CN212627839U - 一种新的igbt驱动电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新的IGBT驱动电路板，包括用于接收上位控制电路输出的控制脉冲序列信号并输出第一脉冲序列信号的初级侧电路单元；用于接收第一脉冲序列信号并输出半导体驱动信号以用于驱动功率半导体元件接通/断开的次级侧电路单元；用于接收半导体驱动信号并述半导体驱动信号从次级侧电路单元反馈至所述初级侧电路单元的反馈电路单元，反馈电路单元输出反馈信号和设置在初级侧电路单元中用于接收反馈信号并当反馈信号与所述控制脉冲序列信号不匹配状态超过设定时长时向上位控制电路输出脉冲缺相信号的检测电路单元。该电路可以实时的检测出输出信号与控制信号不匹配的时长是否超过设定值，并当超过设定值时向上位控制电路输出脉冲缺相信号。

Description

一种新的IGBT驱动电路板

技术领域

本实用新型涉及功率半导体驱动技术领域，具体涉及一种新的IGBT驱动电路板。

背景技术

在电力转换过程中，需要具有将直流电转换成交流电的功能或将交流电转换成直流电的功能。在电流转换过程中，需要通过功率半导体驱动电路控制功率半导体元件的接通和断开，然而，在驱动电路控制功率半导体接通和断开过程中，控制电路或功率半导体元件异常时，会造成控制信号异常，进而影响电力转换的精度，如何检测出控制信号异常对电力转换的精度具有重要的作用。

发明内容

本实用新型提出了一种新的IGBT驱动电路板，用于解决如何检测出控制信号异常的问题。

本实用新型采用的技术解决方案如下：

一种新的IGBT驱动电路板，包括，用于接收上位控制电路输出的控制脉冲序列信号并输出第一脉冲序列信号的初级侧电路单元；用于接收所述第一脉冲序列信号并输出半导体驱动信号以用于驱动功率半导体元件接通/断开的次级侧电路单元；用于接收所述半导体驱动信号并将所述半导体驱动信号从所述次级侧电路单元反馈至所述初级侧电路单元的反馈电路单元，所述反馈电路单元输出反馈信号；以及，设置在初级侧电路单元中用于接收所述反馈信号并当所述反馈信号与所述控制脉冲序列信号不匹配状态超过设定时长时向所述上位控制电路输出脉冲缺相信号的检测电路单元。

进一步地，所述次级侧电路单元包括电阻R1、缓冲器IC2、正偏置电源V1、负偏置电源V2以及电阻R2；

所述缓冲器IC2的输入端通过电阻R1与光电耦合器OC1的输出端连接，所述光电耦合器OC1的输入端与初级侧电路单元的输出端连接，所述正偏置电源V1的正极与所述缓冲器IC2的正电源输入端连接，负极与所述负偏置电源V2的正极连接，所述负偏置电源V2的负极与所述缓冲器IC2的负电源输入端连接，所述缓冲器IC2的输出端通过电阻R2与绝缘栅双极晶体管T1的栅极连接，正偏置电源V1的负极与所述绝缘栅双极晶体管T1的发射极连接。

进一步地，所述反馈电路单元包括电阻R3和光电耦合器OC2，所述电阻R3的一端与所述缓冲器IC2的输出端连接，另一端与所述光电耦合器OC2的输入端的阳极连接，所述光电耦合器OC2的输入端的阴极与负偏置电源V2的负极连接。

进一步地，还包括噪声滤波电路单元，所述噪声滤波电路单元包括电阻R4、电容C1以及齐纳二极管D1，所述电阻R4的一端与所述光电耦合器OC2的输入端的阳极连接，另一端分别与电容C1的一端和所述光电耦合器OC2的输入端的阴极连接，电容C1的另一端与齐纳二极管D1的阳极连接，齐纳二极管D1的阴极与所述光电耦合器OC2的输入端的阴极连接。

进一步地，所述检测电路单元包括用于接收所述反馈信号并进行充放电的充放电电路和用于将充放电电路的输出电压与设置为对应于所述设定时长的参考电压进行比较的比较电路。

进一步地，所述充放电电路包括串联连接在初级侧电路单元的正电源Vcc和地之间的电阻R5和电容C2，所述光电耦合器OC2输出端的集电极与所述电阻R5和电容C2相连的引脚连接，所述光电耦合器OC2输出端的发射极与地连接。

进一步地，所述比较电路包括比较器IC1、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10以及三极管Q1；

所述电阻R6的一端与正电源Vcc连接，另一端与比较器IC1的反向输入端和电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与地连接，所述比较器IC1的同相输入端与所述电阻R5和电容C2相连的引脚连接，所述比较器IC1的输出端与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与三极管Q1的基极和电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端接地，所述三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与上位控制电路连接，三极管Q1的集电极通过电阻R10与正电源Vcc连接。

与现有技术比较，本实用新型所述的新的IGBT驱动电路板具有以下优点：

其通过设置反馈电路单元以及电路检测单元，当控制信号出现异常时间到达一定时长时，向上位控制电路发出预警信号，进而方便对控制信号进行调整。

附图说明

图1 为本实用新型公开实施例的结构框图；

图2为本实用新型公开的实施例的电路图。

具体实施方式

一种新的IGBT驱动电路板，如图1和图2所示，包括，

用于接收上位控制电路1输出的控制脉冲序列信号（PWM信号）并输出第一脉冲序列信号的初级侧电路单元2；

用于接收所述第一脉冲序列信号并输出半导体驱动信号以用于驱动功率半导体元件接通/断开的次级侧电路单元3；

用于接收所述半导体驱动信号并将所述半导体驱动信号从所述次级侧电路单元反馈至所述初级侧电路单元的反馈电路单元4，所述反馈电路单元输出反馈信号；以及，

设置在初级侧电路单元中用于接收所述反馈信号并当所述反馈信号与所述控制脉冲序列信号不匹配状态超过设定时长时向所述上位控制电路输出脉冲缺相信号的检测电路单元5。

具体地，在电力转换电路中由绝缘栅双极晶体管T1和绝缘栅双极晶体管T2组成推挽输出电路，绝缘栅双极晶体管T1的集电极接高压侧电源，绝缘栅双极晶体管T2的发射极接低压侧电源，绝缘栅双极晶体管T1的发射极和绝缘栅双极晶体管T2的集电极连接并作为输出端，用于为负载提供电能。绝缘栅双极晶体管T1和绝缘栅双极晶体管T2分别通过一个驱动电路进行控制其接通和断开，两个驱动电路结构相同，本实施例，仅对一个控制电路进行说明，初级侧电路单元采用常规的放大电路，用于接收上位控制电路发出的控制脉冲序列信号并对该进行放大以用于输入至次级侧电路单元中，次级侧电路将初级侧电路单元提供的PWM信号作为绝缘栅双极晶体管T1和绝缘栅双极晶体管T2的半导体驱动信号，并基于该半导体驱动信号控制绝缘栅双极晶体管T1和绝缘栅双极晶体管T2的接通或断开。

正常情况下。绝缘栅双极晶体管T1和绝缘栅双极晶体管T2的半导体驱动信号是与初级侧电路单元提供的PWM信号相对应的脉冲序列信号，如果，在次级侧驱动电路中电路元件或绝缘栅双极晶体管出现异常时，就可能会出现半导体驱动信号发生脉冲缺失的问题，导致绝缘栅双极晶体管工作异常，进而无法正常工作，本实用新型公开的IGBT驱动电路板可以检测出半导体驱动信号的异常并发送给上位控制电路。

具体地，所述次级侧电路单元包括电阻R1、缓冲器IC2、正偏置电源V1、负偏置电源V2以及电阻R2；所述缓冲器IC2的输入端通过电阻R1与光电耦合器OC1的输出端连接，所述光电耦合器OC1的输入端与初级侧电路单元的输出端连接，所述正偏置电源V1的正极与所述缓冲器IC2的正电源输入端连接，负极与所述负偏置电源V2的正极连接，所述负偏置电源V2的负极与所述缓冲器IC2的负电源输入端连接，所述缓冲器IC2的输出端通过电阻R2与绝缘栅双极晶体管T1的栅极连接，正偏置电源V1的负极与所述绝缘栅双极晶体管T1的发射极连接。光电耦合器将初级侧电路单元的PWM信号传递至次级侧电路单元并通过缓冲器控制绝缘栅双极晶体管的接通和断开，光电耦合器可以保护电路免受高电压和噪声的干扰，并可以通过电绝缘保障安全性和传送信号的精度。

所述反馈电路单元包括电阻R3和光电耦合器OC2，所述电阻R3的一端与所述缓冲器IC2的输出端连接，另一端与所述光电耦合器OC2的输入端的阳极连接，所述光电耦合器OC2的输入端的阴极与负偏置电源V2的负极连接，电阻R3采集缓冲器的输出端信号（半导体驱动信号）并通过光电耦合器OC2传递至检测电路单元。

所述检测电路单元包括用于接收所述反馈信号并进行充放电的充放电电路和用于将充放电电路的输出电压与设置为对应于所述设定时长的参考电压进行比较的比较电路。具体地，所述充放电电路包括串联连接在初级侧电路单元的正电源Vcc和地之间的电阻R5和电容C2，所述光电耦合器OC2输出端的集电极与所述电阻R5和电容C2相连的引脚连接，所述光电耦合器OC2输出端的发射极与地连接。所述比较电路包括比较器IC1、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10以及三极管Q1；

所述电阻R6的一端与正电源Vcc连接，另一端与比较器IC1的反向输入端和电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与地连接，所述比较器IC1的同相输入端与所述电阻R5和电容C2相连的引脚连接，所述比较器IC1的输出端与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与三极管Q1的基极和电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端接地，所述三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与上位控制电路连接，三极管Q1的集电极通过电阻R10与正电源Vcc连接。

其具体过程如下，当反馈信号处于低电平状态时，光电耦合器OC2输出端断开，充放电电路进行充电，即初级侧电源Vcc经由电阻R5对电容C2进行充电，当反馈信号处于高电平状态时，光电耦合器OC2输出端接通，充放电电路进行放电，即电容C2通过光电耦合器OC2进行放电。

在充放电电路中，电阻R5和电容C2相连的引脚作为输出端并与比较器IC1的同相输入端连接，比较器IC1的反相输入端连接有由电阻R6和电阻R7构成的分压电路中，电阻R6和电阻R7对初级侧电路单元的电源进行分压作为比较器的参考电压，将充放电电路的输出电压与该参考电压进行比较，从而可以判断反馈信号与初级侧电路单元的PWM信号不匹配的状态是否持续了一定时长T或者更长时间（当电充C2充电电压达到参考电压的时长即为设定的比匹配持续时长），当反馈信号与初级侧电路单元的PWM信号不匹配的状态持续了一定时长T或者更长时间时，比较器输出的电压从低电平反转至高电平，比较器IC1的输出端通过电阻R8接三极管Q1的基极，三极管Q1由断开变为接通状态（脉冲缺相信号），三极管的集电极与上位控制电路连接，并将脉冲缺相信号传送至上位控制电路，上位控制电路可对其进行显示或调整控制信号。

进一步地，还包括噪声滤波电路单元，所述噪声滤波电路单元包括电阻R4、电容C1以及齐纳二极管D1，所述电阻R4的一端与所述光电耦合器OC2的输入端的阳极连接，另一端分别与电容C1的一端和所述光电耦合器OC2的输入端的阴极连接，电容C1的另一端与齐纳二极管D1的阳极连接，齐纳二极管D1的阴极与所述光电耦合器OC2的输入端的阴极连接，电阻R4、电容C1以及齐纳二极管D1构成的噪声滤波电路起到了噪声滤波器的作用，用于吸收绝缘栅双极晶体管的接通和断开产生的噪声，保证电路工作的准确性。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新的IGBT驱动电路板，其特征在于包括:

用于接收上位控制电路输出的控制脉冲序列信号并输出第一脉冲序列信号的初级侧电路单元；

用于接收所述第一脉冲序列信号并输出半导体驱动信号以用于驱动功率半导体元件接通/断开的次级侧电路单元；

用于接收所述半导体驱动信号并将所述半导体驱动信号从所述次级侧电路单元反馈至所述初级侧电路单元的反馈电路单元，所述反馈电路单元输出反馈信号；以及，

设置在初级侧电路单元中用于接收所述反馈信号并当所述反馈信号与所述控制脉冲序列信号不匹配状态超过设定时长时向所述上位控制电路输出脉冲缺相信号的检测电路单元。

2.根据权利要求1所述的新的IGBT驱动电路板，其特征在于：

所述次级侧电路单元包括电阻R1、缓冲器IC2、正偏置电源V1、负偏置电源V2以及电阻R2；

所述缓冲器IC2的输入端通过电阻R1与光电耦合器OC1的输出端连接，所述光电耦合器OC1的输入端与初级侧电路单元的输出端连接，所述正偏置电源V1的正极与所述缓冲器IC2的正电源输入端连接，负极与所述负偏置电源V2的正极连接，所述负偏置电源V2的负极与所述缓冲器IC2的负电源输入端连接，所述缓冲器IC2的输出端通过电阻R2与绝缘栅双极晶体管T1的栅极连接，正偏置电源V1的负极与所述绝缘栅双极晶体管T1的发射极连接。

3.根据权利要求2所述的新的IGBT驱动电路板，其特征在于：

所述反馈电路单元包括电阻R3和光电耦合器OC2，所述电阻R3的一端与所述缓冲器IC2的输出端连接，另一端与所述光电耦合器OC2的输入端的阳极连接，所述光电耦合器OC2的输入端的阴极与负偏置电源V2的负极连接。

4.根据权利要求3所述的新的IGBT驱动电路板，其特征在于还包括：

噪声滤波电路单元，所述噪声滤波电路单元包括电阻R4、电容C1以及齐纳二极管D1，所述电阻R4的一端与所述光电耦合器OC2的输入端的阳极连接，另一端分别与电容C1的一端和所述光电耦合器OC2的输入端的阴极连接，电容C1的另一端与齐纳二极管D1的阳极连接，齐纳二极管D1的阴极与所述光电耦合器OC2的输入端的阴极连接。

5.根据权利要求1或2所述的新的IGBT驱动电路板，其特征在于：

所述检测电路单元包括用于接收所述反馈信号并进行充放电的充放电电路和用于将充放电电路的输出电压与设置为对应于所述设定时长的参考电压进行比较的比较电路。

6.根据权利要求3或4所述的新的IGBT驱动电路板，其特征在于：

所述检测电路单元包括用于接收所述反馈信号并进行充放电的充放电电路和用于将充放电电路的输出电压与设置为对应于所述设定时长的参考电压进行比较的比较电路。

7.根据权利要求6所述的新的IGBT驱动电路板，其特征在于：

所述充放电电路包括串联连接在初级侧电路单元的正电源Vcc和地之间的电阻R5和电容C2，所述光电耦合器OC2输出端的集电极与所述电阻R5和电容C2相连的引脚连接，所述光电耦合器OC2输出端的发射极与地连接。

8.根据权利要求7所述的新的IGBT驱动电路板，其特征在于：

所述比较电路包括比较器IC1、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10以及三极管Q1；

所述电阻R6的一端与正电源Vcc连接，另一端与比较器IC1的反向输入端和电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与地连接，所述比较器IC1的同相输入端与所述电阻R5和电容C2相连的引脚连接，所述比较器IC1的输出端与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与三极管Q1的基极和电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端接地，所述三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与上位控制电路连接，三极管Q1的集电极通过电阻R10与正电源Vcc连接。

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