CN207069914U - 超声波用大功率igbt驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种超声波用大功率IGBT驱动电路，包括：第一电阻、第一三极管、第二三极管、电源、第二电阻、第一二极管、第三电阻、第四电阻、场效应管、变压器、第二二极管、第三二极管、第一电容、第二电容以及信号处理模块，所述变压器包括：初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组以及第三次级绕组，改变了常规的单个变压器的驱动方式，增加了两个次级绕组分别控制正负压，可得到精准的15V与‑5V电压；本实用新型的输入信号不采用传统的交替信号，改为单组高低电平信号，使得IGBT的驱动更加安全可靠，适应性更好；增加信号处理模块，滤除一些杂散信号，能精准地获得驱动电压及信号。

Description

超声波用大功率IGBT驱动电路

技术领域

本实用新型涉及一种IGBT驱动电路，尤其涉及一种超声波用大功率IGBT驱动电路。

背景技术

IGBT即绝缘栅极双极性晶体管，是一种新型功率器件，是上世纪末出现的一种全控型电压驱动式电力电子器件，它将GTR和MOSFET的优点集于一身：输入阻抗高、开关频率高、工作电流大等，在变频器、开关电源、弧焊电源等领域得到广泛地应用。IGBT对驱动电路要求较高，常规来说，IGBT驱动要求有正负相双相电压驱动。目前市面上驱动电路和驱动芯片是比较多的，它必须具备以下功能：

1、与控制信号进行隔离；

2、有正负相电压输出，且电压可控；

3、对输入信号与输出信号的延时要小，且尽量避免失真。

目前市面上超声波用IGBT驱动一般采用单个变压器驱动两个上下桥臂所对应的IGBT，输入信号端由两组对管组成桥式驱动电路，其中一个节点连接驱动变压器初级的其中一端，另一个节点串联一个隔直电容后连接至变压器初级的另一端。变压器输出端分成两组，相位完全相反，并各自通过一个电阻和一个二极管串联到IGBT的1脚和3脚。当初级信号某桥为高时，变压器耦合高电平信号到次级，与其相位相同的一组信号则由低电平转为高电平，与其相位相反的一组信号则由高转低，以达到驱动IGBT开关的目的。现有技术的缺陷是：

1、对于IGBT驱动而言，需要的正相电压约为15V，负相电压约为5V，传统电路无法同时满足这个条件，因为它的正负相电压是相同的；

2、对于传统驱动方式而言，在输入信号小于50％占空比时，会出现接近0V的暂留电压，这个会导致IGBT无法关断，从而引起了上下桥臂共通的风险，也就是会引发烧管的风险；

3、虽然在电路中有隔直电容，但若出现上下桥臂在短时间内开通时间不同的情况时，则会出现变压器磁饱和现象，也加大了烧晶体管的风险。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种超声波用大功率IGBT驱动电路，使IGBT的驱动更加可靠，适应性更好。

本实用新型的技术方案如下：一种超声波用大功率IGBT驱动电路，包括：第一电阻、第一三极管、第二三极管、电源、第二电阻、第一二极管、第三电阻、第四电阻、场效应管、变压器、第二二极管、第三二极管、第一电容、第二电容以及信号处理模块，所述变压器包括：初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组以及第三次级绕组，所述第一电阻一端为信号输入端，所述第一电阻另一端与所述第一三极管的基极、第二三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与所述第二电阻的一端、所述第一二极管的阴极及第一电容的一端连接，所述第二电阻的另一端与电源连接，所述第一电容的另一端接地，所述第一三极管的发射极与所述变压器的初级绕组的第一端连接，所述第二三极管的发射极与所述初级绕组的第一端连接，所述第二三极管的集电极接地，所述第三电阻的一端为信号输入端，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端、场效应管的栅极连接，所述第四电阻的另一端接地，所述场效应管的源极接地，其漏极与所述初级绕组的第二端连接，所述变压器的第一次级绕组的第一端与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述第二电容的一端、信号处理模块的第一端连接，所述第一次级绕组另一端与所述第二次级绕组一端、第二电容另一端、第三电容一端以及IGBT连接，所述第二次级绕组另一端与所述第三二极管阴极连接，所述第三二极管的阳极与所述第三次级绕组一端、第三电容另一端及信号处理模块的第二端连接，所述第三次级绕组的另一端与所述信号处理模块的第三端连接。

所述信号处理模块包括：第五电阻、第六电阻、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第七电阻、第八电阻以及第四二极管，所述第五电阻一端与所述第三次级绕组的另一端、第六电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述第三三极管的基极、第四三极管的基极及第六电阻的另一端连接，所述第三三极管的集电极与所述第三电容的另一端、第三二极管的阳极、第三次级绕组的一端及第六三极管的集电极连接，所述第三三极管的发射极与所述第四三极管的发射极、第五三极管的基极及第六三极管的基极连接，所述第四三极管的集电极与所述第二二极管的阴极、第二电容的一端及第五三极管的集电极连接，所述第五三极管的发射极与所述第六三极管的发射极、第七电阻的一端及第八电阻的一端连接，所述第七电阻另一端与所述第四二极管的阳极以及IGBT连接，所述第八电阻的另一端与所述第四二极管的阴极连接。

IGBT驱动电路还包括第四电容，所述第四电容一端与所述第二电阻的一端、第一三极管的集电极、第一二极管的阴极及第一电容的一端连接，所述第四电容的另一端接地。

所述信号输入端输入单组高低电平信号。

所述电源电压为15V。

采用上述方案，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型改变了常规的单个变压器的驱动方式，增加了两个次级绕组分别控制正负压，可得到精准的15V与-5V电压；

2、本实用新型的输入信号不采用传统的交替信号，改为单组高低电平信号，使得IGBT的驱动更加安全可靠，适应性更好；

3、增加信号处理模块，滤除一些杂散信号，能精准地获得驱动电压及信号。

附图说明

图1为本实用新型超声波用大功率IGBT驱动电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

请参阅图1，本实用新型提供一种超声波用大功率IGBT驱动电路，在原先的变压器上增加了两个次级绕组，来分别控制正相电压与负相电压，使得IGBT的驱动更加可靠。本电路结构包括：第一电阻R1、第一三极管Q1、第二三极管Q2、电源、第二电阻R2、第一二极管D1、第三电阻R3、第四电阻R4、场效应管Q3、变压器T1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一电容C1、第二电容C2以及信号处理模块。所述变压器T1包括：初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组以及第三次级绕组，所述第一电阻R1一端为信号输入端，所述第一电阻R1另一端与所述第一三极管Q1的基极、第二三极管Q2的基极连接，所述第一三极管Q1的集电极与所述第二电阻R2的一端、所述第一二极管D1的阴极及第一电容C1的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与15V电源连接，所述第一电容C1的另一端接地，所述第一三极管D1的发射极与所述变压器T1的初级绕组的第一端连接，所述第二三极管D2的发射极与所述初级绕组的第一端连接，所述第二三极管Q2的集电极接地，所述第三电阻R3的一端为信号输入端，所述第三电阻R3的另一端与所述第四电阻R4的一端、场效应管Q3的栅极连接，所述第四电阻R4的另一端接地，所述场效应管Q3的源极接地，其漏极与所述初级绕组的第二端连接，所述变压器T1的第一次级绕组的第一端与所述第二二极管D2的阳极连接，所述第二二极管D2的阴极与所述第二电容C2的一端、信号处理模块的第一端连接，所述第一次级绕组另一端与所述第二次级绕组一端、第二电容C2另一端、第三电容C3一端以及IGBT连接，所述第二次级绕组另一端与所述第三二极管D3阴极连接，所述第三二极管D3的阳极与所述第三次级绕组一端、第三电容C3另一端及信号处理模块的第二端连接，所述第三次级绕组的另一端与所述信号处理模块的第三端连接。

所述信号处理模块包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第三三极管Q4、第四三极管Q5、第五三极管Q6、第六三极管Q7、第七电阻R7、第八电阻R8以及第四二极管D4。所述第五电阻R5一端与所述第三次级绕组的另一端、第六电阻R6的一端连接，所述第五电阻R5的另一端与所述第三三极管Q4的基极、第四三极管Q5的基极及第六电阻R6的另一端连接，所述第三三极管Q4的集电极与所述第三电容C3的另一端、第三二极管D3的阳极、第三次级绕组的一端及第六三极管Q7的集电极连接，所述第三三极管Q4的发射极与所述第四三极管Q5的发射极、第五三极管Q6的基极及第六三极管Q7的基极连接，所述第四三极管Q5的集电极与所述第二二极管D2的阴极、第二电容C2的一端及第五三极管Q6的集电极连接，所述第五三极管Q6的发射极与所述第六三极管Q7的发射极、第七电阻R7的一端及第八电阻R8的一端连接，所述第七电阻R7另一端与所述第四二极管D4的阳极以及IGBT连接，所述第八电阻R8的另一端与所述第四二极管D4的阴极连接,所述信号输入端输入DRA信号。

IGBT驱动电路还包括用于进行滤波稳压的第四电容C4，所述第四电容C4一端与所述第二电阻R2的一端、第一三极管Q1的集电极、第一二极管D1的阴极及第一电容C1的一端连接，所述第四电容C4的另一端接地。

本实用新型工作原理如下：DRA为输入信号，当其为高电平时，Q1开通，Q2反向偏置，其集电极为高电平。Q3开通，其漏极为低电平，15V电压加于变压器T1上。此时，与变压器同名端的第一次级绕组的一端(3脚)、第二次级绕组的一端(5脚)耦合为高电平，并通过电容第二电容C2、第三电容C3储存电压分别为15V、-5V。第三次级绕组的另一端(8脚)耦合为高电平信号并驱动信号处理模块，信号处理模块将小信号放大后输出给IGBT，使IGBT开通；当DRA为低电平时，Q2开通，Q1反向偏置，其集电极为低电平，Q3关闭，此时变压器T1上存储的电信号会拉高Q3上的漏极电压，从而输出低电压，使得IGBT关闭。

综上所述，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型改变了常规的单个变压器的驱动方式，增加了两个次级绕组分别控制正负压，可得到精准的15V与-5V电压；

2、本实用新型的输入信号不采用传统的交替信号，改为单组高低电平信号，使得IGBT的驱动更加安全可靠，适应性更好；

3、增加信号处理模块，滤除一些杂散信号。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种超声波用大功率IGBT驱动电路，其特征在于，包括：第一电阻、第一三极管、第二三极管、电源、第二电阻、第一二极管、第三电阻、第四电阻、场效应管、变压器、第二二极管、第三二极管、第一电容、第二电容以及信号处理模块，所述变压器包括：初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组以及第三次级绕组，所述第一电阻一端为信号输入端，所述第一电阻另一端与所述第一三极管的基极、第二三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与所述第二电阻的一端、所述第一二极管的阴极及第一电容的一端连接，所述第二电阻的另一端与电源连接，所述第一电容的另一端接地，所述第一三极管的发射极与所述变压器的初级绕组的第一端连接，所述第二三极管的发射极与所述初级绕组的第一端连接，所述第二三极管的集电极接地，所述第三电阻的一端为信号输入端，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端、场效应管的栅极连接，所述第四电阻的另一端接地，所述场效应管的源极接地，其漏极与所述初级绕组的第二端连接，所述变压器的第一次级绕组的第一端与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述第二电容的一端、信号处理模块的第一端连接，所述第一次级绕组另一端与所述第二次级绕组一端、第二电容另一端、第三电容一端以及IGBT连接，所述第二次级绕组另一端与所述第三二极管阴极连接，所述第三二极管的阳极与所述第三次级绕组一端、第三电容另一端及信号处理模块的第二端连接，所述第三次级绕组的另一端与所述信号处理模块的第三端连接。

2.根据权利要求1所述的超声波用大功率IGBT驱动电路，其特征在于，所述信号处理模块包括：第五电阻、第六电阻、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第七电阻、第八电阻以及第四二极管，所述第五电阻一端与所述第三次级绕组的另一端、第六电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述第三三极管的基极、第四三极管的基极及第六电阻的另一端连接，所述第三三极管的集电极与所述第三电容的另一端、第三二极管的阳极、第三次级绕组的一端及第六三极管的集电极连接，所述第三三极管的发射极与所述第四三极管的发射极、第五三极管的基极及第六三极管的基极连接，所述第四三极管的集电极与所述第二二极管的阴极、第二电容的一端及第五三极管的集电极连接，所述第五三极管的发射极与所述第六三极管的发射极、第七电阻的一端及第八电阻的一端连接，所述第七电阻另一端与所述第四二极管的阳极以及IGBT连接，所述第八电阻的另一端与所述第四二极管的阴极连接。

3.根据权利要求1所述的超声波用大功率IGBT驱动电路，其特征在于，还包括第四电容，所述第四电容一端与所述第二电阻的一端、第一三极管的集电极、第一二极管的阴极及第一电容的一端连接，所述第四电容的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的超声波用大功率IGBT驱动电路，其特征在于，所述信号输入端输入单组高低电平信号。

5.根据权利要求1所述的超声波用大功率IGBT驱动电路，其特征在于，所述电源电压为15V。