CN219697624U - 一种基于差分对管igbt驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及驱动电路技术领域，提供一种基于差分对管的IGBT驱动电路，包括单片机、驱动电路以及IGBT功率管，所述驱动电路包括第一差分对管和第二差分对管；所述单片机向所述第一差分对管输出第一电平信号，控制所述第一差分对管导通截止，所述第一差分对管控制所述第二差分对管导通截止从而控制所述IGBT功率管的导通截止。本实用新型提供的一种基于差分对管的IGBT驱动电路，单片机通过输出的高低电平信号控制第一差分对管和第二差分对管导通截止，进而控制IGBT功率管的导通截止，使用驱动电路代替了传统的驱动芯片，成本更低、不受供货产能的限制，且电路设计相较于芯片更为灵活。

Description

一种基于差分对管IGBT驱动电路

技术领域

本实用新型涉及驱动电路技术领域，特别涉及一种基于差分对管的IGBT驱动电路。

背景技术

单片机输出的PWM信号需要通过驱动电路控制IGBT功率管,一般单片机MCU的供电电压为5V或者3.3V，所以PWM端口输出电压也为5V和3.3V，而且PWM输出驱动能力比较弱,IGBT或MOSFET驱动电压一般为15V,所以MCU的PWM输出端口,不可以直接驱动大电流的IGBT/MOSFET，所以必须经过驱动电路,以保证IGBT/MOSFET工作于饱和区。

常规做法是利用专用的驱动芯片进行驱动，而采用专用驱动芯片具有成本高、供货产能限制、设计不够灵活等缺点，特别是在当今国产化替代的大背景下，用分立元件替换专用驱动芯片是顺应时代要求的。

实用新型内容

为解决上述现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于差分对管的IGBT驱动电路，包括单片机、驱动电路以及IGBT功率管，驱动电路包括第一差分对管和第二差分对管；

单片机向第一差分对管输出第一电平信号，控制第一差分对管导通截止，第一差分对管控制第二差分对管导通截止从而控制IGBT功率管的导通截止；

其中，第一电平信号至少包括高电平和低电平两种状态。

进一步地，第一差分对管包括三极管Q1和三极管Q4，单片机与三极管Q4的基极相连接，以控制第一差分对管的导通截止；

三极管Q4的发射极与三极管Q1的发射极相连接形成，三极管Q4的集电极与电源VCC1耦接，三极管Q1的集电极与电源VCC2耦接。

进一步地，第二差分对管包括三极管Q2和三极管Q3；

三极管Q2的集电极与电源VCC2耦接，第一差分对管的三极管Q1的集电极与三极管Q2、三极管Q3的基极相连接以控制第二差分对管的导通截止。

进一步地，三极管Q2与三极管Q3的发射极相连构成高速射极跟随器，与IGBT功率管的栅极相连接，为IGBT功率管提供驱动电流，同时控制IGBT功率管的导通截止。

进一步地，驱动电路包括电阻R2和电阻R3构成的电阻分压器，其中，三极管Q1通过电阻R3与电源VCC3连接，电阻的一端连接至三极管Q1与电阻R3的连接处，电阻R2另一端接地。

进一步地，驱动电路还包括电阻R1，电阻R1的一端连接至单片机与三极管Q4基极之间，电阻R1的另一端接地。

进一步地，驱动电路还包括电阻R5，电阻R5一端连接至三极管Q4的发射极与三极管Q1的发射极的连接处，电阻R5的另一端接地。

进一步地，三极管Q3的集电极接地。

进一步地，系统上电时，单片机的上电时间超出驱动电路的上电时间，驱动电路控制IGBT功率管截止。

进一步地，IGBT功率管的发射极接地。

基于上述，与现有技术相比，本实用新型提供的一种基于差分对管的IGBT驱动电路，单片机通过输出的高低电平信号控制第一差分对管和第二差分对管导通截止，进而控制IGBT功率管的导通截止，使用驱动电路代替了传统的驱动芯片，成本更低、不受供货产能的限制，且电路设计相较于芯片更为灵活。

本实用新型的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。

图1为本实用新型提供的基于差分对管的IGBT驱动电路的电路图。

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；下面所描述的本实用新型不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，本实用新型所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本实用新型的限制；应进一步理解，本实用新型所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本实用新型中明确如此定义之外。

本实用新型提供一种IGBT驱动电路，包括单片机、驱动电路以及IGBT功率管，驱动电路包括第一差分对管和第二差分对管；

单片机向第一差分对管输出电平信号，控制第一差分对管导通截止，第一差分对管控制第二差分对管导通截止从而控制IGBT功率管的导通截止；

其中，电平信号至少包括高电平和低电平两种状态。

作为一种可选实施例，第一差分对管包括三极管Q1和三极管Q4，单片机与三极管Q4的基极相连接，以控制第一差分对管的导通截止；

三极管Q4的发射极与三极管Q1的发射极相连接形成，三极管Q4的集电极与电源VCC1耦接，三极管Q1的集电极与电源VCC2耦接。

第二差分对管包括三极管Q2和三极管Q3；

三极管Q2的集电极与电源VCC2耦接，第一差分对管的三极管Q1的集电极与三极管Q2、三极管Q3的基极相连接以控制第二差分对管的导通截止。

三极管Q3的集电极接地。

具体实施时，电平信号为MCU_PWM，当MCU_PWM为1时为高电平，当MCU_PWM为0时为低电平。

单片机U1发出PWM信号MCU_PWM到差分对三极管Q4的基极，当MCU_PWM为1且该电压大于差分对三极管Q1的基极电压VBIAS时，差分对管Q1截止，Q1的集电极为0；反之，当MCU_PWM为0且该电压小于三极管Q1的基极电压VBIAS时，Q1导通，Q1的集电极电压为驱动电路电源电压。

当MCU_PWM信号为1时，三极管Q4导通，与其构成差分对管的三极管Q1截止，三极管Q2导通，三极管Q3截止，IGBT功率管T1的gate信号为高电平，IGBT功率管导通；当MCU_PWM信号为0时，Q1导通，Q2截止，Q3导通，IGBT功率管T1的gate信号为低电平，IGBT截止，IGBT功率管的gate信号跟随三极管Q1集电极电压变化。

作为一种可选实施例，三极管Q2与三极管Q3的发射极相连构成高速射极跟随器，与IGBT功率管的栅极相连接，为IGBT功率管提供驱动电流，同时控制IGBT功率管的导通截止。

具体实施时，三极管Q2和三极管Q3构成高速射极跟随器，为IGBT功率管的栅极提供驱动电流。

三极管Q2为NPN型晶体管、三极管Q3为PNP型晶体管，三极管Q2和三极管Q3的基极相连构成图腾柱驱动器,提升电流驱动能力，迅速完成IGBT功率管栅极电荷的充电或放电过程。

作为一种可选实施例，驱动电路包括电阻R2和电阻R3构成的电阻分压器，其中，三极管Q1通过电阻R3与电源VCC3连接，电阻R2的一端连接至三极管Q1与电阻R3的连接处，电阻R2另一端接地。

电阻R2接地防止三极管Q1受噪声信号影响而产生误动作，使得三极管Q1截止更可靠，同时当输入电平信号为高阻态时，加电阻R2就能有效接地。

作为一种可选实施例，驱动电路还包括电阻R1，电阻R1的一端连接至单片机与三极管Q4基极之间，电阻R1的另一端接地。

电阻R1接地防止三极管Q4受噪声信号影响而产生误动作，使得三极管Q4截止更可靠，同时当输入电平信号为高阻态时，加电阻R1就能有效接地。

作为一种可选实施例，驱动电路还包括电阻R5，电阻R5一端连接至三极管Q4的发射极与三极管Q1的发射极的连接处，电阻R5的另一端接地。

三极管Q4的发射极与三极管Q1的发射极接电阻R5接地起负反馈作用，能够稳定工作点。

作为一种可选实施例，系统上电时，单片机的上电时间超出驱动电路的上电时间，驱动电路控制IGBT功率管截止。

特别的，系统上电的瞬间，单片机的上电时间超出驱动电路的电源VCC1、电源VCC2、电源VCC3的上电时间，此时，MCU_PWM为高阻态，Q1导通，从而IGBT截止，大大提供了系统的可靠性。

作为一种可选实施例，IGBT功率管的发射极接地。

另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本实用新型的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。

尽管本文中较多的使用了诸如第一差分对管、第二差分对管、电平信号等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的；本实用新型实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，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各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于差分对管的IGBT驱动电路，其特征在于：包括单片机、驱动电路以及IGBT功率管，所述驱动电路包括第一差分对管和第二差分对管；

所述单片机向所述第一差分对管输出第一电平信号，控制所述第一差分对管导通截止，所述第一差分对管控制所述第二差分对管导通截止从而控制所述IGBT功率管的导通截止；

其中，所述第一电平信号至少包括高电平和低电平两种状态。

2.根据权利要求1所述的基于差分对管的IGBT驱动电路，其特征在于：所述第一差分对管包括三极管Q1和三极管Q4，所述单片机与所述三极管Q4的基极相连接，以控制所述第一差分对管的导通截止；

所述三极管Q4的发射极与所述三极管Q1的发射极相连接形成，所述三极管Q4的集电极与电源VCC1耦接，所述三极管Q1的集电极与电源VCC2耦接。

3.根据权利要求2所述的基于差分对管的IGBT驱动电路，其特征在于：所述第二差分对管包括三极管Q2和三极管Q3；

所述三极管Q2的集电极与所述电源VCC2耦接，所述第一差分对管的三极管Q1的集电极与所述三极管Q2、所述三极管Q3的基极相连接以控制所述第二差分对管的导通截止。

4.根据权利要求3所述的基于差分对管的IGBT驱动电路，其特征在于：所述三极管Q2与所述三极管Q3的发射极相连构成高速射极跟随器，与所述IGBT功率管的栅极相连接，为所述IGBT功率管提供驱动电流，同时控制所述IGBT功率管的导通截止。

5.根据权利要求2所述的基于差分对管的IGBT驱动电路，其特征在于：所述驱动电路包括电阻R2和电阻R3构成的电阻分压器，其中，所述三极管Q1通过所述电阻R3与电源VCC3连接，所述电阻的一端连接至所述三极管Q1与所述电阻R3的连接处，所述电阻R2另一端接地。

6.根据权利要求2所述的基于差分对管的IGBT驱动电路，其特征在于：所述驱动电路还包括电阻R1，所述电阻R1的一端连接至所述单片机与所述三极管Q4基极之间，所述电阻R1的另一端接地。

7.根据权利要求2所述的基于差分对管的IGBT驱动电路，其特征在于：所述驱动电路还包括电阻R5，所述电阻R5一端连接至所述三极管Q4的发射极与所述三极管Q1的发射极的连接处，所述电阻R5的另一端接地。

8.根据权利要求3所述的基于差分对管的IGBT驱动电路，其特征在于：所述三极管Q3的集电极接地。

9.根据权利要求1所述的基于差分对管的IGBT驱动电路，其特征在于：系统上电时，所述单片机的上电时间超出所述驱动电路的上电时间，所述驱动电路控制所述IGBT功率管截止。

10.根据权利要求1所述的基于差分对管的IGBT驱动电路，其特征在于：所述IGBT功率管的发射极接地。