CN218276460U - 一种igbt驱动器电路中推挽式开关电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种IGBT驱动器电路中推挽式开关电源，包括开关输入电路、RCD钳位电路以及输出电路，开关输入电路与RCD钳位电路的输入端连接，用以输入互补的方波信号，RCD钳位电路用于减小开关电源的启动应力和浪涌电压，RCD钳位电路的输出端连接至输出电路。本实用新型通过增加RCD钳位电路来减小开关电源的启动应力和浪涌电压，提升了电路的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关电源电路技术领域，具体为一种IGBT驱动器电路中推挽式开关电源。
背景技术
功率IGBT在电力电子设备中多用于高压场合，所以驱动电路必须与整个控制电路在电位上完全隔离，由于IGBT具有拖尾效应等特性，因此需要负压关断，这就要求IGBT具有一定的驱动能力且可以输出负压，对驱动器的电源要求要高。目前使用脉冲变压器进行电磁隔离是一种常见的隔离手段，使用正激式开关电源，功率电阻和稳压管进行分压的方式在输入电压变压时负压不够稳定，且对稳压管要求较高。使用正激式开关电源加原边反馈电路时，输出电压随负载波动较大。推挽式开关电源变压器铁芯的磁导率比单极性磁化极的正激或反激开关电源的变压器铁芯的磁导率高数倍，因此变压器初级、次级的线圈的匝数少一倍以上，变压器利用率较高，但推挽式开关电源要求两个开关器件具有较高的耐压值。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种IGBT驱动器电路中推挽式开关电源，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种IGBT驱动器电路中推挽式开关电源，包括开关输入电路、RCD钳位电路以及输出电路，开关输入电路与RCD钳位电路的输入端连接，用以输入互补的方波信号，RCD钳位电路用于减小开关电源的启动应力和浪涌电压，RCD钳位电路的输出端连接至输出电路。
优选的，单路的RCD钳位电路包括二极管D4、电阻R4、电容C1，二极管 D4阳极与开关输入电路输出端相连，二极管D4负极与电阻R4一端、电容C1 一端相连；电阻R4另一端与电容C1另一端及电源VDC相连。
优选的，单路的开关输入电路采用NMOS管N1、二极管D3、电阻R2和电阻R3；二极管D3的负极与电阻R2串联，且与电阻R3并联至NMOS管N1的栅极，NMOS管N1的源极接地。
优选的，输出电路包括脉冲变压器电路、桥式整流电路、分压电路以及滤波电路。
优选的，桥式整流电路，桥式整流电路的输入回路连接至脉冲变压器电路的副边输出端，桥式整流电路的输出端连接至滤波电路的输入端。
优选的，滤波电路的一端与分压电路的输出端VISO连接，第二端与分压电路输出端VE连接，滤波电路的第三端与分压电路的输出端COM连接。
优选的，单路的分压电路包括运算放大器U1、运算放大器U2、电流源U5、二极管D7、电阻R1，运算放大器U1的同相输入端与REF连接，反向输出端与二极管D7阴极，电流源U5、运算放大器U2的同相输入端、电阻R1的一端连接，其输出与二极管D7的阳极相连，电阻R1的另一端与滤波电路VISO连接，电流源U5的负极与滤波电路COM连接，运算放大器U2的反向输出端与整流电路输出端VE连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型通过增加RCD钳位电路来减小开关电源的启动应力和浪涌电压，提升了电路的可靠性。
参照图5和图6所示，图5是改进前的钳位电平，启动应力大，图6为改进后的效果。
附图说明
图1为本实用新型整体结构原理框图；
图2为本实用新型部分电路原理图；
图3为本实用新型滤波电路原理图；
图4为本实用新型分压电路原理图；
图5为本实用新型改进前的电路电平示意图；
图6为本实用新型改进后的电路电平示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
如图1所示的一种IGBT驱动器电路中推挽式开关电源，包括开关输入电路、RCD钳位电路以及输出电路；
参照图2所示，单路的开关输入电路采用NMOS管N1、二极管D3、电阻 R2和电阻R3；二极管D3的负极与电阻R2串联，且与电阻R3并联至NMOS管 N1的栅极，NMOS管N1的源极接地。另一路结构与之相同。具体工作时，MOS 管开启，通过大电阻R3、R7充电，充电时间长；关断时通过二极管D3、D12 支路放电，放电时间短，可以增大MOS管N1、N2交替导通的死区时间，保护电路不会直通。
单路的RCD钳位电路包括二极管D4、电阻R4、电容C1，二极管D4阳极与开关输入电路输出端相连，二极管D4负极与电阻R4一端、电容C1一端相连；电阻R4另一端与电容C1另一端及电源VDC相连。另一路结构与之相同。本实施例RCD钳位电路中，通过电阻R4(R8)与电容C1(C12)并联并与二极管D4(D13)串联组成RCD钳位电路保证MOS管N1(N2)与VDC之间的电压不会超出过多，同时RCD电路可以有效降低开关电源启动应力，如图2所示，保护MOS管N1(N2)防止过压损坏。
参照图1所示，输出电路包括脉冲变压器电路、桥式整流电路、分压电路以及滤波电路。
具体的，单路的脉冲变压器电路包括带中心抽头的双路脉冲变压器T1， T1原边侧中心抽头与电源VDC相连。另一路与之结构相同。桥式整流电路，桥式整流电路的输入回路连接至脉冲变压器电路的副边输出端，桥式整流电路的输出端连接至滤波电路的输入端。采用选择正向导通电阻小和反向恢复时间短的肖特基D1、D2、D5、D6(D8、D9、D10、D11)组成全桥全波桥式整流电路，保证产品在整个周期内均有输出。
分压电路通过两个运算放大器串联组成以IGBT发射极VE1(VE2)为基准的分压电路，横流源U5、U6取值150mA,电阻R1、R6取值100k，REF1、REF2 取值为6V，当VISO1(VISO2)与COM1(COM2)之间电位大于21V时，运算放大器 U2(U4)可以保证VISO1(VISO2)与VE1(VE2)稳定在15V；当VISO1(VISO2)与 COM1(COM2)之间电位小于21V时，运算放大器U1(U3)通过控制U2(U4)同相输入端保证COM1(COM2)与VE1(VE2)之间电位小于REF1(REF2,-6V)。
参照图3所示，滤波电路中，通过C2～C6(C7～C11)并联再与C13～C17 (C18～C22)串联滤除VISO1(VISO2)、VE1(VE2)、COM1(COM2)高频成分，实现电压稳定输出，采用多个电容并联滤波，可以有效减少输出纹波电压。
工作原理：通过开关输入电路、RCD钳位电路、脉冲脉冲变压器电路、桥式整流电路、滤波电路以及分压电路可实现控制电路与驱动电路的完全隔离，并且IGBT驱动器在关断时输出VGE电压小于REF(设定值)，避免出现IGBT 无法关断的情况。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种IGBT驱动器电路中推挽式开关电源，其特征在于：包括开关输入电路、RCD钳位电路以及输出电路，开关输入电路与RCD钳位电路的输入端连接，用以输入互补的方波信号，RCD钳位电路用于减小开关电源的启动应力和浪涌电压，RCD钳位电路的输出端连接至输出电路。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT驱动器电路中推挽式开关电源，其特征在于：单路的RCD钳位电路包括二极管D4、电阻R4、电容C1，二极管D4阳极与开关输入电路输出端相连，二极管D4负极与电阻R4一端、电容C1一端相连；电阻R4另一端与电容C1另一端及电源VDC相连。
3.根据权利要求1所述的一种IGBT驱动器电路中推挽式开关电源，其特征在于：单路的开关输入电路采用NMOS管N1、二极管D3、电阻R2和电阻R3；二极管D3的负极与电阻R2串联，且与电阻R3并联至NMOS管N1的栅极，NMOS管N1的源极接地。
4.根据权利要求1所述的一种IGBT驱动器电路中推挽式开关电源，其特征在于：输出电路包括脉冲变压器电路、桥式整流电路、分压电路以及滤波电路。
5.根据权利要求4所述的一种IGBT驱动器电路中推挽式开关电源，其特征在于：单路的脉冲变压器电路包括带中心抽头的双路脉冲变压器T1，T1原边侧中心抽头与电源VDC相连。
6.根据权利要求4所述的一种IGBT驱动器电路中推挽式开关电源，其特征在于：桥式整流电路，桥式整流电路的输入回路连接至脉冲变压器电路的副边输出端，桥式整流电路的输出端连接至滤波电路的输入端。
7.根据权利要求6所述的一种IGBT驱动器电路中推挽式开关电源，其特征在于：滤波电路的一端与分压电路的输出端VISO连接，第二端与分压电路输出端VE连接，滤波电路的第三端与分压电路的输出端COM连接。
8.根据权利要求7所述的一种IGBT驱动器电路中推挽式开关电源，其特征在于：单路的分压电路包括运算放大器U1、运算放大器U2、电流源U5、二极管D7、电阻R1，运算放大器U1的同相输入端与REF连接，反向输出端与二极管D7阴极，电流源U5、运算放大器U2的同相输入端、电阻R1的一端连接，其输出与二极管D7的阳极相连，电阻R1的另一端与滤波电路VISO连接，电流源U5的负极与滤波电路COM连接，运算放大器U2的反向输出端与整流电路输出端VE连接。
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