CN213043610U - 一种变频器驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及变频器技术领域，公开了一种IGBT开/关状态切换及时且切换状态损耗较低的变频器驱动电路，具备：一复位电路(201)，用于输出电平信号；一驱动器(U101)，用于接收复位电路(201)输出的电平信号；至少一个IGBT接口电路(203、204)，用于接收驱动器(U101)输出的驱动信号；当复位电路(201)输出的电平信号为低电平时，驱动器(U101)关断，无驱动信号输出，IGBT处于关闭状态；当复位电路(201)输出的电平信号为高电平时，驱动器(U101)被触发导通，驱动器(U101)向IGBT输入驱动信号，使得IGBT被触发导通。
Description
技术领域
本实用新型涉及变频器技术领域，更具体地说，涉及一种变频器驱动电路。
背景技术
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。目前，变频器调频系统在调控开关频率、改变变频器输出驱动电压时，驱动电路输出的控制IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)导通及关闭的PWM脉冲信号是统一切换控制的，在控制IGBT通/断过程中，由于PWM脉冲信号损耗较大，长时间使用时，使得IGBT因不能及时切换开/关状态而导致IGBT使用寿命缩短。
因此，如何改善IGBT开/关过程且减少开/关损耗成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述在控制IGBT通/断过程中，由于PWM脉冲信号损耗较大，长时间使用时，使得IGBT因不能及时切换开/关状态而导致IGBT使用寿命缩短的缺陷，提供一种IGBT开/关状态切换及时且切换状态损耗较低的变频器驱动电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种变频器驱动电路，具备：
一复位电路，其配置于驱动电路内，用于输出电平信号；
一驱动器，其输入端耦接于所述复位电路的输出端，用于接收所述复位电路输出的所述电平信号；
至少一个IGBT接口电路，其一信号输入端耦接于所述驱动器的信号输出端，用于接收所述驱动器输出的驱动信号；
当所述复位电路输出的所述电平信号为低电平时，所述驱动器关断，无所述驱动信号输出，IGBT处于关闭状态；
当所述复位电路输出的所述电平信号为高电平时，所述驱动器被触发导通，所述驱动器向所述IGBT输入所述驱动信号，使得所述IGBT被触发导通。
在一些实施方式中，所述驱动信号为PWM脉冲信号。
在一些实施方式中，还包括输入保护电路，所述输入保护电路的输入端与控制电路的输出端连接，
所述输入保护电路的输出端分别与所述驱动器的另一输入端连接。
在一些实施方式中，所述输入保护电路包括第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、第三电阻及第一电容，
所述第一电阻及所述第二电阻的一端与所述控制电路的输出端连接，
所述第二电阻的另一端分别与所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阴极及所述第三电阻的一端连接，
所述第三电阻的另一端及所述第一电容的一端分别与所述驱动器的另一输入端连接。
在一些实施方式中，所述复位电路包括第一稳压二极管、第一三极管及第二三极管，
所述第一稳压二极管的阴极与电源端连接，所述第一稳压二极管的阳极耦接于所述第一三极管的基极，
所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极与所述驱动器的一输入端连接。
在一些实施方式中，所述IGBT接口电路包括第十五电阻、第十六电阻及第五二极管，
所述第十五电阻的一端耦接于所述驱动器的一信号输出端，
所述第十五电阻的另一端分别与所述第十六电阻的一端及所述第五二极管的阳极连接，
所述第十六电阻的另一端及所述第五二极管的阴极分别所述IGBT的门极连接，
所述IGBT的发射极耦接于所述驱动器的另一信号输出端。
在一些实施方式中，所述IGBT接口电路还包括串联连接的第三稳压二极管及第四稳压二极管，
所述第三稳压二极管的阴极与所述IGBT的门极连接，
所述第四稳压二极管的阴极与所述IGBT的发射极连接。
在本实用新型所述的变频器驱动电路中，包括用于输出电平信号的复位电路、用于输出驱动信号的驱动器及至少一个IGBT接口电路，当复位电路输出的电平信号为低电平时，驱动器关断，无驱动信号输出，IGBT处于关闭状态；当复位电路输出的电平信号为高电平时，驱动器被触发导通，其向IGBT输入驱动信号，使得IGBT被触发导通。与现有技术相比，通过复位电路与驱动器配合使用，可有效控制IGBT导通/断开状态的切换，进而改善IGBT的开/关过程，以降低开关损耗。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型提供变频器驱动电路一实施例的输入保护电路图；
图2是本实用新型提供变频器驱动电路一实施例主控电路图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1及图2所示，在本实用新型的变频器驱动电路的第一实施例中，变频器驱动电路包括输入保护电路100及主控电路200。其中，主控电路200包括一复位电路201、一电源保护电路202、一驱动器U101及IGBT接口电路(203及204)。
具体地，输入保护电路100用于应对驱动电路的输入端(对应InputA及InputB)给予适当的保护，以便于在断电或输入信号呈高阻时，输入端能够通过电阻(对应第一电阻R101)接地。
具体地，输入保护电路100的输入端通过引线与控制电路(图中未示出)的输出端相连接，输入保护电路100的输出端(对应INA及INB)分别与驱动器U101的输入端(对应11引脚及6引脚)连接。
进一步地，复位电路201用于输出控制驱动器U101导通或关闭的电平信号。
具体地，复位电路201配置于驱动电路内，其用于输出高电平信号或低电平信号，通过该高电平信号或低电平信号以控制驱动器U101的工作状态。
驱动器U101采用脉冲变压器隔离方式，能同时取得两个IGBT模块，可提供±15V的驱动电压和±15A的峰值电流，具有准确可靠的驱动功能与灵活可调的过流保护功能，同时可电源电压进行欠压检测。
驱动器U101具有两种工作方式，直接方式和半桥方式。
(1)、工作方式的选择
在直接方式下，其外部引脚连接为：MOD输入端接VCC；RC1和RC2接地；PWM信号同时接INA和INB；SO1和SO2引出两个状态的反馈信号。
当驱动器U101工作在直接方式时，驱动器U101的驱动两通道之间没有联系，两个通道总是同时被驱动，死区时间由控制电路确定。
在半桥方式下，其外部引脚连接为：MOD输入端接地；INA输入PWM信号；INB输入使能信号。由于两个状态输出端SO1和SO2连接在一起，所以两个驱动通道输出同一故障信号，死区时间由RC1和RC2的外接电路来确定。
(2)、故障状态输出
故障状态输出采用的是集电极开路形式，以便与其他逻辑电平匹配。输出时必须接上拉电阻。当电源电压低于10V时，IGD执行欠压保护功能输出负栅极(或门极)电压可关断IGBT并输出故障报警信号；当VCE监测电路检测到短路或过流时，IGD执行短路或过流保护功能，此时，关断IGBT并输出故障报警信号。
SCALE器件在检测到电路故障时，其封锁时间为1S左右，驱动器U101一旦被监测到有故障，输出晶体管(对应第一三极管VT201及第二三极管VT202)将被拉低，而在正常情况下，晶体管输出高电平。
具体地，驱动器U101输入端(对应VL/R--错误信号复位端)与复位电路201的输出端连接，驱动器U101用于接收复位电路201输出的电平信号。
当复位电路201输出的电平信号为低电平时，驱动器U101关闭，没有驱动信号输出；
当复位电路201输出的电平信号为高电平时，驱动器U101被触发导通，输出驱动信号，然后将该驱动信号输出至IGBT接口电路(对应203、204)。
IGBT接口电路(对应203、204)的一信号输入端(对应G1及G2)分别与驱动器U101的信号输出端(对应G1及G2)，用于接收驱动器U101输出的驱动信号；
当驱动器U101输出的驱动信号为低电平时，IGBT处于关闭状态；
当驱动器U101输出的驱动信号为高电平时，该高电平用于触发IGBT导通。
需要说明的是，上述驱动信号为PWM(Pulse width modulation--脉冲宽度调制)脉冲信号。
实施本技术方案，通过复位电路201与驱动器U101配合使用，可有效控制IGBT导通/断开状态的切换，进而改善IGBT的开/关过程，以降低开关损耗，可有效解决由于PWM脉冲信号损耗较大，使得IGBT因不能及时切换开/关状态而导致IGBT使用寿命缩短的问题。
在一些实施方式中，为了提高驱动电路的工作的稳定性，可在输入保护电路100中设置第一电阻R101、第二电阻R102、第一二极管D101、第二二极管D102、第三电阻R103及第一电容C101，其中，第一电容C101用于抑制输入端出现的短脉冲或有害的尖峰脉冲。
具体地，第一电阻R101及第二电阻R102的一端与控制电路(图中未示出)的输出端连接，第二电阻R102的另一端分别与第一二极管D101的阳极、第二二极管D102的阴极及第三电阻R103的一端连接，第三电阻R103的另一端及第一电容C101的一端分别与驱动器U101的另一输入端(对应INA--PWM1脉冲信号端)连接。
即，控制电路输入的PWM1脉冲信号通过第二电阻R102及第三电阻R103限幅后输出至驱动器U101。
在一些实施方式中，为了提高驱动器U101的安全性，可在复位电路201中设置第一稳压二极管VS201、第一三极管VT201及第二三极管VT202。
其中，第一三极管VT201及第二三极管VT202均为NPN型三极管，在本电路中起到开关的作用。
具体地，第一稳压二极管VS201的阴极与电源端(对应VDD)连接，第一稳压二极管VS201的阳极分别与第十电阻R204的一端及第一三极管VT201的基极连接。
第一三极管VT201的集电极与第二三极管VT202的基极连接，第二三极管VT201的集电极与驱动器U101的一输入端连接。
其中，第一三极管VT201及第二三极管VT202的发射极、第十电阻R204的另一端分别与公共端连接。
当电源端(对应VDD)电压大于12.7V时，第一稳压二极管VS201反向击穿，第一三极管VT201导通，第二三极管VT202截止，第一三极管VT201的集电极输出为高电平，驱动器U101被触发导通；
当电源端(对应VDD)电压小于12V时，第一三极管VT201截止，第二三极管VT202导通，第二三极管VT202的集电极输出为低电平，驱动器U101关断。
另外，复位电路201还可保证在开启电源的一个较短时间内使施加在所有IGBT器件门极(或栅极)上的电压均为低电平，以保证所有IGBT器件均处于关断状态。
在一些实施方式中，为了降低开关过程的损耗，可在IGBT接口电路203中设置第十五电阻R209、第十六电阻210及第五二极管D201。
具体地，第十五电阻R209的一端耦接于驱动器U101的一信号输出端(对应G1端)，第十五电阻R209的另一端分别与第十六电阻R210的一端及第五二极管D201的阳极连接，第十六电阻210的另一端及第五二极管D201的阴极分别与IGBT的门极连接。
IGBT的发射极耦接于驱动器U101的另一信号输出端(对应E1端)。
具体而言，当驱动器U101处于导通状态时，驱动信号经第十五电阻R209及第五二极管D201输入IGBT，即开通电阻Ron＝第十五电阻R209。关闭时，由于第五二极管D201的单向导电性，栅极经第十五电阻R209及第十六电阻210放电，即关断电阻Roff＝第十五电阻R209+第十六电阻210，这样就使得开通的di/dt、dv/dt和关断的dv/dt可以分别控制，从而改善了开关过程，减少开关的损耗。
在一些实施方式中，为了提供IGBT的安全性，可在IGBT接口电路203中设置串联连接的第三稳压二极管VS203及第四稳压二极管VS204，其中，第三稳压二极管VS203的阴极与IGBT的门极连接，第四稳压二极管VS204的阴极与IGBT的发射极连接。
在一些实施方式中，为了提高驱动器U101运行的安全性，可在主控电路100中设置电源保护电路202，具体地，电源保护电路202的输入端与外部电源输入端连接，用于接收外部输入的电源电压，电源保护电路202的输出端耦接于驱动器U101的驱动电源端(对应ADC端)。
具体而言，在一些情况下，如果驱动器U101外部发生短路(如IGBT毁坏或短路)时，驱动器U101内部的DC/DC变换器可能会导致短路。因此，在VDC端设置第二稳压二极管VS202，第二稳压二极管VS202可将过压维持在16V左右，进而保证驱动器U101运行的可靠性。
需要说明的是，另一IGBT接口电路204的工作原理与IGBT接口电路203的工作原理一样，在此就不赘述。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (7)
1.一种变频器驱动电路，其特征在于，具备：
一复位电路，其配置于驱动电路内，用于输出电平信号；
一驱动器，其输入端耦接于所述复位电路的输出端，用于接收所述复位电路输出的所述电平信号；
至少一个IGBT接口电路，其一信号输入端耦接于所述驱动器的信号输出端，用于接收所述驱动器输出的驱动信号；
当所述复位电路输出的所述电平信号为低电平时，所述驱动器关断，无所述驱动信号输出，IGBT处于关闭状态；
当所述复位电路输出的所述电平信号为高电平时，所述驱动器被触发导通，所述驱动器向所述IGBT输入所述驱动信号，使得所述IGBT被触发导通。
2.根据权利要求1所述的变频器驱动电路，其特征在于，
所述驱动信号为PWM脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的变频器驱动电路，其特征在于，
还包括输入保护电路，所述输入保护电路的输入端与控制电路的输出端连接，
所述输入保护电路的输出端分别与所述驱动器的另一输入端连接。
4.根据权利要求3所述的变频器驱动电路，其特征在于，
所述输入保护电路包括第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、第三电阻及第一电容，
所述第一电阻及所述第二电阻的一端与所述控制电路的输出端连接，
所述第二电阻的另一端分别与所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阴极及所述第三电阻的一端连接，
所述第三电阻的另一端及所述第一电容的一端分别与所述驱动器的另一输入端连接。
5.根据权利要求1或2所述的变频器驱动电路，其特征在于，
所述复位电路包括第一稳压二极管、第一三极管及第二三极管，
所述第一稳压二极管的阴极与电源端连接，所述第一稳压二极管的阳极耦接于所述第一三极管的基极，
所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极与所述驱动器的一输入端连接。
6.根据权利要求1或2所述的变频器驱动电路，其特征在于，
所述IGBT接口电路包括第十五电阻、第十六电阻及第五二极管，
所述第十五电阻的一端耦接于所述驱动器的一信号输出端，
所述第十五电阻的另一端分别与所述第十六电阻的一端及所述第五二极管的阳极连接，
所述第十六电阻的另一端及所述第五二极管的阴极分别所述IGBT的门极连接，
所述IGBT的发射极耦接于所述驱动器的另一信号输出端。
7.根据权利要求6所述的变频器驱动电路，其特征在于，
所述IGBT接口电路还包括串联连接的第三稳压二极管及第四稳压二极管，
所述第三稳压二极管的阴极与所述IGBT的门极连接，
所述第四稳压二极管的阴极与所述IGBT的发射极连接。
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| CN202022226038.4U CN213043610U (zh) | 2020-10-09 | 2020-10-09 | 一种变频器驱动电路 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114844492A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-08-02 | 深圳芯能半导体技术有限公司 | 一种两级关断的栅极驱动电路 |
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2020
- 2020-10-09 CN CN202022226038.4U patent/CN213043610U/zh active Active
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