CN205356130U - 一种igbt驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种IGBT驱动电路，包括隔离驱动变压器T1、整流电路和用于产生脉冲信号的反激电路；隔离驱动变压器T1包括原边绕组和副边绕组；反激电路含有正脉冲输入端和共地端，其中正脉冲输入端连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接原边绕组的同名端，原边绕组的异名端通过开关连接共地端，形成原边回路；所述的开关连接IGBT的驱动控制端；副边绕组连接整流电路，整流电路含有两个用于连接IGBT门极的输出端口。本实用新型结构简洁，原边控制信号和原边脉冲信号采用同一个地，副边无须额外的隔离供电电源，驱动信号不受干扰，本实用新型在低频工作特别是恒定电平工作情况下的IGBT驱动中方便可靠。
Description
【技术领域】
本实用新型属于电学领域，特别涉及一种IGBT驱动电路。
【背景技术】
IGBT(InsulatedGateBipolarTranslator,绝缘栅双极型晶体管)是控制功率常见的全控型电子器件。一般用于控制功率回路的通断。而在IGBT的驱动信号源和IGBT的主回路电源不同地的应用中，需要做隔离驱动。
现有单管IGBT驱动方案中有两大类：一类是采用集成驱动芯片，原、副边完全隔离，这种应用适应性比较强，可用于高频、低频等多种场合，可以实现一些本地保护功能。但是需要在原边控制信号的同时，在副边需专门做一组隔离电源，才能保证驱动能力；这种集成控制芯片，对于电路中的干扰比较敏感，容易出现IGBT驱动异常甚至失效，不能实现原副边传能，成本高。
另一类，采用变压器驱动，原副边均为适合于IGBT驱动门极的脉冲信号，驱动也比较容易，可以实现原副边传能，不需要多路隔离电源供电。但其缺点为：在对于需要低频驱动特别是恒定电平驱动的应用中束手无策，低频中容易导致变压器磁饱和，不能实现传能，原边短路，不能实现本地保护，其应用范围较窄。
【发明内容】
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的问题，提出一种IGBT驱动电路，采用变压器驱动，且适用于低频工作。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
包括隔离驱动变压器T1、整流电路和用于产生脉冲信号的反激电路；隔离驱动变压器T1包括原边绕组和副边绕组；反激电路含有正脉冲输入端和共地端，其中正脉冲输入端连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接原边绕组的同名端，原边绕组的异名端通过开关连接共地端，形成原边回路；所述的开关连接IGBT的驱动控制端；副边绕组连接整流电路，整流电路含有两个用于连接IGBT门极的输出端口。
进一步地，所述的隔离驱动变压器T1为正激式变压器。
进一步地，所述的原边绕组和副边绕组均为一组。
进一步地，所述的开关包括三极管Q1及其驱动电路，三极管Q1的集电极与原边绕组的异名端相连，发射极与共地端相连；驱动电路包括第一电阻R1、第一电容C1和第二电阻R2，其中三极管Q1的基极和发射极与第一电容C1和第二电阻R2并联后，与第一电阻R1串联，第一电阻R1连接在IGBT的驱动控制端上。
进一步地，三极管Q1的集电极和发射极上并联有稳压二极管D2。
进一步地，整流电路包括第二二极管D3、第二电容C2和第三电阻R3，其中，第二电容C2和第三电阻R3并联，且一端为用于连接IGBT栅极的第一输出端口，另一端为用于连接IGBT发射极的第二输出端口；第一输出端口连接第二二极管D3的阴极，第二二极管D3的阳极连接副边绕组的同名端；第二输出端口连接副边绕组的异名端。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型通过采用隔离驱动变压器，在原边绕组上串联第一二极管、开关和用于产生脉冲信号的反激电路形成原边回路，第一二极管确保在双绕组隔离驱动变压器的原边输入端获得正向脉冲，通过开关控制原边回路的通断，从而将正脉冲信号传送至副边绕组，并通过副边的整流电路将正脉冲信号整流滤波为直流电平，驱动单管IGBT的门极电路，从而使本实用新型可应用在低频(低于1kHz级)应用场合，甚至是IGBT常开(通)应用场合。本实用新型结构简洁，原边控制信号和原边脉冲信号采用同一个地，副边无须额外的隔离供电电源，驱动信号不受干扰，本实用新型在低频工作特别是恒定电平工作情况下的IGBT驱动中方便可靠，为IGBT提供了一种简洁可靠、经济适用的驱动电路，从而避免电路的总体成本过高。
进一步地，本实用新型通过采用正激式变压器，作为正激电路使用，使得变压器副边的脉冲信号与原边等相位。
进一步地，本实用新型原边绕组和副边绕组均为一组，其匝比可以调节副边的直流电平的幅值。
进一步地，本实用新型开关采用三极管及其驱动电路，通过驱动电路驱动三极管导通，从而使原边回路导通，控制方便。
进一步地，本实用新型稳压二极管，用于吸收双绕组隔离驱动变压器原边关断瞬间的电应力，保护三极管。
【附图说明】
图1为本实用新型的组成示意图；
图2为本实用新型的的工作时序示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图，对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，本实用新型包括正激式的双绕组隔离驱动变压器T1、整流电路和用于产生脉冲信号的反激电路；双绕组隔离驱动变压器T1包括原边绕组和副边绕组，原边绕组和副边绕组均为一组，其匝比可以调节副边的直流电平的幅值；反激电路含有正脉冲输入端Vs_IGBT和共地端GND，其中正脉冲输入端Vs_IGBT连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接原边绕组的同名端，第一二极管D1作为双绕组隔离驱动变压器T1原边脉冲信号的整流二极管，确保在双绕组隔离驱动变压器T1的原边输入端获得正向脉冲；原边绕组的异名端通过开关连接共地端GND，形成原边回路；副边绕组连接RCD整流电路，整流电路含有两个用于连接IGBT门极的输出端口。本实用新型中通过第一二极管D1、原边回路、副边绕组以及整流电路，可获得脉冲信号。
开关包括三极管Q1及其驱动电路，三极管Q1的集电极与原边绕组的异名端相连，发射极与共地端相连；驱动电路包括第一电阻R1、第一电容C1和第二电阻R2，其中三极管Q1的基极和发射极与第一电容C1和第二电阻R2并联后，与第一电阻R1串联，第一电阻R1连接在IGBT的驱动控制端上。三极管Q1的集电极和发射极上并联有稳压二极管D2，用于吸收双绕组隔离驱动变压器T1原边关断瞬间的电应力，达到保护三极管Q1的功能。三极管Q1的驱动信号来自于微控制器或其他控制电路，微控制器或其他控制电路通过控制三极管Q1实现对副边IGBT的控制。
整流电路包括第二二极管D3、第二电容C2和第三电阻R3，其中，第二电容C2和第三电阻R3并联，且一端为用于连接IGBT栅极的第一输出端口，另一端为用于连接IGBT发射极的第二输出端口；第一输出端口连接第二二极管D3的阴极，第二二极管D3的阳极连接副边绕组的同名端；第二输出端口连接副边绕组的异名端。副边的RCD整流电路中，包含一个第三电阻R3器件和一个第二电容C2器件，通过第二电容C2和第三电阻R3的滤波常数的设计，控制整流后的直流电平的上升和下降时间，进而控制IGBT的门极在多少长时间内开通或者关断。本实用新型变压器传能是高频能量(100kHz)，不会导致磁饱和，到副边半波整流即可使本实用新型可应用在低频(低于1kHz级)应用场合，甚至是IGBT常开(通)应用场合。
本实用新型主要的工作过程及原理：
双绕组隔离驱动变压器T1原边信号Vs_IGBT-GND是反激电路副边主反馈绕组的高频脉冲，其典型的电压波形如图2所示。需要开通单管IGBT时，首先控制Ctrl-IGBT信号为高电平，通过原边三极管Q1的驱动电路，驱动原边三极管Q1导通，使得原边回路导通。
双绕组隔离驱动变压器T1原副边连接为正激方式，作为正激电路使用，使得变压器副边的脉冲信号与原边等相位，将双绕组隔离驱动变压器T1原边绕组的正向脉冲传递至副边绕组，通过副边RCD整流电路将正向脉冲信号整流滤波为直流电平，驱动单管IGBT的门极电路。
IGBT的驱动时序如图2中所示，为了便于设计IGBT的驱动电平上升和下降的速度，调节IGBT驱动电平的上升下降至驱动阈值的时间，需要调节电容C2和电阻R3的值，基本满足RC充放电速率的要求。
本实用新型适用于低频工作的单管IGBT驱动，用于控制单管IGBT的驱动门极的电平，进而控制IGBT的通断。本实用新型驱动电路包括一个双绕组隔离驱动变压器T1，一个串联在原边绕组的快恢复第一二极管D1，一个串联在原边绕组的三极管Q1及其驱动电路R1、C1、R2；副边绕组上并联RCD整流电路。原边是三端口，其中一个为共地端GND，一个为正脉冲输入端Vs_IGBT，一个为IGBT的驱动控制端Ctrl_IGBT，用于提供三极管Q1的驱动信号；共地端GND和正脉冲输入端Vs_IGBT是反激电路副边主反馈绕组的高频脉冲，通过原边串联第一二极管D1获得正脉冲，通过三极管Q1的驱动信号Ctrl_IGBT，控制三极管Q1通断，进而控制原边回路是否导通；副边为RCD整流电路，整流得到一定幅值的直流电平，来控制IGBT的栅极IGBT_G和发射极IGBT_E。本实用新型相比较传统的驱动电路，结构简洁，原边控制信号和原边脉冲信号采用同一个地，而副边无须额外的隔离供电电源，在低频工作的IGBT驱动中方便可靠。本实用新型在IGBT低频共作特别是恒定电平应用场景中，为IGBT提供一种简洁可靠、经济适用的驱动电路。
Claims (6)
1.一种IGBT驱动电路，其特征在于，包括隔离驱动变压器T1、整流电路和用于产生脉冲信号的反激电路；隔离驱动变压器T1包括原边绕组和副边绕组；反激电路含有正脉冲输入端和共地端，其中正脉冲输入端连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接原边绕组的同名端，原边绕组的异名端通过开关连接共地端，形成原边回路；所述的开关连接IGBT的驱动控制端；副边绕组连接整流电路，整流电路含有两个用于连接IGBT门极的输出端口。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT驱动电路，其特征在于，所述的隔离驱动变压器T1为正激式变压器。
3.根据权利要求1或2所述的一种IGBT驱动电路，其特征在于，所述的原边绕组和副边绕组均为一组。
4.根据权利要求1所述的一种IGBT驱动电路，其特征在于，所述的开关包括三极管Q1及其驱动电路，三极管Q1的集电极与原边绕组的异名端相连，发射极与共地端相连；驱动电路包括第一电阻R1、第一电容C1和第二电阻R2，其中三极管Q1的基极和发射极与第一电容C1和第二电阻R2并联后，与第一电阻R1串联，第一电阻R1连接在IGBT的驱动控制端上。
5.根据权利要求4所述的一种IGBT驱动电路，其特征在于，三极管Q1的集电极和发射极上并联有稳压二极管D2。
6.根据权利要求1所述的一种IGBT驱动电路，其特征在于，整流电路包括第二二极管D3、第二电容C2和第三电阻R3，其中，第二电容C2和第三电阻R3并联，且一端为用于连接IGBT栅极的第一输出端口，另一端为用于连接IGBT发射极的第二输出端口；第一输出端口连接第二二极管D3的阴极，第二二极管D3的阳极连接副边绕组的同名端；第二输出端口连接副边绕组的异名端。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN108696145A (zh) * | 2018-08-06 | 2018-10-23 | 杭州飞仕得科技有限公司 | 用于信号隔离传输的电路 |
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