CN204539106U - 一种用于有源电力滤波器的igbt驱动电路 - Google Patents
一种用于有源电力滤波器的igbt驱动电路 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路。它包括驱动调理电路、故障报警电路，驱动调理电路输入端连接外部输入驱动信号VIN并对其处理形成IGBT控制信号G，控制信号G可以直接作用于IGBT的门极，同时，IGBT过流保护电路采集流过IGBT的电流信号，用于对IGBT的过流保护，IGBT过压保护电路采集IGBT两端的电压，用于对IGBT的过压保护，控制端关断放电与过压保护电路用于控制IGBT的开关断，完成IGBT关断中电荷泄流作用，负电源产生电路产生集成芯片需要的负端电压，故障报警电路完成IGBT故障的输出报警。本实用新型可广泛应用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路。
背景技术
随着科技的发展，人们生活水平的提高，电能作为一种清洁、快捷、输送方便的可控型能源已经广泛应用于各行各业，用电量也在逐年剧增，由于整流和变频设备的投入，变频设备的使用给用户带来了极大的方便，同时，也对电网造成了污染，为此，有源电力滤波器（APF）作为现代电能质量治理设备应运而生，凭借其体积小、容量连续可调、补偿跟踪速度快等特点，将成为电能质量治理行业的主流设备，其中，有源电力滤波器（APF）的IGBT驱动方式成为其发展的关键技术，也是有源电力滤波器设备安全稳定运行的基石，控制好IGBT开关断及保护就能很好的吸收或者补偿电网上的谐波、无功，使有源电力滤波器各种工作状态处于稳定状态，因而，IGBT的驱动电路的设计成为整个有源电力滤波器设计的关键因素之一。为此，国内外很多学者提出了不同的IGBT驱动电路，例如使用集成驱动电路，或者多级保护方法等，但是，这样大大增加了IGBT驱动电路开发的难度和使用成本。
综上所述，目前现有技术中的用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路存在着电路复杂、成本高，价格贵，不利于市场推广等缺陷。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有电路简单稳定，成本低，易于实现等优点的用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路。
本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括驱动调理电路、故障报警电路，所需电源+24V、-24V、15V由外部电源供给，所述驱动调理电路与故障报警电路对应适配电连接，所述驱动调理电路包括依次电连接的驱动输出电路、IGBT过流保护电路、IGBT过压保护电路、控制端关断放电与过压保护电路、负电源产生电路，所述驱动输出电路输入端连接外部输入驱动信号VIN，所述驱动信号VIN经过驱动电路的处理形成IGBT控制信号G，所述控制信号G可以直接作用于IGBT的门极，同时，所述IGBT过流保护电路采集流过IGBT的电流信号，用于对IGBT的过流保护，所述IGBT过压保护电路采集IGBT两端的电压，用于对IGBT的过压保护，所述控制端关断放电与过压保护电路用于控制IGBT的开关断，完成IGBT关断中电荷泄流作用，所述负电源产生电路产生集成芯片需要的负端电压，故障报警电路完成IGBT故障的输出报警。
所述驱动输出电路包括电阻Ⅰ、第一集成芯片，该电路将输入信号VIN转换成输出控制信号和错误报警信号V1，作为后级电路的输入信号。
所述IGBT过流保护电路包括稳压管Ⅰ、二极管，该电路对流过IGBT的电流信号进行采集，并传递给驱动输出电路，用于防止IGBT过流，保护IGBT不会由于过流而烧坏。
所述IGBT过压保护电路包括稳压管Ⅱ组成，当IGBT两端过压时，导通，可用于防止IGBT过压，保护IGBT不会由于过压而烧坏。
所述控制端关断放电与过压保护电路包括电阻Ⅱ、电阻Ⅲ、稳压管Ⅳ、稳压管Ⅴ，所述电阻Ⅱ、电阻Ⅲ、稳压管Ⅳ、稳压管Ⅴ用于防止控制电路的干扰脉冲信号，防止IGBT的误导通，所述电阻Ⅲ用于IGBT关断时IGBT发射极电荷的释放。
所述负电源产生电路包括第二集成芯片、极性电容Ⅰ、极性电容Ⅱ组成，该电路产生驱动电路需要的负电压，用于控制IGBT的开关断。
所述驱故障报警电路包括电阻Ⅳ、电阻Ⅴ、电容Ⅰ、光电偶，所述驱故障报警电路将驱动调理电路输出的故障信号V1转换的故障报警信号ERR，并对故障信号V1进行光电隔离，防止外界信号的干扰，用于处理器控制IGBT的开关断和整个设备的故障报警输出。
所述电阻Ⅰ的一端连接外部电源15V，所述电阻Ⅰ的另一端连接所述第一集成芯片的第十四脚，所述第一集成芯片的第十三脚连接外部输入驱动信号VIN，所述第一集成芯片的第一脚连接所述稳压管Ⅰ、稳压管Ⅱ的负极，所述稳压管Ⅰ的正极连接所述二极管的正极，所述二极管的负极为信号C输出端，所述稳压管Ⅱ的正极连接所述第一集成芯片的第六脚、所述极性电容Ⅰ的负极，所述极性电容Ⅰ的正极连接所述极性电容Ⅱ的负极、所述第二集成芯片的第三脚并为信号E的输出端，所述第二集成芯片的第一脚连接所述第一集成芯片的第四脚、所述极性电容Ⅱ的正极、外部电源+24V，所述第二集成芯片的第二脚连接外部电源-24V，所述第一集成芯片的第八脚连接所述光电偶的第二脚，所述光电偶的第一脚串联所述电阻Ⅳ与外部电源+24V连接，所述光电偶的第四脚连接所述电阻Ⅴ的一端、所述电容Ⅰ的一端并为信号ERR的输出端，所述电阻Ⅴ的另一端连接外部电源15V，所述电容Ⅰ的另一端连接所述第二集成芯片的第三脚和电路公共端GND，所述第一集成芯片的第五脚连接所述电阻Ⅱ的一端，所述电阻Ⅱ的另一端连接所述电阻Ⅲ的一端、所述稳压管Ⅳ的负极并为信号G的输出端，所述电阻Ⅲ的另一端连接所述稳压管Ⅴ的负极、信号E的输出端，所述稳压管Ⅴ的正极与所述稳压管Ⅳ的正极连接。
本实用新型的有益效果是：由于本实用新型包括驱动调理电路、故障报警电路，所需电源+24V、-24V、15V由外部电源供给，所述驱动调理电路与故障报警电路对应适配电连接，所述驱动调理电路包括依次对应电连接的驱动输出电路、IGBT过流保护电路、IGBT过压保护电路、控制端关断放电与过压保护电路、负电源产生电路，所述驱动输出电路输入端连接外部输入驱动信号VIN，所述驱动信号VIN经过驱动电路的处理形成IGBT控制信号G，所述控制信号G可以直接作用于IGBT的门极，同时，所述IGBT过流保护电路采集流过IGBT的电流信号，用于对IGBT的过流保护，所述IGBT过压保护电路采集IGBT两端的电压，用于对IGBT的过压保护，所述控制端关断放电与过压保护电路用于控制IGBT的开关断，完成IGBT关断中电荷泄流作用，所述负电源产生电路产生集成芯片需要的负端电压，故障报警电路完成IGBT故障的输出报警。所述本实用新型是一种具有电路简单稳定，成本低，易于实现等优点的用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路。
附图说明
图1是本实用新型的驱动调理电路示意图；
图2为本实用新型的故障报警电路图示意图；
图3为本实用新型的电路原理示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本实用新型包括驱动调理电路、故障报警电路，所需电源+24V、-24V、15V由外部电源供给，所述驱动调理电路与故障报警电路对应适配电连接，所述驱动调理电路包括依次对应电连接的驱动输出电路、IGBT过流保护电路、IGBT过压保护电路、控制端关断放电与过压保护电路、负电源产生电路，所述驱动输出电路输入端连接外部输入驱动信号VIN，所述驱动信号VIN经过驱动电路的处理形成IGBT控制信号G，所述控制信号G可以直接作用于IGBT的门极，同时，所述IGBT过流保护电路采集流过IGBT的电流信号，用于对IGBT的过流保护，所述IGBT过压保护电路采集IGBT两端的电压，用于对IGBT的过压保护，所述控制端关断放电与过压保护电路用于控制IGBT的开关断，完成IGBT关断中电荷泄流作用，所述负电源产生电路产生集成芯片需要的负端电压，故障报警电路完成IGBT故障的输出报警。
所述驱动输出电路包括电阻Ⅰ R1、第一集成芯片 U1，该电路将输入信号VIN转换成输出控制信号和错误报警信号V1，作为后级电路的输入信号。
所述IGBT过流保护电路包括稳压管Ⅰ Z1、二极管 D1，该电路对流过IGBT的电流信号进行采集，并传递给驱动输出电路，用于防止IGBT过流，保护IGBT不会由于过流而烧坏。
所述IGBT过压保护电路包括稳压管Ⅱ Z2，当IGBT两端过压时，所述稳压管Ⅱ Z2导通，可用于防止IGBT过压，保护IGBT不会由于过压而烧坏。
所述控制端关断放电与过压保护电路包括电阻Ⅱ R2、电阻Ⅲ R3、稳压管Ⅳ Z4、稳压管Ⅴ Z5 ，所述电阻Ⅱ R2、电阻Ⅲ R3、稳压管ⅣZ4、稳压管Ⅴ Z5用于防止控制电路的干扰脉冲信号，防止IGBT的误导通，所述电阻Ⅲ R3用于IGBT关断时IGBT发射极电荷的释放。
所述负电源产生电路包括第二集成芯片 U2、极性电容Ⅰ E1、极性电容Ⅱ E2组成，该电路产生驱动电路需要的负电压，用于控制IGBT的开关断。
所述驱故障报警电路包括电阻Ⅳ R4、电阻Ⅴ R5、电容Ⅰ C1、光电偶 U3，所述驱故障报警电路将驱动调理电路输出的故障信号V1转换的故障报警信号ERR，并对故障信号V1进行光电隔离，防止外界信号的干扰，用于处理器控制IGBT的开关断和整个设备的故障报警输出。
所述电阻Ⅰ R1的一端连接外部电源15V，所述电阻Ⅰ R1的另一端连接所述第一集成芯片 U1的第十四脚，所述第一集成芯片 U1的第十三脚连接外部输入驱动信号VIN，所述第一集成芯片 U1的第一脚连接所述稳压管Ⅰ Z1、稳压管Ⅱ Z2的负极，所述稳压管Ⅰ Z1的正极连接所述二极管D1的正极，所述二极管D1的负极为信号C输出端，所述稳压管Ⅱ Z2的正极连接所述第一集成芯片U1的第六脚、所述极性电容Ⅰ E1的负极，所述极性电容Ⅰ E1的正极连接所述极性电容Ⅱ E2的负极、所述第二集成芯片 U2 的第三脚并为信号E的输出端，所述第二集成芯片 U2的第一脚连接所述第一集成芯片U1的第四脚、所述极性电容Ⅱ E2的正极、外部电源+24V，所述第二集成芯片 U2的第二脚连接外部电源-24V，所述第一集成芯片 U1的第八脚连接所述光电偶 U3的第二脚，所述光电偶U3的第一脚串联所述电阻Ⅳ R4与外部电源+24V连接，所述光电偶 U3的第四脚连接所述电阻Ⅴ R5的一端、所述电容Ⅰ C1的一端并为信号ERR的输出端，所述电阻Ⅴ R5的另一端连接外部电源15V，所述电容Ⅰ C1的另一端连接所述二集成芯片U2 的第三脚和电路公共端GND，所述第一集成芯片U1的第五脚连接所述电阻Ⅱ R2的一端，所述电阻Ⅱ R2的另一端连接所述电阻Ⅲ R3的一端、所述稳压管Ⅳ Z4的负极并为信号G的输出端，所述电阻Ⅲ R3的另一端连接所述稳压管Ⅴ Z5的负极、信号E的输出端，所述稳压管Ⅴ Z5 的正极与所述稳压管Ⅳ Z4的正极连接。
本实施例中，外部输入驱动信号VIN进入驱动输出电路，经过驱动电路的处理并经过电阻R2形成IGBT控制信号G，该信号G可以直接作用于IGBT的门极，同时，IGBT过流保护电路采集流过IGBT的电流信号，反馈给集成芯片U1，用于IGBT的过流保护，IGBT过压保护电路采集IGBT两端的电压，用于IGBT的过压保护，控制端关断放电与过压保护电路用于控制IGBT的开关断，且电阻R3用于完成IGBT关断中电荷泄流作用，负电源产生电路产生集成芯片U1需要的负端电压，故障报警电路完成IGBT故障的输出报警，整个电路结构简单，功能整齐，具有过流、过压、故障保护等功能，可以完整的驱动IGBT，并保护IGBT不受损坏，最终保证使用本实用新型的设备的安全稳定运行。可广泛应用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路中。
Claims (8)
1.一种用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路，其特征在于：它包括驱动调理电路、故障报警电路，所需电源+24V、-24V、15V由外部电源供给，所述驱动调理电路与故障报警电路对应适配电连接，所述驱动调理电路包括依次对应电连接的驱动输出电路、IGBT过流保护电路、IGBT过压保护电路、控制端关断放电与过压保护电路、负电源产生电路，所述驱动输出电路输入端连接外部输入驱动信号VIN，所述驱动信号VIN经过驱动电路的处理形成IGBT控制信号G，所述控制信号G可以直接作用于IGBT的门极，同时，所述IGBT过流保护电路采集流过IGBT的电流信号，用于对IGBT的过流保护，所述IGBT过压保护电路采集IGBT两端的电压，用于对IGBT的过压保护，所述控制端关断放电与过压保护电路用于控制IGBT的开关断，完成IGBT关断中电荷泄流作用，所述负电源产生电路产生集成芯片需要的负端电压，故障报警电路完成IGBT故障的输出报警。
2.根据权利要求1所述的一种用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路，其特征在于：所述驱动输出电路包括电阻Ⅰ（R1）、第一集成芯片（U1），该电路将输入信号VIN转换成输出控制信号和错误报警信号V1，作为后级电路的输入信号。
3.根据权利要求2所述的一种用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路，其特征在于：所述IGBT过流保护电路包括稳压管Ⅰ（Z1）、二极管（D1），该电路对流过IGBT的电流信号进行采集，并传递给驱动输出电路，用于防止IGBT过流，保护IGBT不会由于过流而烧坏。
4.根据权利要求3所述的一种用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路，其特征在于：所述IGBT过压保护电路包括稳压管Ⅱ（Z2），当IGBT两端过压时，所述稳压管Ⅱ（Z2）导通，可用于防止IGBT过压，保护IGBT不会由于过压而烧坏。
5.根据权利要求4所述的一种用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路，其特征在于：所述控制端关断放电与过压保护电路包括电阻Ⅱ（R2）、电阻Ⅲ（R3）、稳压管Ⅳ（Z4）、稳压管Ⅴ（Z5），所述电阻Ⅱ（R2）、电阻Ⅲ（R3）、稳压管Ⅳ（Z4）、稳压管Ⅴ（Z5）用于防止控制电路的干扰脉冲信号，防止IGBT的误导通，所述电阻Ⅲ（R3）用于IGBT关断时IGBT发射极电荷的释放。
6.根据权利要求5所述的一种用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路，其特征在于：所述负电源产生电路包括第二集成芯片（U2）、极性电容Ⅰ（E1）、极性电容Ⅱ（E2）组成，该电路产生驱动电路需要的负电压，用于控制IGBT的开关断。
7.根据权利要求6所述的一种用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路，其特征在于：所述故障报警电路包括电阻Ⅳ（R4）、电阻Ⅴ（R5）、电容Ⅰ（C1）、光电偶（U3），所述故障报警电路将驱动调理电路输出的故障信号V1转换的故障报警信号ERR，并对故障信号V1进行光电隔离，防止外界信号的干扰，用于处理器控制IGBT的开关断和整个设备的故障报警输出。
8.根据权利要求7所述的一种用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路，其特征在于：所述电阻Ⅰ（R1）的一端连接外部电源15V，所述电阻Ⅰ（R1）的另一端连接所述第一集成芯片（U1）的第十四脚，所述第一集成芯片（U1）的第十三脚连接外部输入驱动信号VIN，所述第一集成芯片（U1）的第一脚连接所述稳压管Ⅰ（Z1）、稳压管Ⅱ（Z2）的负极，所述稳压管Ⅰ（Z1）的正极连接所述二极管（D1）的正极，所述二极管（D1）的负极为信号C输出端，所述稳压管Ⅱ（Z2）的正极连接所述第一集成芯片（U1）的第六脚、所述极性电容Ⅰ（E1）的负极，所述极性电容Ⅰ（E1）的正极连接所述极性电容Ⅱ（E2）的负极、所述第二集成芯片（U2）的第三脚并为信号E的输出端，所述第二集成芯片（U2）的第一脚连接所述第一集成芯片（U1）的第四脚、所述极性电容Ⅱ（E2）的正极、外部电源+24V，所述第二集成芯片（U2）的第二脚连接外部电源-24V，所述第一集成芯片（U1）的第八脚连接所述光电偶（U3）的第二脚，所述光电偶（U3）的第一脚串联所述电阻Ⅳ（R4）与外部电源+24V连接，所述光电偶（U3）的第四脚连接所述电阻Ⅴ（R5）的一端、所述电容Ⅰ（C1）的一端并为信号ERR的输出端，所述电阻Ⅴ（R5）的另一端连接外部电源15V，所述电容Ⅰ（C1）的另一端连接所述二集成芯片（U2）的第三脚和电路公共端GND，所述第一集成芯片（U1）的第五脚连接所述电阻Ⅱ（R2）的一端，所述电阻Ⅱ（R2）的另一端连接所述电阻Ⅲ（R3）的一端、所述稳压管Ⅳ（Z4）的负极并为信号G的输出端，所述电阻Ⅲ（R3）的另一端连接所述稳压管Ⅴ（Z5）的负极、信号E的输出端，所述稳压管Ⅴ（Z5）的正极与所述稳压管Ⅳ（Z4）的正极连接。
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| CN107027205A (zh) * | 2016-02-02 | 2017-08-08 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 电磁加热装置及电磁加热装置中功率开关管的驱动电路 |
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| CN107027205B (zh) * | 2016-02-02 | 2022-12-06 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 电磁加热装置及电磁加热装置中功率开关管的驱动电路 |
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