CN204290696U - 一种igbt驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种IGBT驱动电路，包括型号为IR2101的驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、电源、第一NMOS管、第二NMOS管、电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、反相器和变压器，当接入高电平的驱动信号时，经过型号为IR2101的驱动芯片高端驱动，第一NMOS管导通、第二NMOS管关断，第一电容充电、变压器的初级线圈流过正向电流，变压器的次级线圈耦合正电压使IBGT导通；当接入低电平的驱动信号时，第一电容放电、第二NMOS管导通，第一NMOS管关断，变压器的初级线圈流过反向电流变压器的次级线圈耦合负电压使IBGT关断；优点是成本低，方法简单，驱动波形好，可靠性高。

Description

一种IGBT驱动电路

技术领域

本实用新型涉及一种IGBT驱动技术，尤其是涉及一种IGBT驱动电路。 

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)是MOSFET管和双极晶体管的复合器件，它既具有MOSFE管易驱动的特点，又具有功率晶体管高电压和电流大等优点。IGBT可发挥出MOSFET管和功率晶体管各自的优点，正常情况下可工作于几十kHz的频率范围内，故在较高频率应用领域和大功率应用领域取得了广泛应用。

IGBT是电压控制型器件，其发射极和栅极之间是绝缘的二氧化硅结构，因而低频的静态驱动功率接近于0。但是IGBT的栅极和发射极之间存在较大的寄生电容，小功率的IGBT的栅极电容Cgs一般在10～100pF,大功率的栅极电容能达到1～nF,因此需要提供较大的驱动功率和一定的峰值电流。

现有的IGBT驱动电路通常有以下几种：光耦隔离型驱动电路、脉冲变压型驱动电路和集成驱动电路。其中光耦隔离型驱动电路需要采用传输速度快的光偶，且作为大功率IGBT的驱动时，后级还需要增加调理整形电路以保证驱动波形的方正，成本较高。脉冲变压型驱动电路有三种类型：无源型、有源型和自给电源型，其中无源型使用变压器次级的输出直接驱动IGBT器件，驱动方法简单，成本较低，但是IGBT器件的栅极电容一般较大，其栅极和发射极之间的电压波形将有明显变形，驱动波形较差，有源型中变压器只提供隔离的信号，在次级另需设置整形放大电路来驱动IGBT器件，虽然驱动波形好，但是需要另外提供隔离的辅助电源供给整形放大电路，可能会引进寄生干扰，自给电源型是将PWM调制信号加在隔离脉冲变压器的初级，在次级通过直接整流得到自给电源，而PWM调制信号则需经过PWM驱动信号经解调、电平转换和功率放大后取得，驱动方法复杂，价格较高。集成驱动电路成本很高，通用性差，抗干扰能力较差，可靠性较差。

鉴此，设计一款成本低，驱动方法简单，驱动波形好，驱动功耗小，输入输出时延 小且可靠性高的IGBT驱动电路具有重要意义。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种成本低，驱动方法简单，驱动波形好，驱动功耗小，输入输出时延小且可靠性高特别是针对大功率的IGBT驱动电路。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种IGBT驱动电路，包括型号为IR2101的驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、电源、第一NMOS管、第二NMOS管、电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、反相器和变压器，所述的第一电阻的一端、所述的第二电阻的一端和所述的驱动芯片的第7脚连接，所述的第三电阻的一端、所述的第四电阻的一端和所述的驱动芯片的第5脚连接，所述的驱动芯片的第2脚和所述的反相器的输入端连接且其连接端为IGBT驱动电路的信号输入端，所述的反相器的输出端和所述的驱动芯片的第3脚连接，所述的第一电阻的另一端、所述的第一二极管的阳极、所述的第一NMOS管的漏极、所述的电感的一端、所述的第四电容的一端和所述的驱动芯片的第6脚连接，所述的第四电容的另一端、所述的第五二极管的阴极和所述的驱动芯片的第8脚连接，所述的第二电阻的另一端、所述的第一二极管的阴极和所述的第一NMOS管的栅极连接，所述的第五二极管的阳极、所述的驱动芯片的第1脚、所述的第一NMOS管的源极、所述的第三电容的一端和所述的电源的正极输出端连接，所述的第三电容的另一端、所述的第一电容的一端和所述的第二电容的一端连接，所述的驱动芯片的第4脚、所述的第二电容的另一端、所述的第三电阻的另一端、所述的第二二极管的阳极、所述的第二NMOS管的漏极和所述的电源的负极输出端连接，所述的电源的负极输出端接地，所述的第四电阻的另一端、所述的第二二极管的阴极和所述的第二NMOS管的栅极连接，所述的第二NMOS管的源极、所述的电感的另一端和所述的变压器的初级线圈的一端连接，所述的第一电容的另一端和所述的变压器的初级线圈的另一端连接，所述的变压器的次级线圈的一端和所述的第五电阻的一端连接，所述的第五电阻的另一端和所述的第三二极管的阳极连接且其连接端为IGBT栅极驱动信号输出端，所述的第三二极管的阴极和所述的第四二极管的阴极连接，所述的第四二极管的阳极和所述的变压器的次级线圈的另一端连接且其连接端为IGBT发射 极驱动信号输出端，所述的IGBT发射极驱动信号输出端接地。

该IGBT驱动电路中还设置有保护电路，所述的保护电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第五电容、第六二极管和三极管，所述的第八电阻的一端、所述的三极管的集电极和所述的第五电阻的一端连接，所述的第八电阻的另一端、所述的第六电阻的一端、所述的第五电容的一端和所述的第六二极管的阳极连接，所述的第六二极管的阴极为IGBT集电极驱动信号输出端，所述的第五电容的另一端、所述的第九电阻的一端、所述的三极管的发射极和所述的IGBT发射极驱动信号输出端连接，所述的第六电阻的另一端、所述的第七电阻的一端和所述的第九电阻的一端连接，所述的第七电阻的另一端和所述的三极管的基极连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于采用第一NMOS管和第二NMOS管组成半桥驱动电路，单电源供电，电路结构简单，成本低，当IGBT驱动电路的输入端接入的驱动信号为高电平时，经过型号为IR2101的驱动芯片高端驱动，第一NMOS管导通、第二NMOS管关断，第一电容充电、变压器的初级线圈流过正向电流，变压器的次级线圈耦合正电压使IBGT快速导通；当IGBT驱动电路的输入端接入的驱动信号为低电平时，第一电容放电、第二NMOS管导通，第一NMOS管关断，变压器的初级线圈流过反向电流变压器的次级线圈耦合负电压使IBGT快速关断，由此实现IGBT器件的驱动，驱动方法简单，且采用变压器对驱动电路中的电源及信号进行隔离，提高了驱动电路的可靠性，同时利用变压器产生负偏压来快速实现IGBT的关断，降低电路能耗；电感的设置可以防止第一NMOS管和第二NMOS管同时误开通时给变压器带来的干扰，消除第一NMOS管和第二NMOS管开通时的浪涌电流，消除驱动波形毛刺，使电路具有良好的驱动波形；

当IGBT驱动电路中还设置有保护电路时，当IGBT器件的集电极极发生过流现象，第六二极管反向截止，第五电容充电使第六二极管的阳极、第六电阻、第八电阻和第五电容的连接端的电压升高，然后通过第七电阻和第九电阻进行分压，使三极管导通，第五电阻、第八电阻和三极管的连接端电压降低将IGBT器件关断，对IGBT器件进行保护。

附图说明

图1为实施例一的IGBT驱动电路的电路图；

图2为实施例二的IGBT驱动电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例一：如图1所示，一种IGBT驱动电路，包括型号为IR2101的驱动芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、电源V、第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、反相器NOT和变压器T1，第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端和驱动芯片U1的第7脚连接，第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端和驱动芯片U1的第5脚连接，驱动芯片U1的第2脚和反相器NOT的输入端连接且其连接端为IGBT驱动电路的信号输入端，反相器NOT的输出端和驱动芯片U1的第3脚连接，第一电阻R1的另一端、第一二极管D1的阳极、第一NMOS管M1的漏极、电感L1的一端、第四电容C4的一端和驱动芯片U1的第6脚连接，第四电容C4的另一端、第五二极管D5的阴极和驱动芯片U1的第8脚连接，第二电阻R2的另一端、第一二极管D1的阴极和第一NMOS管M1的栅极连接，第五二极管D5的阳极、驱动芯片U1的第1脚、第一NMOS管M1的源极、第三电容C3的一端和电源V的正极输出端连接，第三电容C3的另一端、第一电容C1的一端和第二电容C2的一端连接，驱动芯片U1的第4脚、第二电容C2的另一端、第三电阻R3的另一端、第二二极管D2的阳极、第二NMOS管M2的漏极和电源V的负极输出端连接，电源V的负极输出端接地，第四电阻R4的另一端、第二二极管D2的阴极和第二NMOS管M2的栅极连接，第二NMOS管M2的源极、电感L1的另一端和变压器T1的初级线圈的一端连接，第一电容C1的另一端和变压器T1的初级线圈的另一端连接，变压器T1的次级线圈的一端和第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端和第三二极管D3的阳极连接且其连接端为IGBT栅极驱动信号输出端，第三二极管D3的阴极和第四二极管D4的阴极连接，第四二极管D4的阳极和变压器T1的次级线圈的另一端连接且其连接端为IGBT发射极驱动信号输出端，IGBT发射极驱动信号输出端接地。

实施例二：如图2所示，一种IGBT驱动电路，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、电源V、第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第 三二极管D3、第四二极管D4和变压器T1，第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端连接且其连接端为IGBT驱动电路的信号输入端，第一电阻R1的另一端、第一二极管D1的阳极、第一NMOS管M1的漏极和电感L1的一端连接，第二电阻R2的另一端、第一二极管D1的阴极和第一NMOS管M1的栅极连接，第一NMOS管M1的源极、第三电容C3的一端和电源V的正极输出端连接，第三电容C3的另一端、第一电容C1的一端和第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端、第三电阻R3的另一端、第二二极管D2的阳极、第二NMOS管M2的漏极和电源V的负极输出端连接，电源V的负极输出端接地，第四电阻R4的另一端、第二二极管D2的阴极和第二NMOS管M2的栅极连接，第二NMOS管M2的源极、电感L1的另一端和变压器T1的初级线圈的一端连接，第一电容C1的另一端和变压器T1的初级线圈的另一端连接，变压器T1的次级线圈的一端和第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端和第三二极管D3的阳极连接且其连接端为IGBT栅极驱动信号输出端，第三二极管D3的阴极和第四二极管D4的阴极连接，第四二极管D4的阳极和变压器T1的次级线圈的另一端连接且其连接端为IGBT发射极驱动信号输出端，IGBT发射极驱动信号输出端接地。

本实施例中，该IGBT驱动电路中还设置有保护电路，保护电路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第五电容C5、第六二极管D6和三极管Q1，第八电阻R8的一端、三极管Q1的集电极和第五电阻R5的一端连接，第八电阻R8的另一端、第六电阻R6的一端、第五电容C5的一端和第六二极管D6的阳极连接，第六二极管D6的阴极为IGBT集电极驱动信号输出端，第五电容C5的另一端、第九电阻R9的一端、三极管Q1的发射极和IGBT发射极驱动信号输出端连接，第六电阻R6的另一端、第七电阻R7的一端和第九电阻R9的一端连接，第七电阻R7的另一端和三极管Q1的基极连接。

Claims (2)

1.一种IGBT驱动电路，其特征在于：包括型号为IR2101的驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、电源、第一NMOS管、第二NMOS管、电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、反相器和变压器，所述的第一电阻的一端、所述的第二电阻的一端和所述的驱动芯片的第7脚连接，所述的第三电阻的一端、所述的第四电阻的一端和所述的驱动芯片的第5脚连接，所述的驱动芯片的第2脚和所述的反相器的输入端连接且其连接端为IGBT驱动电路的信号输入端，所述的反相器的输出端和所述的驱动芯片的第3脚连接，所述的第一电阻的另一端、所述的第一二极管的阳极、所述的第一NMOS管的漏极、所述的电感的一端、所述的第四电容的一端和所述的驱动芯片的第6脚连接，所述的第四电容的另一端、所述的第五二极管的阴极和所述的驱动芯片的第8脚连接，所述的第二电阻的另一端、所述的第一二极管的阴极和所述的第一NMOS管的栅极连接，所述的第五二极管的阳极、所述的驱动芯片的第1脚、所述的第一NMOS管的源极、所述的第三电容的一端和所述的电源的正极输出端连接，所述的第三电容的另一端、所述的第一电容的一端和所述的第二电容的一端连接，所述的驱动芯片的第4脚、所述的第二电容的另一端、所述的第三电阻的另一端、所述的第二二极管的阳极、所述的第二NMOS管的漏极和所述的电源的负极输出端连接，所述的电源的负极输出端接地，所述的第四电阻的另一端、所述的第二二极管的阴极和所述的第二NMOS管的栅极连接，所述的第二NMOS管的源极、所述的电感的另一端和所述的变压器的初级线圈的一端连接，所述的第一电容的另一端和所述的变压器的初级线圈的另一端连接，所述的变压器的次级线圈的一端和所述的第五电阻的一端连接，所述的第五电阻的另一端和所述的第三二极管的阳极连接且其连接端为IGBT栅极驱动信号输出端，所述的第三二极管的阴极和所述的第四二极管的阴极连接，所述的第四二极管的阳极和所述的变压器的次级线圈的另一端连接且其连接端为IGBT发射极驱动信号输出端，所述的IGBT发射极驱动信号输出端接地。

2.根据权利要求1所述的一种IGBT驱动电路，其特征在于：该IGBT驱动电路中还设置有保护电路，所述的保护电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第五电容、第六二极管和三极管，所述的第八电阻的一端、所述的三极管的集电极和所述的 第五电阻的一端连接，所述的第八电阻的另一端、所述的第六电阻的一端、所述的第五电容的一端和所述的第六二极管的阳极连接，所述的第六二极管的阴极为IGBT集电极驱动信号输出端，所述的第五电容的另一端、所述的第九电阻的一端、所述的三极管的发射极和所述的IGBT发射极驱动信号输出端连接，所述的第六电阻的另一端、所述的第七电阻的一端和所述的第九电阻的一端连接，所述的第七电阻的另一端和所述的三极管的基极连接。