CN220382950U - 一种集成整流及igbt h桥逆变的功率器件控制电路及装置 - Google Patents

一种集成整流及igbt h桥逆变的功率器件控制电路及装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路及装置,所述的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路集成封装在一个模块中,电路包括整流子电路及IGBT H桥逆变子电路;所述整流子电路与工频电压输入端电连接,所述整流子电路的直流电压输出端正极与所述IGBT H桥逆变子电路的输入端正极电连接,所述整流子电路的直流电压输出端负极与所述IGBT H桥逆变子电路的输入端负极电连接。本实用新型将集成整流及IGBT H桥逆变子电路都集中到一个模块之中,提高系统集成度,有集成度高及使用便捷的优点。

Description

一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路及装置
技术领域
本实用新型涉及功率器件控制技术领域,尤其涉及一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路及装置。
背景技术
现有技术通常在IGBT功率模块的设计中,为了增加IGBT功率模块的通用性,一般不会将整流电路和IGBT逆变电路集成封装到一起,这样有利于更自由设计组合电路。然而,整流电路和IGBT逆变电路分立作用,这样无疑增加了外围电路设计的复杂度,降低了电路运行的可靠性。
如果将整流电路和IGBT逆变电路集成到一个模块之中,这将大大降低外围电路设计的复杂度,同时集成模块也会提升整体电路运行的可靠性。并且,集成模块的体积相较于分立器件、模块也大大减小,也为最终产品造型设计预留更大的空间。
实用新型内容
本申请的目的是提供一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路及装置,本方案中,将整流电路和IGBT逆变电路集成到一个模块之中,降低了外围电路的复杂度,同时集成模块提升整体了电路运行的可靠性。此外,集成模块的体积相较于分立器件、模块体积也大大减小,也为产品PCB板的开发预留更大的空间。
为解决上述技术问题,本申请提供了一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路,所述的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路集成封装在一个模块中,电路包括整流子电路及IGBT H桥逆变子电路;
所述整流子电路与工频电压输入端电连接,所述整流子电路的直流电压输出端正极与所述IGBT H桥逆变子电路的输入端正极电连接,所述整流子电路的直流电压输出端负极与所述IGBT H桥逆变子电路的输入端负极电连接。
优选地,所述整流子电路包括单相整流子电路;所述单相整流子电路包括第一整流单元及第二整流单元;
所述第一整流单元分别与第一工频电压输入端、所述直流电压输出端正极及所述直流电压输出端负极电连接,所述第二整流单元分别与所述第一整流单元、第二工频电压输入端、所述直流电压输出端正极及所述直流电压输出端负极电连接。
优选地,所述整流子电路包括三相整流子电路;所述三相整流子电路包括第三整流单元、第四整流单元及第五整流单元;
所述第三整流单元分别与第三工频电压输入端、所述直流电压输出端正极及所述直流电压输出端负极电连接,所述第四整流单元分别与所述第三整流单元、第四工频电压输入端、所述直流电压输出端正极及所述直流电压输出端负极电连接,所述第五整流单元分别与所述第四整流单元、第五工频电压输入端、所述直流电压输出端正极及所述直流电压输出端负极电连接。
优选地,所述IGBT H桥逆变子电路包括第一IGBT开关单元、第二IGBT开关单元、第三IGBT开关单元及第四IGBT开关单元;
所述第一IGBT开关单元分别与所述输入端正极、所述第二IGBT开关单元、所述第三IGBT开关单元及第一负载连接端电连接,所述第二IGBT开关单元分别与所述输入端负极、所述第一负载连接端及所述第四IGBT开关单元电连接,所述第三IGBT开关单元分别与所述第四IGBT开关单元及第二负载连接端电连接,第四IGBT开关单元与所述输入端负极电连接。
优选地,所述第一整流单元包括第一二极管及第二二极管;
所述第一二极管的阴极分别与所述第二整流单元及所述直流电压输出端正极电连接,所述第一二极管的阳极分别与所述第一工频电压输入端及所述第二二极管的阴极电连接,所述第二二极管的阳极分别与所述第二整流单元及所述直流电压输出端负极电连接。
优选地,所述第二整流单元包括第三二极管及第四二极管;
所述第三二极管的阴极分别与所述第一整流单元及所述直流电压输出端正极电连接,所述第三二极管的阳极分别与所述第二工频电压输入端及所述第四二极管的阴极电连接,所述第四二极管的阳极分别与所述第一整流单元及所述直流电压输出端负极电连接。
优选地,所述第三整流单元包括第五二极管及第六二极管;
所述第五二极管的阴极分别与所述第四整流单元、第五整流单元及所述直流电压输出端正极电连接,所述第五二极管的阳极分别与工频电压输入端及所述第六二极管的阴极电连接,所述第六二极管的阳极分别与所述第四整流单元、第五整流单元及所述直流电压输出端负极电连接。
优选地,所述第一IGBT开关单元包括第一IGBT开关器件及第七二极管;
所述第一IGBT开关器件的集电极分别与所述输入端正极、所述第三IGBT开关单元及所述第七二极管的阴极电连接,所述第一IGBT开关器件的栅极与外部控制器电连接,所述第一IGBT开关器件的发射极分别与所述第七二极管的阴极、所述第二IGBT开关单元及所述第一负载连接端电连接。
优选地,所述第二IGBT开关单元包括第二IGBT开关器件及第八二极管;
所述第二IGBT开关器件的集电极分别与所述第一IGBT开关单元、所述第一负载连接端及所述第八二极管的阴极电连接,所述第二IGBT开关器件的发射极分别与所述第八二极管的阳极、所述输入端负极及所述第四IGBT开关单元电连接。
为解决上述技术问题,本申请提供了一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制装置,包括所述的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路。
本实用新型的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路具有如下有益效果,所述的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路集成封装在一个模块中,电路包括整流子电路及IGBT H桥逆变子电路;所述整流子电路与工频电压输入端电连接,所述整流子电路的直流电压输出端正极与所述IGBT H桥逆变子电路的输入端正极电连接,所述整流子电路的直流电压输出端负极与所述IGBT H桥逆变子电路的输入端负极电连接。因此,本实用新型将集成整流及IGBT H桥逆变子电路都集中到一个模块之中,提高系统集成度,有集成度高及使用便捷的优点。
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,下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例,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附图:
图1是本实用新型较佳实施例的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路的原理示意图;
图2是本实用新型较佳实施例的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路的电路图;
图3是本实用新型较佳实施例的另一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路的电路图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路及装置,本方案中,将整流电路和IGBT逆变电路集成到一个模块之中,降低了外围电路的复杂度,同时集成模块提升整体了电路运行的可靠性。此外,集成模块的体积相较于分立器件、模块体积也大大减小,也为产品PCB板的开发预留更大的空间。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
请参阅图1,图1为本申请提供的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路的原理示意图,的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路集成封装在一个模块中,电路包括整流子电路及IGBT H桥逆变子电路;
整流子电路与工频电压输入端电连接,整流子电路的直流电压输出端正极与IGBTH桥逆变子电路的输入端正极P1电连接,整流子电路的直流电压输出端负极与IGBT H桥逆变子电路的输入端负极N1电连接。
现有技术通常在IGBT功率模块的设计中,为了增加IGBT功率模块的通用性,一般不会将整流电路和IGBT逆变电路集成封装到一起,这样有利于更自由设计组合电路。然而,整流电路和IGBT逆变电路分立作用,这样无疑增加了外围电路设计的复杂度,降低了电路运行的可靠性。
具体地,本申请把整流桥子电路和IGBT H桥逆变子电路集成到一个模块之中,体积较分立的整流桥和IGBT模块,减小了很多,显著降低系统电路板的尺寸,为产品PCB板的开发预留更大的空间。
综上,本实用新型提供了一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路,在本方案中,的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路集成封装在一个模块中,电路包括整流子电路及IGBT H桥逆变子电路;本申请降低了外围电路的复杂度,同时集成模块提升整体了电路运行的可靠性。
在上述实施例的基础上:
请参照图2,图2为本申请提供的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路的电路原理图。
作为一个优选地实施例,整流子电路包括单相整流子电路;单相整流子电路包括第一整流单元11及第二整流单元12;
第一整流单元11分别与第一工频电压输入端、直流电压输出端正极P及直流电压输出端负极N电连接,第二整流单元12分别与第一整流单元11、第二工频电压输入端、直流电压输出端正极P及直流电压输出端负极N电连接。
作为一个优选地实施例,第一整流单元包括第一二极管D1及第二二极管D2;
第一二极管D1的阴极分别与第二整流单元及直流电压输出端正极P电连接,第一二极管D1的阳极分别与第一工频电压输入端及第二二极管D2的阴极电连接,第二二极管D2的阳极分别与第二整流单元及直流电压输出端负极N电连接。
作为一个优选地实施例,第二整流单元包括第三二极管D3及第四二极管D4;
第三二极管D3的阴极分别与第一整流单元及直流电压输出端正极P电连接,第三二极管D3的阳极分别与第二工频电压输入端及第四二极管D4的阴极电连接,第四二极管D4的阳极分别与第一整流单元及直流电压输出端负极N电连接。
具体地,在本实施例中,单相整流子电路通过220V 50Hz的工频电接入1、2脚,经第一整流单元11及第二整流单元12中的二极管整流后输出直流电压。其中,19、20脚为直流电压正极P,21、22脚为直流电压负极N。直流电压经过外接滤波电容滤波稳压之后,从P1、N1脚接入IGBT H桥逆变子电路。
请参照图3,图3为本申请提供的另一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路的电路原理图。
作为一个优选地实施例,整流子电路包括三相整流子电路;三相整流子电路包括第三整流单元13、第四整流单元14及第五整流单元15;
第三整流单元13分别与第三工频电压输入端、直流电压输出端正极P及直流电压输出端负极N电连接,第四整流单元14分别与第三整流单元13、第四工频电压输入端、直流电压输出端正极P及直流电压输出端负极N电连接,第五整流单元15分别与第四整流单元14、第五工频电压输入端、直流电压输出端正极P及直流电压输出端负极N电连接。
作为一个优选地实施例,第三整流单元包括第五二极管D5及第六二极管D6;
第五二极管D5的阴极分别与第四整流单元、第五整流单元及直流电压输出端正极P电连接,第五二极管D5的阳极分别与工频电压输入端及第六二极管D6的阴极电连接,第六二极管D6的阳极分别与第四整流单元、第五整流单元及直流电压输出端负极N电连接。
具体地,第四整流单元14及第五整流单元15的电路结构可参阅图3,在此不再赘述。在本实施例中,三相电压经1、2、3脚接入,经过二极管整流从P、N端输出直流电压,之后经滤波稳压接入逆变电路,经过逆变电路处理,从4、5和6、7脚输出频率可控的交流波形,4、5脚和6、7脚即为负载连接端。
作为一个优选地实施例,IGBT H桥逆变子电路包括第一IGBT开关单元21、第二IGBT开关单元22、第三IGBT开关单元23及第四IGBT开关单元24;
第一IGBT开关单元21分别与输入端正极P1、第二IGBT开关单元22、第三IGBT开关单元23及第一负载连接端电连接,第二IGBT开关单元22分别与输入端负极N1、第一负载连接端及第四IGBT开关单元24电连接,第三IGBT开关单元23分别与第四IGBT开关单元24及第二负载连接端电连接,第四IGBT开关单元24与输入端负极N1电连接。
作为一个优选地实施例,第一IGBT开关单元21包括第一IGBT开关器件及第七二极管D11;
第一IGBT开关器件的集电极分别与输入端正极P1、第三IGBT开关单元23及第七二极管D11的阴极电连接,第一IGBT开关器件的栅极与外部控制器电连接,第一IGBT开关器件的发射极分别与第七二极管D11的阴极、第二IGBT开关单元22及第一负载连接端电连接。
作为一个优选地实施例,第二IGBT开关单元22包括第二IGBT开关器件及第八二极管D12;
第二IGBT开关器件的集电极分别与第一IGBT开关单元21、第一负载连接端及第八二极管D12的阴极电连接,第二IGBT开关器件的发射极分别与第八二极管D12的阳极、输入端负极N1及第四IGBT开关单元24电连接。
具体地,在本实施例中,IGBT H桥逆变利用四个IGBT开关器件构成一个全桥电路,通过控制它们的栅极信号,实现直流电压的逆变,即将直流电压转换为交流电压。
具体地,当Q1和Q4导通,Q2和Q3截止时,输出电压为正半周,等于直流电源的电压。当Q2和Q3导通,Q1和Q4截止时,输出电压为负半周,等于直流电源的负电压。通过改变Q1~Q4的导通和截止的顺序和时间,可以实现不同频率和幅值的交流电压输出。本申请采用PWM(脉宽调制)技术来控制IGBT的开关,以提高逆变效率和质量。
本申请还提供了一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制装置,包括的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路。
对于本申请提供的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路的介绍,请参照上述实施例,本申请此处不再赘述。
需要说明的是,在本说明书中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其他实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路,其特征在于,所述的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路集成封装在一个模块中,电路包括整流子电路及IGBT H桥逆变子电路;
所述整流子电路与工频电压输入端电连接,所述整流子电路的直流电压输出端正极与所述IGBT H桥逆变子电路的输入端正极电连接,所述整流子电路的直流电压输出端负极与所述IGBT H桥逆变子电路的输入端负极电连接。
2.根据权利要求1所述的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路,其特征在于,所述整流子电路包括单相整流子电路;所述单相整流子电路包括第一整流单元及第二整流单元;
所述第一整流单元分别与第一工频电压输入端、所述直流电压输出端正极及所述直流电压输出端负极电连接,所述第二整流单元分别与所述第一整流单元、第二工频电压输入端、所述直流电压输出端正极及所述直流电压输出端负极电连接。
3.根据权利要求1所述的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路,其特征在于,所述整流子电路包括三相整流子电路;所述三相整流子电路包括第三整流单元、第四整流单元及第五整流单元;
所述第三整流单元分别与第三工频电压输入端、所述直流电压输出端正极及所述直流电压输出端负极电连接,所述第四整流单元分别与所述第三整流单元、第四工频电压输入端、所述直流电压输出端正极及所述直流电压输出端负极电连接,所述第五整流单元分别与所述第四整流单元、第五工频电压输入端、所述直流电压输出端正极及所述直流电压输出端负极电连接。
4.根据权利要求1所述的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路,其特征在于,所述IGBT H桥逆变子电路包括第一IGBT开关单元、第二IGBT开关单元、第三IGBT开关单元及第四IGBT开关单元;
所述第一IGBT开关单元分别与所述输入端正极、所述第二IGBT开关单元、所述第三IGBT开关单元及第一负载连接端电连接,所述第二IGBT开关单元分别与所述输入端负极、所述第一负载连接端及所述第四IGBT开关单元电连接,所述第三IGBT开关单元分别与所述第四IGBT开关单元及第二负载连接端电连接,第四IGBT开关单元与所述输入端负极电连接。
5.根据权利要求2所述的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路,其特征在于,所述第一整流单元包括第一二极管及第二二极管;
所述第一二极管的阴极分别与所述第二整流单元及所述直流电压输出端正极电连接,所述第一二极管的阳极分别与所述第一工频电压输入端及所述第二二极管的阴极电连接,所述第二二极管的阳极分别与所述第二整流单元及所述直流电压输出端负极电连接。
6.根据权利要求2所述的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路,其特征在于,所述第二整流单元包括第三二极管及第四二极管;
所述第三二极管的阴极分别与所述第一整流单元及所述直流电压输出端正极电连接,所述第三二极管的阳极分别与所述第二工频电压输入端及所述第四二极管的阴极电连接,所述第四二极管的阳极分别与所述第一整流单元及所述直流电压输出端负极电连接。
7.根据权利要求3所述的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路,其特征在于,所述第三整流单元包括第五二极管及第六二极管;
所述第五二极管的阴极分别与所述第四整流单元、第五整流单元及所述直流电压输出端正极电连接,所述第五二极管的阳极分别与工频电压输入端及所述第六二极管的阴极电连接,所述第六二极管的阳极分别与所述第四整流单元、第五整流单元及所述直流电压输出端负极电连接。
8.根据权利要求4所述的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路,其特征在于,所述第一IGBT开关单元包括第一IGBT开关器件及第七二极管;
所述第一IGBT开关器件的集电极分别与所述输入端正极、所述第三IGBT开关单元及所述第七二极管的阴极电连接,所述第一IGBT开关器件的栅极与外部控制器电连接,所述第一IGBT开关器件的发射极分别与所述第七二极管的阴极、所述第二IGBT开关单元及所述第一负载连接端电连接。
9.根据权利要求4所述的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路,其特征在于,所述第二IGBT开关单元包括第二IGBT开关器件及第八二极管;
所述第二IGBT开关器件的集电极分别与所述第一IGBT开关单元、所述第一负载连接端及所述第八二极管的阴极电连接,所述第二IGBT开关器件的发射极分别与所述第八二极管的阳极、所述输入端负极及所述第四IGBT开关单元电连接。
10.一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制装置,其特征在于,包括权利要求1至9任一项所述的一种集成整流及IGBT H桥逆变的功率器件控制电路。
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