CN203278628U - 一种变流器用igbt驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种变流器用IGBT驱动电路，包括依次连接的信号处理单元、光耦隔离单元、保护检测单元以及推挽放大输出单元。本实用新型的信号处理单元接收来自微控制器发出的控制信号，当保护检测单元没有检测到电源系统欠压信号或驱动IGBT短路信号时，信号处理单元将控制信号送入光耦隔离单元，此控制信号经过光耦隔离单元后到达保护监测单元，再通过推挽放大输出单元形成IGBT栅极功率驱动信号输出，当保护检测单元检测到电源系统欠压信号或驱动IGBT短路信号时，信号处理单元封锁控制信号，保护检测单元将欠压或短路信号经光耦隔离单元送入信号处理单元，由信号处理单元将欠压或短路信号送入微控制器，对IGBT出现错误信号时进行进一步的处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种IGBT驱动电路，特别涉及一种由单管IGBT组成的变流器用IGBT驱动电路。
背景技术
IGBT驱动电路作为连接微控制器与IGBT中间的器件，功能是将微控制器的开关信号转换成具有足够功率的驱动信号，来保证IGBT可靠地开通与关断，同时，为微控制器与功率晶体管之间提供安全的电气间隔。此外,IGBT驱动电路也须集成IGBT运行时出现短路或过流故障提供可靠地保护，因此IGBT的驱动电路设计是变流器装置稳定可靠运行的关键之一。
目前IGBT驱动器技术比较成熟，一般应用于IGBT驱动电路大都采用专业驱动器公司生产的驱动板，功能较可靠，但大部分驱动器所驱动的IGBT类型有所限制，驱动电路复杂且成本高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、成本低、工作稳定可靠的变流器用IGBT驱动电路。
本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种变流器用IGBT驱动电路，包括依次连接的信号处理单元、光耦隔离单元、保护检测单元以及推挽放大输出单元，所述信号处理单元接收来自微控制器发出的控制信号，保护检测单元没有检测到电源系统欠压信号或驱动IGBT短路信号时，信号处理单元将控制信号送入光耦隔离单元，此控制信号经过光耦隔离单元后到达保护监测单元，再通过推挽放大输出单元形成IGBT栅极功率驱动信号输出，保护检测单元检测电源系统欠压信号或驱动IGBT短路信号时，信号处理单元封锁控制信号，保护检测单元将欠压或短路信号经光耦隔离单元送入信号处理单元，由信号处理单元将欠压或短路信号送入微控制器。
所述变流器用IGBT驱动电路还包括电源隔离变换单元，所述电源隔离变换单元分别与信号处理单元、光耦隔离单元、保护检测单元以及推挽放大输出单元连接。
所述信号处理单元包括依次连接的光纤接收器、第一逻辑处理单元和光纤发送器，所述光纤接收器接收来自微控制器的控制信号并送入第一逻辑处理单元，第一逻辑处理单元将此控制信号送入光耦隔离单元，所述保护检测单元检测到的电源系统欠压信号或驱动IGBT短路信号由光纤发送器发送到微控制器中。
所述保护检测单元包括与光耦隔离单元相连的第二逻辑处理单元；短路检测电路，其输入端连接IGBT桥臂输出端，输出端与第二逻辑处理单元相连；欠压检测电路，其输入端连接电源隔离变换单元，输出端与第二逻辑处理单元相连；分别与推挽放大输出单元、第二逻辑处理单元连接的软关断电路。
所述短路检测电路包括放大电路、分压电路、比较器和隔离电路，所述放大电路的输入端连接IGBT桥臂输出端，所述放大电路、分压电路、比较器和隔离电路依次串接，隔离电路的输出端连接第二逻辑处理单元。
所述欠压检测电路包括电源检测芯片MB3771。
本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型与微控制器之间信号通过光纤收发器连接，传输距离远，能有效防止传输信号的干扰，而驱动板上的信号、逻辑处理信号在不同的电压间均采用光耦隔离单元加以隔离，可以对信号进行滤波隔离，提高信号的可靠性和抗干扰性；
2、本实用新型设有保护检测单元，当检测到所驱动IGBT上下桥臂发生短路故障或电源系统欠压时，封锁上下桥臂IGBT驱动脉冲，并在关断上下桥臂IGBT时各并入一关断电阻，降低关断速率，实现软关断，降低IGBT的关断损耗；
3、本实用新型使用的元器件为通用元件，方便调试维修，并且结构简单、成本低，便于批量生产。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型保护检测单元的电路示意图。
图3为本实用新型推挽放大输出电路及软关断实现电路示意图。
图4为本实用新型软关断实现电路改进示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，本实用新型包括信号处理单元、光耦隔离单元、保护检测单元、推挽放大输出单元以及电源隔离变换单元，信号处理单元、光耦隔离单元、保护检测单元、推挽放大输出单元依次连接，电源隔离变换单元分别与信号处理单元、光耦隔离单元、保护检测单元以及推挽放大输出单元连接。
所述信号处理单元包括依次连接的光纤接收器、第一逻辑处理单元和光纤发送器，所述光纤接收器接收来自微控制器的控制信号并送入第一逻辑处理单元，第一逻辑处理单元将此控制信号送入光耦隔离单元，所述保护检测单元检测到的电源系统欠压信号或驱动IGBT短路信号由光纤发送器发送到微控制器中。所述保护检测单元包括与光耦隔离单元相连的第二逻辑处理单元；短路检测电路，其输入端连接IGBT桥臂输出端，输出端与第二逻辑处理单元相连；欠压检测电路，其输入端连接电源隔离变换单元，输出端与第二逻辑处理单元相连；分别与推挽放大输出单元、第二逻辑处理单元连接的软关断电路。所述短路检测电路包括放大电路、分压电路、比较器和隔离电路，所述放大电路的输入端连接IGBT桥臂输出端，所述放大电路、分压电路、比较器和隔离电路依次串接，隔离电路的输出端连接第二逻辑处理单元。所述欠压检测电路包括电源检测芯片MB3771。
牵引变流器系统接受来自微控制器发出的控制PWM信号，经过信号处理单元的光纤接收器隔离传输，若驱动电路没有检测到电源系统欠压或驱动IGBT短路等保护信号，此控制信号经过光耦隔离单元后到达保护监测单元，再通过推挽放大输出单元形成IGBT栅极功率驱动信号输出，也即是加在IGBT的栅极G和射极E之间的电压信号，IGBT正常导通时Vge电压+14V，IGBT关断时Vge电压-12V；若驱动电路运行过程中，检测到电源系统欠压或驱动IGBT上下桥臂出现短路等错误，并且持续一定的时间，则信号处理单元的第二逻辑处理单元首先是封锁控制系统发出的PWM信号，然后通过关断时并入一个电阻，降低关断速率，可以有效降低IGBT关断时产生的过电压现象，降低开关损耗；同时把上述错误信号经过第一逻辑处理单元后，通过光耦隔离单元，再通过信号处理单元的光纤发射器传送给微控制器，对IGBT出现错误信号时进行进一步的处理。
如图2所示，图2是保护检测单元电路示意图。在由两单管IGBT V1和V2组成的上下桥臂，中间用铜母排连接，中间母排作为IGBT单相输出，在输出母排两端对称取两点A、B，当单管IGBT V1和V2作为上下桥臂交替导通时，AB之间的无电压差，当出现上下桥臂短路时VAB形成一电压，经过由R11、R12、R13、U1组成的放大电路，与由R14、R15组成的分压电路一起送入比较器U2，输出信号经过R16，光耦OP2导通，送入第二逻辑处理单元，再经过D触发器，输出封锁脉冲信号逻辑到IGBT上下桥臂，同时把这个错误信号逻辑，一是传输到上下桥臂IGBT驱动软关断电路；二是经过光耦隔离单元，通过信号处理单元的光纤发射器传送给微控制器。当系统的电源系统出现欠压的情况时，由电源检测芯片U3 MB3771输出一个低电平信号，经过第二逻辑处理单元，同前面出现IGBT上下桥臂短路时一样，输出信号到D触发器，再形成后面的逻辑处理信号。
图3是推挽放大输出电路及软关断实现电路示意图。当没有发生电源系统欠压或IGBT上下桥臂出现短路的情况，其错误状态信号B为高电平，光耦OP1不导通；控制信号A为高电平时，三极管Q1导通，Q2截止；驱动信号经过电阻R2、R3使得NPN三极管Q3导通，P型Mosfet Q4截止，N型Mosfet Q5导通，驱动信号经过前一级的推挽放大，经过电阻R8、R9和二极管D2，使得IGBT栅极G极电位接近+14V，而栅极与发射极之间的电压Vge为+14V，IGBT导通，电阻R10和稳压管ZD1起到保护IGBT的G、E极作用；当控制信号A为低时，三极管Q2导通，Q1截止，关断信号经过经过电阻R3、R4、R5，三极管Q3截止，Mosfet Q4、Q5导通，则IGBT栅极G极的经过电阻R9电位为-12V，IGBT的Vge电压为-12V，IGBT关断；若出现IGBT运行短路或驱动板电源系统出现欠压错误时，图3中的控制信号A则由于前端的封锁脉冲逻辑变为低，错误状态信号也变为低电平，光耦OP1导通，经过电阻R5，Mosfet Q5截止，此时由于Q5截止，关断时并入了电阻R7，使得IGBT的Vge电位从正电压向负电压变化的速率比正常变化时慢，降低了IGBT关断时过电压，降低了关断损耗，实现了软关断。
图4是针对图3软关断实现电路改进示意图。该电路在原有的基础上增加了光耦OP3，稳压管ZD2，二极管D4，电阻R19、R20及逻辑与门，主要的作用是确认运行IGBT的关断状态，当驱动板出现电源欠压错误或IGBT上下桥臂出现短路错误时，IGBT处于关断状态，Vge为-12V，光耦OP3导通输出低电平，与错误状态信号一起送入第一逻辑处理单元C，再传送给上面的微控制器，作进一步的处理。
Claims (6)
1.一种变流器用IGBT驱动电路，其特征在于：包括依次连接的信号处理单元、光耦隔离单元、保护检测单元以及推挽放大输出单元，所述信号处理单元接收来自微控制器发出的控制信号，保护检测单元没有检测到电源系统欠压信号或驱动IGBT短路信号时，信号处理单元将控制信号送入光耦隔离单元，此控制信号经过光耦隔离单元后到达保护监测单元，再通过推挽放大输出单元形成IGBT栅极功率驱动信号输出，保护检测单元检测电源系统欠压信号或驱动IGBT短路信号时，信号处理单元封锁控制信号，保护检测单元将欠压或短路信号经光耦隔离单元送入信号处理单元，由信号处理单元将欠压或短路信号送入微控制器。
2.如权利要求1所述的变流器用IGBT驱动电路，其特征在于：还包括电源隔离变换单元，所述电源隔离变换单元分别与信号处理单元、光耦隔离单元、保护检测单元以及推挽放大输出单元连接。
3.如权利要求2所述的变流器用IGBT驱动电路，其特征在于：所述信号处理单元包括依次连接的光纤接收器、第一逻辑处理单元和光纤发送器，所述光纤接收器接收来自微控制器的控制信号并送入第一逻辑处理单元，第一逻辑处理单元将此控制信号送入光耦隔离单元，所述保护检测单元检测到的电源系统欠压信号或驱动IGBT短路信号由光纤发送器发送到微控制器中。
4.如权利要求3所述的变流器用IGBT驱动电路，其特征在于：所述保护检测单元包括与光耦隔离单元相连的第二逻辑处理单元；短路检测电路，其输入端连接IGBT桥臂输出端，输出端与第二逻辑处理单元相连；欠压检测电路，其输入端连接电源隔离变换单元，输出端与第二逻辑处理单元相连；分别与推挽放大输出单元、第二逻辑处理单元连接的软关断电路。
5.如权利要求4所述的变流器用IGBT驱动电路，其特征在于：所述短路检测电路包括放大电路、分压电路、比较器和隔离电路，所述放大电路的输入端连接IGBT桥臂输出端，所述放大电路、分压电路、比较器和隔离电路依次串接，隔离电路的输出端连接第二逻辑处理单元。
6.如权利要求5所述的变流器用IGBT驱动电路，其特征在于：所述欠压检测电路包括电源检测芯片MB3771。
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|---|---|---|---|
| CN 201320344761 CN203278628U (zh) | 2013-06-17 | 2013-06-17 | 一种变流器用igbt驱动电路 |
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| CN 201320344761 CN203278628U (zh) | 2013-06-17 | 2013-06-17 | 一种变流器用igbt驱动电路 |
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| CN203278628U true CN203278628U (zh) | 2013-11-06 |
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| CN (1) | CN203278628U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108565839A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-09-21 | 精进电动科技股份有限公司 | 一种电机控制器的igbt驱动电路及电机控制器 |
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2013
- 2013-06-17 CN CN 201320344761 patent/CN203278628U/zh not_active Expired - Lifetime
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