CN219938210U - 稳压电路、供电电路及igbt驱动电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种稳压电路、供电电路及IGBT驱动电路，属于电子技术领域。稳压电路包括：接地节点；正电压节点，与输入电源的正极耦接；负电压节点，与输入电源的负极耦接；第一稳压单元，耦接于正电压节点和接地节点之间，配置为在流入大于或等于第一稳压电流的电流时进入稳压状态，以对正电压节点进行稳压；第二稳压单元，耦接于负电压节点和接地节点之间，配置为在流入大于或等于第二稳压电流的电流时进入稳压状态，以对负电压节点进行稳压，第二稳压电流小于第一稳压电流。在电源波动时，优先保证负电平的幅值满足驱动要求，保证IGBT的可靠关断，避免IGBT损坏。

Description

稳压电路、供电电路及IGBT驱动电路

技术领域

本申请属于电子技术领域，尤其涉及一种稳压电路、供电电路及IGBT驱动电路。

背景技术

IGBT的驱动电路需要正电平和负电平。其中，正电平用于开通IGBT，其一般要求幅值相对稳定；负电平用于关断IGBT，且幅值可波动范围较大，但有下限值要求。

目前，IGBT的驱动电源通常使用稳压电路进行稳压，常用的为正电平稳压电路或者负电平稳压电路，这两种方式均存在一定的缺点。采用正电平稳压时，负电平的幅值下限值无法保证，可能导致IGBT误导通或无法可靠关断，IGBT有损坏风险；采用负电平稳压时，正电平的幅值不定，会影响IGBT损耗及短路耐受能力，电压低不利于IGBT损耗，电压高不利于短路耐受。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种稳压电路、供电电路及IGBT驱动电路，稳压电路通过优先保证负电平的幅值满足驱动要求，保证IGBT的可靠关断，避免IGBT损坏。

第一方面，本申请提供了一种稳压电路，包括：

接地节点；

正电压节点，与输入电源的正极耦接；

负电压节点，与输入电源的负极耦接；

第一稳压单元，耦接于正电压节点和接地节点之间，配置为在流入大于或等于第一稳压电流的电流时进入稳压状态，以对正电压节点进行稳压；

第二稳压单元，耦接于负电压节点和接地节点之间，配置为在流入大于或等于第二稳压电流的电流时进入稳压状态，以对负电压节点进行稳压，第二稳压电流小于第一稳压电流。

根据本申请的稳压电路，通过利用第一稳压单元对正电压节点进行稳压，保证正电平的稳定，并利用第二稳压单元保证负电压节点的下限值，在电源波动时，优先保证负电平的幅值满足驱动要求，保证IGBT的可靠关断，避免IGBT损坏。

根据本申请的一个实施例，第一稳压单元包括：

可控稳压源，可控稳压源的阴极与正电压节点耦接，可控稳压源的阳极与接地节点耦接；

配置电路，与可控稳压源的参考端耦接，配置为控制可控稳压源的稳压值。

根据本申请的一个实施例，配置电路包括：

第一电阻，第一电阻的第一端与正电压节点耦接；

第二电阻，第二电阻的第一端分别与第一电阻的第二端和可控稳压源的参考端耦接，第二电阻的第二端与接地节点耦接。

根据本申请的一个实施例，第一稳压单元还包括：

第一限流单元，耦接于可控稳压源的阴极与正电压节点之间。

根据本申请的一个实施例，第一限流单元包括：

第三电阻，第三电阻的第一端与可控稳压源的阴极耦接，第三电阻的第二端与正电压节点耦接。

根据本申请的一个实施例，第二稳压单元包括：

稳压管，稳压管的阳极与负电压节点耦接，稳压管的阴极与接地节点耦接。

根据本申请的一个实施例，第二稳压单元还包括：

第二限流单元，耦接于稳压管的阴极与接地节点之间。

根据本申请的一个实施例，第二限流单元包括：

第四电阻，第四电阻的第一端与稳压管的阴极耦接，第四电阻的第二端与接地节点耦接。

第二方面，本申请提供了一种供电电路，包括电源电路和根据前述的稳压电路，电源电路具有提供电源的正极和负极，正极与稳压电路中的正电压节点耦接，负极与稳压电路中的负电压节点耦接。

根据本申请的供电电路，通过优先保证负电平的幅值满足驱动要求，保证IGBT的可靠关断，避免IGBT损坏。

第三方面，本申请提供了一种IGBT驱动电路，包括IGBT和根据前述的供电电路，供电电路提供的正电压用于开通IGBT，供电电路提供的负电压用于关断IGBT。

根据本申请的IGBT驱动电路，通过优先保证负电平的幅值满足驱动要求，保证IGBT的可靠关断，避免IGBT损坏。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例提供的稳压电路的结构示意图之一；

图2是本申请实施例提供的稳压电路的结构示意图之二；

图3是本申请实施例提供的稳压电路的结构示意图之三；

图4是本申请实施例提供的稳压电路的结构示意图之四；

图5是本申请实施例提供的稳压管的特性曲线图。

附图标记：

第一稳压单元100，可控稳压源110，配置电路120，第一限流单元130，第二稳压单元200，第二限流单元210，正电压节点VCC，负电压节点VEE，接地节点GND，稳压管Z1，第一至第四电阻R1～R4。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

以下描述涉及被“连接”或“耦合”在一起的元件或部件。正如这里所使用的，“连接”可能指的是一个元件/部件机械结合到(或直接连通)另一个元件/部件，并且不是必须为直接的。同样的，“耦合”可能指一个元件/部件直接或间接的结合到(或直接或间接的连通)另一个元件/部件，并且不必是机械的。然而，其应该被理解为尽管在一个实施例中，两个元件以下被描述为“连接”，在替代的实施例里相似的元件可能为“耦合”，反之亦然。因此，尽管在此所示的示意图描述了元件的示例性布置，但附加的中间元件、设备、部件或构件仍然可能在一个实际的实施例中存在。

在描述中，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数字描述符在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

另外，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

参照图1，本申请的一个实施例提供了一种稳压电路。

在本实施方式中，稳压电路包括正电压节点VCC、负电压节点VEE、接地节点GND、第一稳压单元100和第二稳压单元200；正电压节点VCC与输入电源VDD的正极耦接；负电压节点VEE与输入电源VDD的负极耦接，第一稳压单元100耦接于正电压节点VCC和接地节点GND之间，配置为在流入大于或等于第一稳压电流的电流时进入稳压状态，以对正电压节点VCC进行稳压；第二稳压单元200耦接于负电压节点VEE和接地节点GND之间，配置为在流入大于或等于第二稳压电流的电流时进入稳压状态，以对负电压节点VEE进行稳压，第二稳压电流小于第一稳压电流。

在一些实施例中，正电压节点VCC和负电压节点VEE用于接入输入电源VDD，同时正电压节点VCC和负电压节点VEE均与IGBT器件耦接，其中正电压节点VCC用于提供正电平，该正电平用于开通IGBT器件，负电压节点VEE用于提供负电平，该负电平用于关断IGBT器件。IGBT器件的驱动已有成熟的技术，本实施方式在此不在赘述。当然，本实施方式中的稳压电路还可以用于为其他电子器件或用电电路提供正电平和负电平。

在本实施方式中，正电压节点VCC的输出电压可以表示为V_CC，负电压节点VEE的输出电压可以表示为V_EE。由于第二稳压单元进入稳压状态所需的第二稳压电流小于第一稳压单元进入稳压状态所需的第一稳压电流，在输入电源VDD的电流较小时，第二稳压单元更容易进入稳压状态，负电压节点VEE优先稳压，保证了IGBT的负电压的下限值。

作为一种示例，在VDD>V₊+V_-时，正电压节点VCC的输出电压V_CC＝V₊，负电压节点VEE的输出电压V_EE＝VDD-V₊。V_EE为浮动变化值；在V_-<VDD<V₊+V_-时，负电压节点VEE的输出电压V_EE控制在V_-，而正电压节点VCC的输出电压V_CC＝VDD-V_-，V_CC为浮动变化值。在VDD<V_-时，V_EE≈VDD，V_CC≈0。

根据本申请的稳压电路，通过利用第一稳压单元100对正电压节点VCC进行稳压，保证正电平的稳定，并利用第二稳压单元200保证负电压节点的下限值，在电源波动时，优先保证负电平的幅值满足驱动要求，保证IGBT的可靠关断，避免IGBT损坏。

参照图2，在一些实施例中，第一稳压单元100包括可控稳压源110和配置电路120，可控稳压源100的阴极与正电压节点VCC耦接，可控稳压源110的阳极与接地节点GND耦接；配置电路120与可控稳压源110的参考端耦接，配置为控制可控稳压源110的稳压值。

可以理解的是，可控稳压源110可以将正电压节点VCC的输出电压V_CC稳定于其工作电压。在正电压节点VCC接入的输入电源大于其工作电压时，通过对正电压节点VCC的电流进行泄放，从而降低电压。可控稳压源110的工作电压可以表示为V₊，即可控稳压源110将正电压节点VCC的输出电压V_CC小于或等于V₊。可控稳压源110已有成熟的技术，如TL431可控精密稳压源，本实施方式在此不在赘述。

在本实施方式中，配置电路120用于调节可控稳压源110的工作电压V₊。例如，可以将可控稳压源110的工作电压V₊设置为15V或者20V等。其中，配置电路120需要适配可控稳压源110的具体类型，其可以根据需求进行设置，本实施方式对此不加以限制。

参照图3，在一些实施例中，配置电路120包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻的R1第一端与正电压节点VCC耦接；第二电阻R2的第一端分别与第一电阻R1的第二端和可控稳压源110的参考端耦接，第二电阻R2的第二端与接地节点GND耦接。

在本实施方式中，可控稳压源110可以为TL431，第一电阻R1和第二电阻R2通过分压原理配置可控稳压源110的参考端电压。可控稳压源110的工作电压V₊可以参考下式：

V₊＝(1+R₁/R₂)V_ref+I_refR₁，

其中，V_ref为可控稳压源110内部的参考电压，R₁为第一电阻R1的阻值，R₂为第二电阻R2的阻值。由此可见，通过设置第一电阻R1和第二电阻R2的阻值可以设置的V₊的大小。

继续参照图2，在一些实施例中，第一稳压单元100还可以包括第一限流单元130，第一限流单元130耦接于可控稳压源110的阴极与正电压节点VCC之间。

在本实施方式中，第一限流单元130可以在第二稳压单元20短路的情况下，可以起到限流的作用，以避免稳压电路损伤。

在一些实施例中，第一限流单元130可以包括第三电阻R3，第三电阻R3的第一端与可控稳压源110的阴极耦接，第三电阻R3的第二端与正电压节点VCC耦接。

可以理解的是，第三电阻R3可以起到限流作用，避免第二稳压单元200短路造成流经可控稳压源110的电流过大。并且，由此仅采用一个电阻，结构简单易于实现。

继续参照图2，在一些实施例中，第二稳压单元200包括稳压管Z1，稳压管Z1的阳极与负电压节点VEE耦接，稳压管Z1的阴极与接地节点GND耦接。

在本实施方式中，稳压管Z1可以用于保证负电压节点VEE的幅值的下限值。如图5所示的特性曲线图。稳压管Z1的稳压值为V_Z，反向电压V_R，反向电流为I_R。其中，稳压值V_Z是指稳压管Z1击穿后的两端电压差，反向电压V_R是指稳压管Z1击穿前的两端电压差，反向电流为I_R是指稳压管Z1击穿前的电流。

需要说明的是，在可控稳压源110不满足稳压工作条件时，负电压节点VEE在稳压管Z1的作用下控制在V_R～V_Z之间。

在一些实施例中，第二稳压单元200还可以包括第二限流单元210，第二限流单元210耦接于稳压管Z1的阴极与接地节点GND之间。

可以理解的是，第二限流单元210可以在第一稳压单元100短路的情况下，可以起到限流的作用，以避免稳压电路损伤。

如图3所示，在一些实施例中，第二限流单元210包括第四电阻R4，第四电阻R4的第一端与稳压管Z1的阴极耦接，第四电阻R4的第二端与接地节点GND耦接。

可以理解的是，第四电阻R4可以起到限流作用，避免第一稳压单元100短路造成流经稳压管Z1的电流过大。并且，由此仅采用一个电阻，结构简单易于实现。

为更清楚地说明本申请的实施例提出的稳压电路，以图4示出的稳压电路的作为示例进行说明稳压电路的原理。

在图4中，U1为TL431可控精密稳压源，其最小工作电流为I_min，I_min约为1mA，其工作电压为V₊。

当VDD≥V₊+V_Z+I_minR₃时，U1工作在稳压状态，V_CC＝V₊，V_EE＝VDD-V₊，正电压节点VCC提供的正电平幅值稳定在V+，而V_EE浮动。

当V_R<VDD<V₊+V_Z+I_minR₃时，U1不满足稳压工作条件，而Z1的反向电流IR远小于I_min，通常为μA级，此时V_EE的下限值约在V_R～V_Z之间，负电压节点VEE提供的负电平幅值的下限，V_CC会随着VDD的减小而减小。

VDD≤V_R时，V_EE≈V_DD，V_CC≈0。

当VDD≥V₊+V_Z+I_minR₃时，稳压电路处于正常工况下，正电平幅值稳定在V+，IGBT的损耗及短路能力达到最优，负电平幅值高于所需下限值。

当V_R<VDD<V₊+V_Z+I_minR₃时，稳压电路处于非正常工况下，该工况通常会出现在设备开关机或者异常时。在开关机时，IGBT闭锁，IGBT无损坏风险；在异常时，由于能保证负电平的下限值，可避免IGBT误导通，保证IGBT可靠关断，避免IGBT损坏。

VDD≤V_R的工况也通常出现在设备开关机或者异常时。在开关机时，IGBT闭锁，IGBT无损坏风险；在异常时，由于V_R远小于VDD的设计值，所以VDD≤V_R的异常工况出现的可能性很低，即使出现，在VDD跌落至V_R的过程中设备一般会保护，风险较低。

本申请的一个实施例还提供了一种供电电路，供电电路包括电源电路和根据前述的稳压电路，电源电路具有提供电源的正极和负极，正极与稳压电路中的正电压节点耦接，负极与稳压电路中的负电压节点耦接。

在本实施方式中，电源电路用于提供电源，其可以保证整流单元或者变压器等单元。电源电路的结构和原理已有成熟的技术，稳压电路的结构和原理可以参照前述实施例，本实施方式在此不在赘述。

根据本申请的供电电路，通过优先保证负电平的幅值满足驱动要求，保证IGBT的可靠关断，避免IGBT损坏。当然，供电电路还可以采用上述各实施例中的技术方案，其也具有相应的技术效果。

本申请的一个实施例还提供了一种IGBT驱动电路，包括IGBT和根据前述的供电电路，供电电路提供的正电压用于开通IGBT，供电电路提供的负电压用于关断IGBT。供电电路的结构和原理可以参照前述实施例，本实施方式在此不在赘述。

根据本申请的IGBT驱动电路，通过优先保证负电平的幅值满足驱动要求，保证IGBT的可靠关断，避免IGBT损坏。当然，IGBT电路还可以采用上述各实施例中的技术方案，其也具有相应的技术效果。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨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，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种稳压电路，其特征在于，包括：

接地节点；

正电压节点，与输入电源的正极耦接；

负电压节点，与所述输入电源的负极耦接；

第一稳压单元，耦接于所述正电压节点和所述接地节点之间，配置为在流入大于或等于第一稳压电流的电流时进入稳压状态，以对所述正电压节点进行稳压；

第二稳压单元，耦接于所述负电压节点和所述接地节点之间，配置为在流入大于或等于第二稳压电流的电流时进入稳压状态，以对所述负电压节点进行稳压，所述第二稳压电流小于所述第一稳压电流。

2.根据权利要求1所述的稳压电路，其特征在于，所述第一稳压单元包括：

可控稳压源，所述可控稳压源的阴极与所述正电压节点耦接，所述可控稳压源的阳极与所述接地节点耦接；

配置电路，与所述可控稳压源的参考端耦接，配置为控制所述可控稳压源的稳压值。

3.根据权利要求2所述的稳压电路，其特征在于，所述配置电路包括：

第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述正电压节点耦接；

第二电阻，所述第二电阻的第一端分别与所述第一电阻的第二端和所述可控稳压源的参考端耦接，所述第二电阻的第二端与所述接地节点耦接。

4.根据权利要求2所述的稳压电路，其特征在于，所述第一稳压单元还包括：

第一限流单元，耦接于所述可控稳压源的阴极与所述正电压节点之间。

5.根据权利要求4所述的稳压电路，其特征在于，所述第一限流单元包括：

第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述可控稳压源的阴极耦接，所述第三电阻的第二端与所述正电压节点耦接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的稳压电路，其特征在于，所述第二稳压单元包括：

稳压管，所述稳压管的阳极与所述负电压节点耦接，所述稳压管的阴极与所述接地节点耦接。

7.根据权利要求6所述的稳压电路，其特征在于，所述第二稳压单元还包括：

第二限流单元，耦接于所述稳压管的阴极与所述接地节点之间。

8.根据权利要求7所述的稳压电路，其特征在于，所述第二限流单元包括：

第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述稳压管的阴极耦接，所述第四电阻的第二端与所述接地节点耦接。

9.一种供电电路，其特征在于，包括电源电路和根据权利要求1-8中任一项所述的稳压电路，所述电源电路具有提供电源的正极和负极，所述正极与所述稳压电路中的正电压节点耦接，所述负极与所述稳压电路中的负电压节点耦接。

10.一种IGBT驱动电路，其特征在于，包括IGBT和根据权利要求9所述的供电电路，所述供电电路提供的正电压用于开通所述IGBT，所述供电电路提供的负电压用于关断所述IGBT。