CN205566109U - 一种变频器的igbt驱动电源电路 - Google Patents

一种变频器的igbt驱动电源电路 Download PDF

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王建中
张耀东
边军
朱芸
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Abstract

本实用新型公开了一种变频器的IGBT驱动电源电路,包括多谐振荡器部分、整形放大部分和功率驱动及电源变换部分,所述多谐振荡器部分中包括电容C1、电阻R1和CD4047芯片,所述CD4047芯片管脚8、9、12连接电源地M,所述整形放大部分包括电阻R2、电阻R4、三极管V1、三极管V2、三极管V5、三极管V6,所述CD4047芯片管脚10、11连接电阻R2和电阻R4,所述功率驱动及电源变换部分包括电阻R3、电阻R5、IGBT模块V3、IGBT模块V7、变压器T1、变压器T2、二极管V4、二极管V8、二极管V9、二极管V10、二极管V11、二极管V12、二极管V13、二极管V14、二极管V15、二极管V16、二极管V17、二极管V18、二极管V19和二极管V20。

Description

一种变频器的IGBT驱动电源电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及变频器技术领域,具体为一种变频器的IGBT驱动电源电路。
背景技术
[0002]交流变频调速技术是现代电力传动技术重要发展方向,随着电力电子技术,微电子技术和现代控制理论在交流调速系统中的应用,变频交流调速已逐渐取代了过去的滑差调速,变极调速,直流调速等调速系统,越来越广泛的应用于工业生产和日常生活的许多领域。
[0003] IGBT是变频器中最重要的功率元件,IGBT集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体,具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、通断速度快和工作频率高等优点。但是,IGBT和其它电力电子器件一样,其应用还依赖于电路条件和开关环境。因此,IGBT的驱动和保护电路是变频器设计的难点和重点,是整个装置运行的关键环节,而其中驱动电源更是整个IGBT驱动电路的基础,稳定可靠的驱动电源是IGBT正常工作的保证,驱动电源出现问题可能会导致电机振动、输出电压偏相、频跳、过流等多种故障。
[0004]由于变频器的工作环境复杂,常规电源对IGBT驱动供电容易损坏IGBT及其驱动电路。而且,IGBT的栅极驱动回路不存在共电位点,驱动电路需要提供相互隔离的供电电源。针对这种情况,本实用新型提供一种稳定且互相隔离的IGBT驱动回路电源。
发明内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种变频器的IGBT驱动电源电路,以解决上述背景技术中提出的问题。
[0006]为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:一种变频器的IGBT驱动电源电路,包括多谐振荡器部分、整形放大部分和功率驱动及电源变换部分,所述多谐振荡器部分中包括电容Cl、电阻Rl和CD4047芯片,所述CD4047芯片管脚8、9、12连接电源地M,所述CD4047芯片管脚I连接电容Cl,所述电容Cl另一端连接电阻Rl和CD4047芯片管脚3,所述电阻Rl另一端连接CD4047芯片管脚2,所述CD4047芯片管脚4、5、6连接+15V电源P15,所述整形放大部分包括电阻R2、电阻R4、三极管V1、三极管V2、三极管V5、三极管V6,所述⑶4047芯片管脚10、11连接电阻R2和电阻R4,所述电阻R2连接三极管Vl和V2的基极,所述电阻R4连接三极管V5和V6的基极,所述功率驱动及电源变换部分包括电阻R3、电阻R5、IGBT模块V3、IGBT模块V7、变压器Tl、变压器T2、二极管V4、二极管V8、二极管V9、二极管VlO、二极管Vl 1、二极管V12、二极管V13、二极管V14、二极管V15、二极管V16、二极管V17、二极管V18、二极管V19和二极管V20,所述电阻R3连接IGBT模块V3的栅极,所述IGBT模块V3的漏极与二极管V4的阳极连接至电源地M,所述IGBT模块V3的源极与二极管V4的阴极连接至变压器Tl和T2原边上绕组同名端处,所述电阻R5连接IGBT模块V7的栅极,IGBT模块V7的漏极与二极管V8的阳极连接至电源地M,所述IGBT模块V7的源极与二极管V8的阴极连接至变压器Tl和T2原边下绕组非同名端处,所述变压器Tl和T2原边上下绕组连接处连接+15V电源P15,所述二极管V9、二极管V10、二极管VI1、二极管V12、二极管V13、二极管V14、二极管V15、二极管V16、二极管V17、二极管V18、二极管V19和二极管V20依次两两组合分别连接变压器Tl、变压器T2副边的各绕组。
[0007] 优选的,所述电容Cl、电阻Rl和⑶4047芯片组成提供180度反相的两路高频脉冲电压输出的多谐振荡器电路。
[0008] 优选的,所述整形放大部分由电阻R2、电阻R4、三极管V1、三极管V2、三极管V5、三极管V6组成可将多谐振荡器输出的脉冲放大,且驱动IGBT模块V3和IGBT模块V7的推挽电路。
[0009]与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:本实用新型采用多谐振荡器产生高频脉冲电压,体积小,故障率低,且开关电路之间彼此绝缘隔离,根除了桥式逆变器最容易发生的直通短路和偏磁问题,显著地提高了逆变器的可靠性。变压器副边各绕组独立,每路IGBT驱动电源相互隔离,保证了驱动回路的安全。
附图说明
[0010]图1为本实用新型电路图;
[0011]图2为脉冲频率与R1、C1之间关系的波形图;
[0012]图3为变压器原边同名端与非同名端的压差波形图。
具体实施方式
[0013]下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0014]请参阅图1,本实用新型提供一种技术方案:一种变频器的IGBT驱动电源电路,包括多谐振荡器部分、整形放大部分和功率驱动及电源变换部分,所述多谐振荡器部分中包括电容Cl、电阻Rl和CD4047芯片,所述CD4047芯片管脚8、9、12连接电源地M,所述CD4047芯片管脚I连接电容Cl,所述电容Cl另一端连接电阻Rl和⑶4047芯片管脚3,所述电阻Rl另一端连接⑶4047芯片管脚2,所述⑶4047芯片管脚4、5、6连接+15V电源P15,所述整形放大部分包括电阻R2、电阻R4、三极管Vl、三极管V2、三极管V5、三极管V6,所述CD4047芯片管脚1、11连接电阻R2和电阻R4,所述电阻R2连接三极管Vl和V2的基极,所述电阻R4连接三极管V5和V6的基极,所述功率驱动及电源变换部分包括电阻R3、电阻R5、IGBT模块V3、IGBT模块V7、变压器Tl、变压器T2、二极管V4、二极管V8、二极管V9、二极管VlO、二极管Vl 1、二极管Vl 2、二极管V13、二极管V14、二极管Vl 5、二极管V16、二极管Vl 7、二极管V18、二极管V19和二极管V20,所述电阻R3连接IGBT模块V3的栅极,所述IGBT模块V3的漏极与二极管V4的阳极连接至电源地M,所述IGBT模块V3的源极与二极管V4的阴极连接至变压器Tl和T2原边上绕组同名端处,所述电阻R5连接IGBT模块V7的栅极,IGBT模块V7的漏极与二极管V8的阳极连接至电源地M,所述IGBT模块V7的源极与二极管V8的阴极连接至变压器Tl和T2原边下绕组非同名端处,所述变压器Tl和T2原边上下绕组连接处连接+15V电源P15,所述二极管V9、二极管V10、二极管VI1、二极管V12、二极管V13、二极管V14、二极管V15、二极管V16、二极管V17、二极管V18、二极管V19和二极管V20依次两两组合分别连接变压器Tl、变压器T2副边的各绕组。所述电容Cl、电阻Rl和CD4047芯片组成提供180度反相的两路高频脉冲电压输出的多谐振荡器电路。所述整形放大部分由电阻R2、电阻R4、三极管V1、三极管V2、三极管V5、三极管V6组成可将多谐振荡器输出的脉冲放大,且驱动IGBT模块V3和IGBT模块V7的推挽电路。
[0015]具体的,使用时,本电路中采用单稳态多谐振荡器(CD4047)产生180度反相的两路高频脉冲信号。改变R1、C1的值调整输出脉冲的频率,脉冲频率与R1、C1关系如下:
[0016] f=l/(4.4*Rl*Cl)
[0017]其波形图如图2所示。
[0018] 两路脉冲信号经过两组推挽电路(分别由电阻R2、三极管V1、三极管V2、电阻R4、三极管V5、三极管V6组成)放大来驱动两个IGBT模块V3和IGBT模块V7,以其中一组为例,推挽电路电路由三极管V1、三极管V2和R2组成。脉冲电压送入三极管V1、三极管V2的基极。当信号为高电平的时候三极管Vl导通V2截止,IGBT模块V3栅极为高电平,IGBT模块V3导通;当脉冲电压输出为低电平时三极管Vl截止,三极管V2导通,IGBT模块V3的结电容通过电阻R3和三极管V2放电,IGBT模块V3截止。两个IGBT的栅极电压波形与⑶4047管脚11、10的脉冲波形基本相同。当IGBT模块V3的栅极电压为+15V时,IGBT模块V7的栅极电压为0V,IGBT模块V3导通,IGBT模块V7关断,变压器Tl和T2原边上绕组同名端与电源地M相连,电压为0V,电流由+15V电源P15连接的上绕组非同名端流向同名端,当IGBT模块V3的栅极电压为OV时,IGBT模块V7的栅极电压为+15V,IGBT模块V7导通,IGBT模块V3关断,变压器Tl和T2原边下绕组非同名端与电源地M相连,电压为OV,电流由+15V电源P15连接的下绕组同名端流向非同名端。变压器原边同名端与非同名端的压差波形如图3所示。
[0019] 变压器Tl、变压器T2原边交替正反向激磁,在变压器副边产生高频交流脉冲,变压器副边为六组独立线圈,通过调整原边和副边的匝数比,得到六组独立的20V交流脉冲电源,经二极管V9、二极管V10、二极管VI1、二极管V12、二极管V13、二极管V14、二极管V15、二极管V16、二极管V17、二极管V18、二极管V19和二极管V20整流为互相隔离的6路20V(+15V,_5V)直流输出,分别给主回路6组大功率IGBT提供驱动回路电源。
[0020]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种变频器的IGBT驱动电源电路,包括多谐振荡器部分、整形放大部分和功率驱动及电源变换部分,其特征在于:所述多谐振荡器部分中包括电容Cl、电阻Rl和CD4047芯片,所述⑶4047芯片管脚8、9、12连接电源地M,所述⑶4047芯片管脚I连接电容Cl,所述电容Cl另一端连接电阻Rl和⑶4047芯片管脚3,所述电阻Rl另一端连接⑶4047芯片管脚2,所述⑶4047芯片管脚4、5、6连接+15V电源P15。所述整形放大部分包括电阻R2、电阻R4、三极管Vl、三极管V2、三极管V5、三极管V6,所述⑶4047芯片管脚10、11连接电阻R2和电阻R4,所述电阻R2连接三极管Vl和V2的基极,所述电阻R4连接三极管V5和V6的基极。所述功率驱动及电源变换部分包括电阻R3、电阻R5、IGBT模块V3、IGBT模块V7、变压器Tl、变压器T2、二极管V4、二极管V8、二极管V9、二极管VlO、二极管Vl 1、二极管Vl 2、二极管V13、二极管V14、二极管V15、二极管V16、二极管V17、二极管V18、二极管V19和二极管V20,所述电阻R3连接IGBT模块V3的栅极,所述IGBT模块V3的漏极与二极管V4的阳极连接至电源地M,所述IGBT模块V3的源极与二极管V4的阴极连接至变压器Tl和T2原边上绕组同名端处,所述电阻R5连接IGBT模块V7的栅极,IGBT模块V7的漏极与二极管V8的阳极连接至电源地M,所述IGBT模块V7的源极与二极管V8的阴极连接至变压器Tl和T2原边下绕组非同名端处,所述变压器Tl和T2原边上下绕组连接处连接+15V电源Pl 5,所述二极管V9、二极管VlO、二极管Vl 1、二极管Vl 2、二极管V13、二极管V14、二极管V15、二极管V16、二极管V17、二极管V18、二极管V19和二极管V20依次两两组合分别连接变压器Tl、变压器T2副边的各绕组。
2.根据权利要求1所述的一种变频器的IGBT驱动电源电路,其特征在于:所述电容Cl、电阻Rl和CD4047芯片组成提供180度反相的两路高频脉冲电压输出的多谐振荡器电路。
3.根据权利要求1所述的一种变频器的IGBT驱动电源电路,其特征在于:所述整形放大部分由电阻R2、电阻R4、三极管V1、三极管V2、三极管V5、三极管V6组成可将多谐振荡器输出的脉冲放大,且驱动IGBT模块V3和IGBT模块V7的推挽电路。
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