CN207638923U - Igbt驱动电路和电磁加热设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种IGBT驱动电路和电磁加热设备。其中，IGBT驱动电路包括：推挽电路、第一电阻、第三电阻、第一电容和稳压二极管。第一电容与稳压二极管并联，推挽电路的第一端与第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与稳压二极管的负极连接，稳压二极管的正极与推挽电路的第二端连接且接地，第三电阻的第一端与推挽电路的第三端连接，第三电阻的第二端与稳压二极管的负极连接；推挽电路的第三端用于输入基准电压，推挽电路的第四端用于输入IGBT驱动信号，第一电阻的第一端还用于连接IGBT的栅极，第一电阻的第二端还用于连接IGBT的发射极。通过提供一定的反向关断电压关断IGBT，避免了IGBT误开通。

Description

IGBT驱动电路和电磁加热设备

技术领域

本实用新型涉及家用电器技术领域，尤其涉及一种绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)驱动电路和电磁加热设备。

背景技术

电磁加热产品依靠交变磁场在锅底产生涡流对锅具进行加热，交变磁场是通过大功率器件IGBT的开通关断使线圈盘和谐振电容谐振产生的。

目前，IGBT的驱动一般选择正压驱动和关断的推挽电路实现。IGBT在关断时，推挽电路中下臂的三极管将IGBT的驱动电压拉低到0V，从而关断IGBT。

但是，由于IGBT在关断过程中，IGBT的栅极和发射极之间会产生很高的瞬态高压，干扰了栅极电压，可能造成IGBT的误开通。

实用新型内容

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本实用新型提供一种IGBT驱动电路和电磁加热设备，通过提供一定的反向关断电压关断IGBT，提高了IGBT的耐压能力，避免了IGBT误开通。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种IGBT驱动电路，包括：推挽电路、第一电阻、第三电阻、第一电容和稳压二极管；第一电容与稳压二极管并联，推挽电路的第一端与第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与稳压二极管的负极连接，稳压二极管的正极与推挽电路的第二端连接且接地，第三电阻的第一端与推挽电路的第三端连接，第三电阻的第二端与稳压二极管的负极连接；推挽电路的第三端用于输入基准电压，推挽电路的第四端用于输入IGBT驱动信号，第一电阻的第一端还用于连接IGBT的栅极，第一电阻的第二端还用于连接IGBT的发射极；在IGBT驱动信号为高电平时，推挽电路的第一端为电流输出端；在IGBT驱动信号为低电平时，推挽电路的第一端为电流输入端。

如上的IGBT驱动电路，当IGBT驱动信号为低电平用于关断IGBT时，通过第一电容和稳压二极管可以为IGBT提供反向的关断电压。即使IGBT在关断过程中出现关断噪声，依然使得IGBT处于关断状态，提升了IGBT的耐压性能，避免了误开通。同时，由于提供了反向关断电压，因此缩短了关断时间，减少了关断损耗，提升了IGBT的工作稳定性。

在本实用新型的一实施例中，还包括第二电容，第二电容与稳压二极管并联。

在本实用新型的一实施例中，推挽电路的第一端与第一电阻的第一端之间串联有第二电阻。

在本实用新型的上述实施例中，推挽电路包括：第一三极管、第二三极管、第四电阻和第五电阻；第一三极管的集电极与第五电阻的第一端连接，第一三极管的发射极与第四电阻的第一端连接，第一三极管的基极分别与第二三极管的基极和第五电阻的第二端连接，第二三极管的发射极与第四电阻的第二端连接；第一三极管的集电极作为推挽电路的第三端，第一三极管的基极作为推挽电路的第四端，第二三极管的发射极作为推挽电路的第一端，第二三极管的集电极作为推挽电路的第二端。

在本实用新型的上述实施例中，第一电容为电解电容。

本实用新型还提供一种电磁加热设备，包括IGBT和IGBT驱动电路，IGBT驱动电路包括推挽电路、第一电阻、第三电阻、第一电容和稳压二极管；第一电容与稳压二极管并联，推挽电路的第一端分别与第一电阻的第一端和IGBT的栅极连接，第一电阻的第二端分别与稳压二极管的负极和IGBT的发射极连接，稳压二极管的正极与推挽电路的第二端连接且接地，第三电阻的第一端与推挽电路的第三端连接，第三电阻的第二端与稳压二极管的负极连接；推挽电路的第三端用于输入基准电压，推挽电路的第四端用于输入IGBT驱动信号；在IGBT驱动信号为高电平时，推挽电路的第一端为电流输出端；在IGBT驱动信号为低电平时，推挽电路的第一端为电流输入端。

在本实用新型的一实施例中，IGBT驱动电路还包括第二电容，第二电容与稳压二极管并联。

在本实用新型的一实施例中，推挽电路的第一端与第一电阻的第一端之间串联有第二电阻。

在本实用新型的上述实施例中，推挽电路包括：第一三极管、第二三极管、第四电阻和第五电阻；第一三极管的集电极与第五电阻的第一端连接，第一三极管的发射极与第四电阻的第一端连接，第一三极管的基极分别与第二三极管的基极和第五电阻的第二端连接，第二三极管的发射极与第四电阻的第二端连接；第一三极管的集电极作为推挽电路的第三端，第一三极管的基极作为推挽电路的第四端，第二三极管的发射极作为推挽电路的第一端，第二三极管的集电极作为推挽电路的第二端。

在本实用新型的上述实施例中，第一电容为电解电容。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的IGBT驱动电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的IGBT驱动电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的电磁加热设备的结构示意图。

附图标记说明：

11：推挽电路；12：第一电阻；

13：第三电阻；14：第一电容；

15：稳压二极管；16：第二电阻；

17：第二电容；

21：IGBT；22：IGBT驱动电路；

111：第一三极管；112：第二三极管；

113：第四电阻；114：第五电阻。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

本实用新型提供的IGBT驱动电路，通过提供一定的反向关断电压从而关断IGBT，保证了在IGBT关断时即使出现关断噪声也仍然使得IGBT处于关断状态，提高了IGBT的耐压能力，解决了目前现有技术中IGBT误开通的技术问题。

图1为本实用新型实施例一提供的IGBT驱动电路的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的IGBT驱动电路，可以包括：推挽电路11、第一电阻12(可以标记为R1)、第三电阻13(可以标记为R3)、第一电容14(可以标记为C1)和稳压二极管15(可以标记为DW)。

第一电容14与稳压二极管15并联，推挽电路11的第一端与第一电阻12的第一端连接，第一电阻12的第二端与稳压二极管15的负极连接，稳压二极管15的正极与推挽电路11的第二端连接且接地，第三电阻13的第一端与推挽电路11的第三端连接，第三电阻13的第二端与稳压二极管15的负极连接。

推挽电路11的第三端用于输入基准电压，推挽电路11的第四端用于输入IGBT驱动信号，第一电阻12的第一端还用于连接IGBT的栅极(可以标记为g)，第一电阻12的第二端还用于连接IGBT的发射极(可以标记为e)。

在IGBT驱动信号为高电平时，推挽电路11的第一端为电流输出端。在IGBT驱动信号为低电平时，推挽电路11的第一端为电流输入端。

其中，推挽电路是指采用两个对称的功率开关管以推挽方式存在的电路。两个功率开关管分别受两个互补信号的控制，总是在一个功率开关管导通的时候另一个功率开关管截止。功率开关管可以为双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)或者金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOSFET)。由于每次只有一个功率开关管导通，因此，推挽电路的导通损耗小、效率高，既提高了电路的负载能力，又提高了开关速度。本实施例对于推挽电路11的实现方式不做限定，可以采用现有的推挽电路。

在本实施例中，推挽电路11包括四个端口，分别为：第一端(可以标记为1端)、第二端(可以标记为2端)、第三端(可以标记为3端)和第四端(可以标记为4端)。其中，推挽电路11的第三端用于输入基准电压(可以标记为VCC)。本实施例对于基准电压VCC的具体取值不做限定，可以根据IGBT的开通电压设置。推挽电路11的第四端用于输入IGBT驱动信号。IGBT驱动信号可以为低电平或者高电平。其中，当IGBT驱动信号为高电平时，用于开通IGBT。当IGBT驱动信号为低电平时，用于关断IGBT。本实施例对于高电平和低电平的具体取值不做限定。可选的，低电平可以为0V。可选的，高电平与基准电压相关。

当IGBT驱动信号为高电平时，推挽电路11的第一端为电流输出端。一方面，基准电压VCC经过推挽电路11的第一端加载在IGBT的栅极(g极)。另一方面，基准电压VCC通过第三电阻13在稳压二极管15的两端建立Vdw，Vdw为稳压二极管15的额定电压，并为第一电容14充电。此时，IGBT的发射极(e极)电压为Vdw。IGBT的栅极与发射极之间的电压Vge近似为VCC-Vdw。IGBT开通。

当IGBT驱动信号为低电平时，推挽电路11的第一端为电流输入端。一方面，IGBT的栅极电压通过推挽电路11迅速拉低，近似为0V。另一方面，IGBT的发射极电压近似为Vdw。此时，IGBT的栅极与发射极之间的电压Vge近似为-Vdw。IGBT关断。

可见，本实施例提供的IGBT驱动电路，当IGBT驱动信号为低电平用于关断IGBT时，通过第一电容和稳压二极管可以为IGBT提供反向的关断电压。即使IGBT在关断过程中出现dv/dt的关断噪声，由于提供了接近稳压二极管额定电压的反向关断电压，依然使得IGBT处于关断状态，提升了IGBT的耐压性能，避免了误开通。同时，由于提供了反向关断电压，因此缩短了关断时间，减少了关断损耗，提升了IGBT的工作稳定性。

需要说明的是，本实施例对于第一电阻12、第三电阻13和第一电容14的具体取值不做限定，根据需要进行设置。其中，第一电阻12用于释放IGBT栅极的感应电荷，吸收IGBT的栅极和发射极之间可能出现的高压尖峰，避免IGBT损坏。

需要说明的是，本实施例对于第一电容14的类型和型号不做限定，根据需要进行设置。

可选的，第一电容14可以为电解电容。

通过设置第一电容为电解电容，可以在IGBT关断时为IGBT提供更稳定的反向电压，提升了IGBT的工作稳定性。

需要说明的是，本实施例对于稳压二极管15的类型、型号以及额定电压的具体取值不做限定，根据需要进行设置。例如，稳压二极管15的额定电压可以根据IGBT的开通电压和基准电压VCC确定。

其中，为了提升IGBT的抗干扰性能，本实施例提供的IGBT驱动电路，推挽电路11的第一端与第一电阻12的第一端之间可以串联有第二电阻16(可以标记为R2)。

具体的，在推挽电路11的第一端与第一电阻12的第一端之间串联第二电阻16，降低了IGBT开通时的di/dt，IGBT在开通时产生的浪涌电压变小，提升了IGBT的抗干扰性能。

需要说明的是，第二电阻16为IGBT开通时的栅极电阻，第二电阻16越大，IGBT开通时产生的浪涌电压越小，相应的，IGBT的开通时间越长。本实施例对于第二电阻16的具体取值不做限定，根据需要进行设置。

可选的，本实施例提供的IGBT驱动电路，还可以包括第二电容17(可以标记为C2)，第二电容17与稳压二极管15并联。

具体的，通过在稳压二极管15和第一电容14的两端设置第二电容17，滤除了噪声，进一步提升了IGBT的抗干扰性能。

需要说明的是，本实施例对于第二电容17的具体取值不做限定，根据需要进行设置。

本实施例提供了一种IGBT驱动电路，包括推挽电路、第一电阻、第三电阻、第一电容和稳压二极管。通过第一电容和稳压二极管可以为IGBT提供反向的关断电压，即使IGBT在关断过程中出现关断噪声，依然使得IGBT处于关断状态，提升了IGBT的耐压性能，避免了误开通。

图2为本实用新型实施例二提供的IGBT驱动电路的结构示意图。本实施例在上述图1所示实施例的基础上，提供了推挽电路11的一种具体实现方式。如图2所示，本实施例提供的IGBT驱动电路，其中的推挽电路11可以包括第一三极管111(可以标记为Q1)、第二三极管112(可以标记为Q2)、第四电阻113(可以标记为R4)和第五电阻114(可以标记为R5)。

第一三极管111的集电极与第五电阻114的第一端连接，第一三极管111的发射极与第四电阻113的第一端连接，第一三极管111的基极分别与第二三极管112的基极和第五电阻114的第二端连接，第二三极管112的发射极与第四电阻113的第二端连接。

第一三极管111的集电极作为推挽电路11的第三端，第一三极管111的基极作为推挽电路11的第四端，第二三极管112的发射极作为推挽电路11的第一端，第二三极管112的集电极作为推挽电路11的第二端。

其中，推挽电路11的第一端与第一电阻12的第一端之间可以串联有第二电阻16。

下面结合具体数值详细说明IGBT的开通和关断。假设基准电压VCC为23V，稳压二极管15的额定电压为5.1V。

当IGBT驱动信号为高电平时，第一三极管111导通，第二三极管112截止。一方面，基准电压VCC通过第一三极管111、第四电阻113和第二电阻16加载在IGBT的栅极，IGBT的栅极电压近似为VCC(23V)。另一方面，基准电压VCC通过第三电阻13在稳压二极管15的两端建立Vdw(5.1V)，并为第一电容14充电。此时，IGBT的发射极电压约为5.1V。IGBT的栅极与发射极之间的电压Vge为VCC-Vdw＝23V-5.1V≈18V。IGBT开通。

其中，第二电阻16和第四电阻113为IGBT开通时的栅极电阻。第二电阻16和第四电阻113越大，则IGBT开通时产生的浪涌电压越小，相应的，IGBT开通时间越长。

当IGBT驱动信号为低电平时，第一三极管111截止，第二三极管112导通。一方面，IGBT的栅极电压通过第二电阻16和第二三极管112迅速拉低，近似为0V。另一方面，IGBT的发射极电压近似为Vdw(5.1V)。此时，IGBT的栅极与发射极之间的电压Vge近似为-Vdw＝-5.1V。IGBT关断。

其中，第二电阻16为IGBT关断时的栅极电阻。第二电阻16越大，则IGBT关断时产生的浪涌电压越小，相应的，IGBT关断时间越长。

需要说明的是，本实施例对于第一电阻12、第二电阻16、第三电阻13、第四电阻113和第五电阻114的具体取值不做限定，需要根据需要进行设置。

本实施例提供了一种IGBT驱动电路，包括推挽电路、第一电阻、第三电阻、第一电容和稳压二极管。其中，推挽电路包括第一三极管、第二三极管、第四电阻和第五电阻。本实施例提供的IGBT驱动电路，当IGBT驱动信号为低电平用于关断IGBT时，通过第一电容和稳压二极管可以为IGBT提供反向的关断电压。即使IGBT在关断过程中出现关断噪声，依然使得IGBT处于关断状态，提升了IGBT的耐压性能，避免了误开通。同时，由于提供了反向关断电压，因此缩短了关断时间，减少了关断损耗，提升了IGBT的工作稳定性。

图3为本实用新型实施例一提供的电磁加热设备的结构示意图。本实施例对于电磁加热设备的类型不做限定，例如，电磁加热设备可以为电磁炉、电磁加热电饭煲、电磁加热电水壶等等。如图3所示，本实施例提供的电磁加热设备，可以包括IGBT21和IGBT驱动电路22，IGBT驱动电路22包括推挽电路11、第一电阻12、第三电阻13、第一电容14和稳压二极管15。

第一电容14与稳压二极管15并联，推挽电路11的第一端分别与第一电阻12的第一端和IGBT21的栅极连接，第一电阻12的第二端分别与稳压二极管15的负极和IGBT21的发射极连接，稳压二极管15的正极与推挽电路11的第二端连接且接地，第三电阻13的第一端与推挽电路11的第三端连接，第三电阻13的第二端与稳压二极管15的负极连接。

推挽电路11的第三端用于输入基准电压，推挽电路11的第四端用于输入IGBT驱动信号。

在IGBT驱动信号为高电平时，推挽电路11的第一端为电流输出端。在IGBT驱动信号为低电平时，推挽电路11的第一端为电流输入端。

可选的，IGBT驱动电路22还包括第二电容17，第二电容17与稳压二极管15并联。

可选的，推挽电路11的第一端与第一电阻12的第一端之间串联有第二电阻16。

可选的，推挽电路11包括：第一三极管111、第二三极管112、第四电阻113和第五电阻114。

第一三极管111的集电极与第五电阻114的第一端连接，第一三极管111的发射极与第四电阻113的第一端连接，第一三极管111的基极分别与第二三极管112的基极和第五电阻114的第二端连接，第二三极管112的发射极与第四电阻113的第二端连接。

第一三极管111的集电极作为推挽电路11的第三端，第一三极管111的基极作为推挽电路11的第四端，第二三极管112的发射极作为推挽电路11的第一端，第二三极管112的集电极作为推挽电路11的第二端。

可选的，第一电容14为电解电容。

本实施例提供的电磁加热设备，包括图1～图2所示的任一实施例提供的IGBT驱动电路，其技术原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

另外，需要说明的是，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”等应做广义理解，例如可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定、对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种IGBT驱动电路，其特征在于，包括：推挽电路(11)、第一电阻(12)、第三电阻(13)、第一电容(14)和稳压二极管(15)；

所述第一电容(14)与所述稳压二极管(15)并联，所述推挽电路(11)的第一端与所述第一电阻(12)的第一端连接，所述第一电阻(12)的第二端与所述稳压二极管(15)的负极连接，所述稳压二极管(15)的正极与所述推挽电路(11)的第二端连接且接地，所述第三电阻(13)的第一端与所述推挽电路(11)的第三端连接，所述第三电阻(13)的第二端与所述稳压二极管(15)的负极连接；

所述推挽电路(11)的第三端用于输入基准电压，所述推挽电路(11)的第四端用于输入绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动信号，所述第一电阻(12)的第一端还用于连接IGBT的栅极，所述第一电阻(12)的第二端还用于连接所述IGBT的发射极；

在所述IGBT驱动信号为高电平时，所述推挽电路(11)的第一端为电流输出端；在所述IGBT驱动信号为低电平时，所述推挽电路(11)的第一端为电流输入端。

2.根据权利要求1所述的IGBT驱动电路，其特征在于，还包括第二电容(17)，所述第二电容(17)与所述稳压二极管(15)并联。

3.根据权利要求1所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述推挽电路(11)的第一端与所述第一电阻(12)的第一端之间串联有第二电阻(16)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述推挽电路(11)包括：第一三极管(111)、第二三极管(112)、第四电阻(113)和第五电阻(114)；

所述第一三极管(111)的集电极与所述第五电阻(114)的第一端连接，所述第一三极管(111)的发射极与所述第四电阻(113)的第一端连接，所述第一三极管(111)的基极分别与所述第二三极管(112)的基极和所述第五电阻(114)的第二端连接，所述第二三极管(112)的发射极与所述第四电阻(113)的第二端连接；

所述第一三极管(111)的集电极作为所述推挽电路(11)的第三端，所述第一三极管(111)的基极作为所述推挽电路(11)的第四端，所述第二三极管(112)的发射极作为所述推挽电路(11)的第一端，所述第二三极管(112)的集电极作为所述推挽电路(11)的第二端。

5.根据权利要求1至3任一项所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述第一电容(14)为电解电容。

6.一种电磁加热设备，其特征在于，包括：绝缘栅双极型晶体管IGBT(21)和IGBT驱动电路(22)，所述IGBT驱动电路(22)包括推挽电路(11)、第一电阻(12)、第三电阻(13)、第一电容(14)和稳压二极管(15)；

所述第一电容(14)与所述稳压二极管(15)并联，所述推挽电路(11)的第一端分别与所述第一电阻(12)的第一端和所述IGBT(21)的栅极连接，所述第一电阻(12)的第二端分别与所述稳压二极管(15)的负极和所述IGBT(21)的发射极连接，所述稳压二极管(15)的正极与所述推挽电路(11)的第二端连接且接地，所述第三电阻(13)的第一端与所述推挽电路(11)的第三端连接，所述第三电阻(13)的第二端与所述稳压二极管(15)的负极连接；

所述推挽电路(11)的第三端用于输入基准电压，所述推挽电路(11)的第四端用于输入IGBT驱动信号；

在所述IGBT驱动信号为高电平时，所述推挽电路(11)的第一端为电流输出端；在所述IGBT驱动信号为低电平时，所述推挽电路(11)的第一端为电流输入端。

7.根据权利要求6所述的电磁加热设备，其特征在于，所述IGBT驱动电路(22)还包括第二电容(17)，所述第二电容(17)与所述稳压二极管(15)并联。

8.根据权利要求6所述的电磁加热设备，其特征在于，所述推挽电路(11)的第一端与所述第一电阻(12)的第一端之间串联有第二电阻(16)。

9.根据权利要求6至8任一项所述的电磁加热设备，其特征在于，所述推挽电路(11)包括：第一三极管(111)、第二三极管(112)、第四电阻(113)和第五电阻(114)；

所述第一三极管(111)的集电极与所述第五电阻(114)的第一端连接，所述第一三极管(111)的发射极与所述第四电阻(113)的第一端连接，所述第一三极管(111)的基极分别与所述第二三极管(112)的基极和所述第五电阻(114)的第二端连接，所述第二三极管(112)的发射极与所述第四电阻(113)的第二端连接；

所述第一三极管(111)的集电极作为所述推挽电路(11)的第三端，所述第一三极管(111)的基极作为所述推挽电路(11)的第四端，所述第二三极管(112)的发射极作为所述推挽电路(11)的第一端，所述第二三极管(112)的集电极作为所述推挽电路(11)的第二端。

10.根据权利要求6至8任一项所述的电磁加热设备，其特征在于，所述第一电容(14)为电解电容。