CN209046518U - 基于igbt的大功率并联电源驱动电路 - Google Patents
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Abstract
基于IGBT的大功率并联电源驱动电路：驱动控制模块通过软关断控制模块连接推挽放大器，推挽放大器两个输出端分别连接栅极开通电阻、栅极关断电阻，推挽放大器输入端高电平时栅极开通电阻输出端导通，推挽放大器输入端低电平时栅极关断电阻输出端导通，有源钳位软开通模块分别连接推挽放大器输入端和IGBT集电极。本实用新型有源钳位电路通过集电极串联具有瞬态电压抑制功能的TVS管，检测IGBT的VCE两端电压超过预设的阈值时，立即将IGBT部分地打开，从而令IGBT的集电极‑发射极电压得到抑制，使IGBT在线性区内工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及大功率并联电源驱动领域，具体涉及基于IGBT的大功率并联电源驱动电路。
背景技术
由于绝缘门极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,简单称IGBT）集合了MOSFET和BJT的优点，在现代电力电子技术的许多场合都得到了应用。随着IGBT模块化、大容量化和高频化的发展，由其构成的大功率感应加热电源装置已经成为现实。
在IGBT的具体应用中，对于不同的频率、功率等级和电路拓扑结构，其驱动和保护电路各不同。因此，IGBT的驱动电路十分重要，在设计时需考虑多方面问题。
由于单相桥式并联谐振逆变器的输入近似为恒流源，当驱动电路执行外来保护信号时，应使4个桥臂的IGBT同时执行软关断封锁脉冲操作，以进行保护。若硬关断封锁脉冲，则会生产过高的dv/dt，有可能导致IGBT过电压击穿损坏或发生擎住现象。
申请号：201721225247.9具体公开一种“IGBT高频软开关驱动厚膜”，其在使用时能够有效的解决大功率电源IGBT的高频问题。但是在其驱动IGBT时容易出现IGBT的集电极-发射极电压超出线性阈值的问题。IGBT的集电极-发射极电压超出线性阈值时，IGBT工作在非线性区，导致电源工作效率急速下降，IGBT长时间工作在非线性区也会导致元器件的使用寿命的缩短或者损坏。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供基于IGBT的大功率并联电源驱动电路。
本实用新型的技术方案具体为：
基于IGBT的大功率并联电源驱动电路：驱动控制模块通过软关断控制模块连接推挽放大器，推挽放大器两个输出端分别连接栅极开通电阻、栅极关断电阻，推挽放大器输入端高电平时栅极开通电阻输出端导通，推挽放大器输入端低电平时栅极关断电阻输出端导通，有源钳位软开通模块分别连接推挽放大器输入端和IGBT集电极。
进一步的：有源钳位软开通模块包括TVS管、限流电阻和推挽放大器驱动模块；TVS管接入IGBT集电极，TVS管通过限流电阻接入推挽放大器驱动模块并通过推挽放大器驱动模块驱动推挽放大器。
进一步的：所述的驱动控制模块通过光耦合器连接设备主控板。
进一步的：还包括VCE短路检测模块，IGBT集电极通过两个串联的二极管连接至VCE短路检测模块，软关断控制模块和VCE短路检测模块进行信号连接。
进一步的：还包括故障反馈模块，故障反馈模块接收VCE短路检测模块的信号并通过光耦反馈故障信号至设备主控板。
进一步的：驱动控制模块和故障反馈模块集成在一块模块电路上。
进一步的：还包括隔离开关电源，隔离开关电源为故障反馈模块、驱动控制模块提供电源支持。
进一步的：还包括电压监控模块，电压监控模块检测隔离开关电源的电源信号并发送控制信号至软关断控制模块。
相对于现有技术，本实用新型的技术效果为：
1、驱动电路的驱动功率要大，延时小，频率高，能满足大功率感应加热电源的需要。
2、能够检测被驱动IGBT的集射极电压并判断短路故障，进行快速短路保护。
3、有源钳位电路通过集电极串联具有瞬态电压抑制功能的TVS管，检测IGBT的VCE两端电压超过预设的阈值时，立即将IGBT部分地打开，从而令IGBT的集电极-发射极电压得到抑制，使IGBT在线性区内工作。
附图说明
图1为本实用新型的示意图。
具体实施方式
如图1，基于IGBT的大功率并联电源驱动电路，驱动控制模块通过软关断控制模块连接推挽放大器，推挽放大器两个输出端分别连接栅极开通电阻、栅极关断电阻，推挽放大器输入端高电平时栅极开通电阻输出端导通，推挽放大器输入端低电平时栅极关断电阻输出端导通，有源钳位软开通模块分别连接推挽放大器输入端和IGBT集电极。有源钳位软开通模块包括TVS管（瞬态电压抑制二极管）、限流电阻和推挽放大器驱动模块；TVS管接入IGBT集电极，TVS管通过限流电阻接入推挽放大器驱动模块并通过推挽放大器驱动模块驱动推挽放大器。其中所述的驱动控制模块通过光耦合器连接设备主控板。
IGBT正常开通过程：本实用新型接收从并联谐振设备主控板发出的PWM波形，输入信号为高电平时, 驱动信号光电耦合器导通, 使IGBT驱动推挽上级低内阻MOS管导通，下管截止，驱动器通过上管输出端及栅极开通电阻Rg（on） 向IGBT 提供栅极电流，使之迅速导通，VCE 下降到约3V。同时VCE电压检测点电位被箱位在4V左右，保护电路不动作。
IGBT正常关断过程：当设备主控板PWM 输入信号为低电平时，驱动信号光耦截止，使IGBT驱动推挽下级低内阻MOS管导通，上管截止，驱动器通过下管输出端及栅极关断电阻Rg（off） 将IGBT的VGE电压迅速拉低至负5V，使IGBT快速关断。同时通过内部电路将VCE电压检测点电位被箱位在0V 左右，保护电路不动作。
有源钳位技术的功能是在集电极-发射极电压超过预设的阈值时，立即将IGBT部分地打开，从而令IGBT的集电极-发射极电压得到抑制，此时，IGBT在线性区内工作。
基本有源钳位软开通模块是将IGBT的VCE集电级电位通过由瞬态电压抑制二极管（TVS）以及限流电阻组成的反馈电路，将瞬态电压反馈到IGBT门级的单反向馈电路，通过此功能可以将反馈信号送进驱动器推挽驱动管的门级，使控制IGBT门级打开的MOS处于瞬间的软导通的工作状态，从而使IGBT导通瞬间，使的IGBT的VCE电压钳位在IGBT能承受的正向电压范围内。
本实用新型还包括VCE短路检测模块，IGBT集电极通过两个串联的二极管连接至VCE短路检测模块，软关断控制模块和VCE短路检测模块进行信号连接；还包括故障反馈模块，故障反馈模块接收VCE短路检测模块的信号并通过光耦反馈故障信号至设备主控板。
IGBT短路过电流保护过程：驱动信号经过高速光耦隔离送至驱动控制模块，作为驱动信号控制使能信号。由于IGBT具有退饱和的特性，当IGBT负载RL无限接近零时，流过IGBT-C极电流急剧增大，此时IGBT的 VCEsat电压升高，VCE短路检测电路检测到IGBT电流过大，存在过流短路状态，此时VCE短路检测电路通知驱动控制电路，并且同时将故障信号通过光耦反馈给设备主控板。VCE短路检测电路检测到短路、过流情况时同时通知软关断控制电路，采用软关断的方式，切断驱动IGBT的两个推挽管的开关信号，从而达到软关断IGBT的目的。
其中驱动控制模块和故障反馈模块集成在一块模块电路上，能够有效的提高电路的集成化程度，减小设备体积。
本实用新型还包括隔离开关电源，隔离开关电源为故障反馈模块、驱动控制模块提供电源支持；还包括电压监控模块，电压监控模块检测隔离开关电源的电源信号并发送控制信号至软关断控制模块。
电压监控模块和隔离开关电源的电路保护过程：电压监控模块检测电源支持模块的电源状态，发现隔离开关电源出现问题时，电压监控模块发送关断信号至软关断控制模块对IGBT进行软关断处理。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.基于IGBT的大功率并联电源驱动电路，其特征在于：驱动控制模块通过软关断控制模块连接推挽放大器，推挽放大器两个输出端分别连接栅极开通电阻、栅极关断电阻，推挽放大器输入端高电平时栅极开通电阻输出端导通，推挽放大器输入端低电平时栅极关断电阻输出端导通，有源钳位软开通模块分别连接推挽放大器输入端和IGBT集电极。
2.如权利要求1所述的基于IGBT的大功率并联电源驱动电路，其特征在于：有源钳位软开通模块包括TVS管、限流电阻和推挽放大器驱动模块；TVS管接入IGBT集电极，TVS管通过限流电阻接入推挽放大器驱动模块并通过推挽放大器驱动模块驱动推挽放大器。
3.如权利要求1所述的基于IGBT的大功率并联电源驱动电路，其特征在于：所述的驱动控制模块通过光耦合器连接设备主控板。
4.如权利要求1所述的基于IGBT的大功率并联电源驱动电路，其特征在于：还包括VCE短路检测模块，IGBT集电极通过两个串联的二极管连接至VCE短路检测模块，软关断控制模块和VCE短路检测模块进行信号连接。
5.如权利要求4所述的基于IGBT的大功率并联电源驱动电路，其特征在于：还包括故障反馈模块，故障反馈模块接收VCE短路检测模块的信号并通过光耦反馈故障信号至设备主控板。
6.如权利要求5所述的基于IGBT的大功率并联电源驱动电路，其特征在于：驱动控制模块和故障反馈模块集成在一块模块电路上。
7.如权利要求5所述的基于IGBT的大功率并联电源驱动电路，其特征在于：还包括隔离开关电源，隔离开关电源为故障反馈模块、驱动控制模块提供电源支持。
8.如权利要求7所述的基于IGBT的大功率并联电源驱动电路，其特征在于：还包括电压监控模块，电压监控模块检测隔离开关电源的电源信号并发送控制信号至软关断控制模块。
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| CN201822197340.4U CN209046518U (zh) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | 基于igbt的大功率并联电源驱动电路 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113630110A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-09 | 杭州中安电子有限公司 | 一种大电流开关装置 |
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