九电阻（R9）的一端相连接，第九电阻（R9）的另一端分别与比较器（IC2）的5脚和比较器（IC2）的9脚相连接，比较器（IC2）的14脚分别与第六二极管（D6）的负极、第十一电阻（R11）的一端和第二十电阻（R20）的一端相连接，第十一电阻（R11）的另一端与第一三极管（Q1）的基极相连接；第二十电阻（R20）的另一端分别与第二十一电阻（R21）的一端、第七三极管（Q7）的基极、第二稳压管（VD2）的负极和输出时间调整端DET2相连接；第二十一电阻R21的另一端接正电源；第二稳压管（VD2）的正极与第七二极管（D7）的正极相连接，第七二极管（D7）的负极与第二十三电阻（R23）一端相接，第二十三电阻（R23）的另一端与电压监测端DET相连接；第六二极管（D6）的正极分别与第十三电阻（R13）的一端、第十四电阻（R14）的一端、比较器（IC2）的6脚和比较器（IC2）的11脚相连接，第十三电阻（R13）的另一端分别与接正电源，第十四电阻（R14）的另一端接负电源VEE；比较器（IC2）的10脚分别与第十五电阻（R15）的一端和第十六电阻（R16）的一端相连接，第十五电阻（R15）的另一端与第三二极管（D4）的正极相连接；第四二极管（D4）的负极、第十九电阻（R19）的另一端、第六三极管（Q6）的集电极和第五二极管（D5）的负极与故障信号输出端Fout相连接，第六三极管（Q6）的发射极接负电源，第六三极管（Q6）的基极分别与比较器（IC2）的13脚和第十七电阻（R17）的一端相连接，第十七电阻（R17）的另一端接正电源，第十六电阻（R16）的另一端与第七三极管（Q7）的发射极相连接，第七三极管（Q7）的集电极接正电源；

第五二极管（D5）的负极与第十八电阻（R18）的一端相连接，第十八电阻（R18）的另一端与比较器（IC2）的8脚相连接。

3.按照权利要求2所述的驱动模块，其特征在于，所述的第一光耦（IC1）采用6N137光电耦合器。

4.按照权利要求2所述的驱动模块，其特征在于，所述的比较器（IC2） 采用LM139集成电路芯片。

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