RU94084U1 - DRIVER FOR IGBT TRANSISTOR - Google Patents

DRIVER FOR IGBT TRANSISTOR Download PDF

Info

Publication number
RU94084U1
RU94084U1 RU2009148485/22U RU2009148485U RU94084U1 RU 94084 U1 RU94084 U1 RU 94084U1 RU 2009148485/22 U RU2009148485/22 U RU 2009148485/22U RU 2009148485 U RU2009148485 U RU 2009148485U RU 94084 U1 RU94084 U1 RU 94084U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
unit
terminal
power
Prior art date
Application number
RU2009148485/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Игоревич Виноградов
Михаил Геннадьевич Нехаев
Зельман Кельманович Хосидов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество научно-производственное Предприятие ЗАО НПП "ЭПРО"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество научно-производственное Предприятие ЗАО НПП "ЭПРО" filed Critical Закрытое акционерное общество научно-производственное Предприятие ЗАО НПП "ЭПРО"
Priority to RU2009148485/22U priority Critical patent/RU94084U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU94084U1 publication Critical patent/RU94084U1/en

Links

Landscapes

  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

1. Драйвер для IGBT-транзистора, содержащий блок гальванической развязки, блок формирования сигналов, блок усиления мощности, блок сопряжения сигналов, плюсовую и минусовую питающие шины, блок контроля силового напряжения, при этом блок гальванической развязки включает в себя первый, входной, оптронный элемент, входные зажимы которого являются первой парой входных зажимов драйвера, и второй, выходной, транзисторный оптрон, фототранзистор которого своими выходными зажимами образует первую пару выходных зажимов драйвера, а входными зажимами второго оптрона являются соответственно анод и катод его диода, подключенного анодом к плюсовой питающей шине, а катодом - к одному зажиму резистора, который другим зажимом подключен к первому выходу блока формирования сигналов, который включает в себя четыре логических элемента "2И-НЕ" с двумя входами и одним инверсным выходом каждый, а первый вход первого логического элемента образует первый вход блока формирования сигналов, который подключен к первому выходу первого оптронного элемента, второй выход которого подключен к минусовой питающей шине, при этом выход четвертого логического элемента является первым выходом блока формирования сигналов, а блок контроля силового напряжения включает в себя один конденсатор, один защитный диод и два защитных резистора, один общий зажим которых подключен к аноду защитного диода, катод которого предназначен для подключения к коллектору силового IGBT-транзистора, а блок формирования сигналов своим вторым выходом подключен к входу блока усиления мощности, который содержит комплементарную пару униполярных транзисторов, подключенных 1. A driver for an IGBT transistor, comprising a galvanic isolation unit, a signal generation unit, a power amplification unit, a signal pairing unit, plus and minus supply buses, a power voltage monitoring unit, wherein the galvanic isolation unit includes a first, input, optocoupler element , the input terminals of which are the first pair of driver input terminals, and the second, output, transistor optocoupler, whose phototransistor, with its output terminals, forms the first pair of driver output terminals, and the input terminals the second optocoupler are respectively the anode and cathode of its diode connected by the anode to the positive supply bus, and the cathode is to one resistor terminal, which is connected to the first output of the signal conditioning unit by the other terminal, which includes four “2I-NOT” logic elements with two inputs and one inverse output each, and the first input of the first logic element forms the first input of the signal conditioning unit, which is connected to the first output of the first optocoupler element, the second output of which is connected to the negative power the bus, the output of the fourth logic element is the first output of the signal conditioning unit, and the power voltage control unit includes one capacitor, one protective diode and two protective resistors, one common terminal of which is connected to the anode of the protective diode, the cathode of which is designed to connect to the collector of the power IGBT transistor, and the signal generating unit with its second output is connected to the input of the power amplification unit, which contains a complementary pair of unipolar transistors connected

Description

Техническое решение относится к полупроводниковой преобразовательной технике, а именно к устройствам возбуждения биполярных транзисторов с изолированным затвором.The technical solution relates to a semiconductor converting technique, and in particular to excitation devices of bipolar transistors with an insulated gate.

Известно устройство (см. заявку №4-79759 Японии, МКИ5 Н02М 1/00, Н02М 3/155, заявл. 19.07.90, опубл. 13.03.92 - РЖ "Электротехника", 1995 г., 7Ю64П - "Схема возбуждения управляемого напряжением полупроводникового прибора"), в котором для гальванической развязки силовой цепи IGВТ-транзистора и его цепи управления использован транзисторный оптронный элемент. С затвором IGВТ-транзистора соединен выход усилителя мощности, выполненный на комплементарных биполярных транзисторах. Сигнал, подаваемый на базы комплементарных транзисторов, формируется в блоке, содержащем две пары биполярных транзисторов. Первая из них представляет собой усилительный каскад из двух одновременно управляемых транзисторов. Транзисторы второй пары включены по каскодной схеме. Кроме того, устройство содержит элементы сопряжения, включающие в себя резисторно-емкостную и резисторно-диодную цепи.A device is known (see application No. 4-79759 of Japan, MKI 5 Н02М 1/00, Н02М 3/155, application. July 19, 90, publ. voltage-controlled semiconductor device "), in which a transistor optocoupler is used for galvanic isolation of the power circuit of the IGBT transistor and its control circuit. The output of the power amplifier, made on complementary bipolar transistors, is connected to the gate of the IGBT transistor. The signal supplied to the base of complementary transistors is formed in a block containing two pairs of bipolar transistors. The first of them is an amplifier stage of two simultaneously controlled transistors. The transistors of the second pair are included in cascode. In addition, the device contains interface elements, including a resistor-capacitive and resistor-diode circuit.

Сигнал возбуждения поступает с коллектора оптотранзистора на базы транзисторов усилительного каскада и затем с коллектора его второго транзистора - на базу верхнего каскодного транзистора, что обеспечивает открытое состояние последнего.The excitation signal comes from the collector of the optotransistor to the base of the transistors of the amplifier stage and then from the collector of its second transistor to the base of the upper cascode transistor, which ensures the open state of the latter.

При перегрузке по току силового IGВТ-транзистора повышается напряжение и на его коллекторе. Снятие этой перегрузки обеспечивают указанные выше цепи сопряжения. При этом открывается нижний транзистор каскодной схемы и происходит шунтирование базовых цепей комплементарных транзисторов с помощью разряда конденсатора RC-цепи через транзисторы каскодной схемы. В результате плавно снижается напряжение на затворе силового IGBT-транзистора, и так же плавно уменьшается его коллекторный ток.When overcurrent current power IGWT transistor increases the voltage on its collector. The removal of this overload is provided by the aforementioned interface circuits. In this case, the lower transistor of the cascode circuit is opened and the base circuits of the complementary transistors are bypassed using the discharge of the capacitor of the RC circuit through the transistors of the cascode circuit. As a result, the voltage across the gate of the power IGBT transistor gradually decreases, and its collector current also decreases smoothly.

Однако данное устройство не обеспечивает защиту силового ключа от недопустимо высоких значений напряжения между его коллектором и эмиттером. Кроме того, это устройство не обеспечивает контроль питания, не позволяет формировать для внешних устройств сигнал о срабатывании токовой защиты и не дает возможности контролировать целостность цепей передачи сигналов срабатывания защиты.However, this device does not protect the power switch from unacceptably high voltage values between its collector and emitter. In addition, this device does not provide power control, does not allow forming an external protection operation signal for external devices, and does not make it possible to control the integrity of the transmission circuits of protection protection signals.

Указанные недостатки сужают возможность использования данного устройства.These shortcomings narrow the possibility of using this device.

Известно другое устройство (см. Патент №31071, Россия, МПК Н02М 1/00, Н02М 3/155, заявл. 25.12.2002, опубл. 10.07.2003 года в БИ и ПМ №19 ч.IV, "Драйвер для IGBT-транзистора", авторы:Another device is known (see Patent No. 31071, Russia, IPC Н02М 1/00, Н02М 3/155, declared December 25, 2002, published July 10, 2003 in BI and PM No. 19 of Part IV, "Driver for IGBT- transistor ", authors:

Виноградов С.И., Нехаев М.Г., Сыркин Б.Л., Хосидов З.К.), в котором перечисленные выше недостатки устранены.Vinogradov S.I., Nekhaev M.G., Syrkin B.L., Khosidov Z.K.), in which the above disadvantages are eliminated.

Указанное устройство содержит:The specified device contains:

- блок гальванической развязки, включающий в себя входной и выходной оптронные элементы,- galvanic isolation unit, including the input and output optocouplers,

- блок формирования сигналов, включающий в себя четыре логических элемента "2И-НЕ" с их внутренними связями между собой,- a signal generation unit including four logical elements “2I-NOT” with their internal connections between each other,

- блок усиления мощности сигналов, выполненный на комплементарной паре транзисторов,- signal power amplification unit, made on a complementary pair of transistors,

- блок сопряжения сигналов, включающий в себя диодные, емкостные и резисторные цепи с их внутренними связями между собой, а также с двумя внутренними шинами самого блока сопряжения. Кроме того, он содержит цепь, включающую в себя два защитных диода и два резистора. Один из диодов, являющийся симметричным, предназначен для подключения между затвором и коллектором силового IGBT-транзистора. Другой диод предназначен для подключения его катодом также к коллектору силового транзистора, а анод его соединен с цепью указанных двух резисторов и с RC-цепью блока формирования сигналов. Входной оптрон драйвера соединен с входной цепью блока формирования сигналов, один выход которого подключен к входу блока усиления мощности, а выход последнего соединен со входом блока сопряжения. Второй выход блока формирования сигналов через дополнительный резистор подключен к катоду фотодиода выходного оптрона в блоке гальванической развязки. Выходы фототранзистора указанного оптрона предназначены для подключения к внешним цепям контроля целостности системы защиты силового транзистора. Плюсовая и минусовая питающие шины драйвера подключены к внешнему источнику питания микросхемы.- a signal interface unit, including diode, capacitive and resistor circuits with their internal connections to each other, as well as with two internal buses of the interface unit itself. In addition, it contains a circuit that includes two protective diodes and two resistors. One of the diodes, which is symmetrical, is designed to connect between the gate and the collector of the power IGBT transistor. Another diode is designed to connect it with the cathode also to the collector of the power transistor, and its anode is connected to the circuit of these two resistors and to the RC circuit of the signal generation unit. The input driver optocoupler is connected to the input circuit of the signal conditioning unit, one output of which is connected to the input of the power amplification unit, and the output of the latter is connected to the input of the interface unit. The second output of the signal conditioning unit through an additional resistor is connected to the cathode of the photodiode of the output optocoupler in the galvanic isolation unit. The outputs of the phototransistor of the specified optocoupler are designed to be connected to external circuits of integrity control of the power transistor protection system. The plus and minus driver supply buses are connected to the external power supply of the microcircuit.

Это позволяет, во-первых, формировать сигналы управления открытием и закрытием силового ключа в штатных режимах с заданными параметрами.This allows, firstly, to generate control signals for opening and closing the power key in normal modes with specified parameters.

А именно, при поступлении на входные зажимы драйвера со стороны контроллера электропривода сигналов на включение закрытого силового IGBT-транзистора в блоке гальванической развязки активизируется входной оптрон. Через его фотодиод протекает ток, что обеспечивает поступление на входные зажимы логических элементов "2И-НЕ" в блоке формирования сигналов таких потенциалов, которые формируют на его выходе сигнал логического нуля. Этот сигнал через входной зажим блока усиления мощности поступает на затворы его комплементарных транзисторов. При этом нижний из них закрывается, а верхний открывается. В результате первая шина блока сопряжения приобретает положительный потенциал и, будучи подключенной к затвору силового IGBT-транзистора, обеспечивает команду на его открытие. Закрытие силового транзистора в штатном режиме происходит при отсутствии сигналов на входных зажимах драйвера.Namely, when the driver receives input signals from the controller side of the electric drive to turn on the closed power IGBT transistor, the input optocoupler is activated in the galvanic isolation unit. A current flows through its photodiode, which ensures the input of “2I-NOT” logic elements in the signal generation block of such potentials that form a logic zero signal at its output. This signal through the input terminal of the power amplification unit is fed to the gates of its complementary transistors. In this case, the lower of them closes, and the upper opens. As a result, the first bus of the interface block acquires positive potential and, being connected to the gate of the power IGBT transistor, provides a command to open it. The power transistor closes in normal mode in the absence of signals at the driver input terminals.

Во-вторых, данное устройство обеспечивает токовую защиту силового IGBT-транзистора.Secondly, this device provides current protection for a power IGBT transistor.

А именно, с повышением тока через открытый силовой ключ повышается и падение напряжения на его переходе "коллектор-эмиттер". Это напряжение через диодно-резисторную защитную цепь, включенную между коллектором и эмиттером силового ключа, поступает на вход третьего логического элемента блока формирования сигналов.Namely, with increasing current through the open power switch, the voltage drop at its collector-emitter junction also rises. This voltage is supplied through the diode-resistor protective circuit connected between the collector and the emitter of the power switch to the input of the third logical element of the signal generating unit.

К этому моменту он уже готов для смены своего состояния, определяемого штатным открытым состоянием силового ключа. Превышение падением напряжения на открытом силовом ключе величины внутреннего порога срабатывания указанного логического элемента приводит к смене его состояния. Однако эта смена состояний задерживается с помощью времязадающей RC-цепочки в выходной цепи первого логического элемента, которая определяет длительность зоны нечувствительности токовой защиты. Временная задержка токовой защиты предусмотрена для предотвращения ее ложных срабатываний, так как изменение сигнала на затворе силового ключа и завершение переходных процессов в его напряжении "коллектор-эмиттер" при его открытии и закрытии, то есть снижение его падения напряжения от текущего тока или появление полного напряжения при его закрытии происходят не одновременно. Таким образом, если длительность повышения падения напряжения на открытом силовом ключе превышает зону нечувствительности токовой защиты, то на выходе четвертого логического элемента в блоке формирования сигналов формируется сигнал, переводящий выходной оптрон блока гальванической развязки в пассивное состояние. В результате на выходных зажимах драйвера формируется сигнал отсутствия целостности цепей защиты, то есть сигнал срабатывания токовой защиты. Одновременно с другого выхода блока формирования сигналов на затворы комплементарных транзисторов блока усиления мощности поступает сигнал, меняющий их состояния, в результате чего силовой IGBT-транзистор закрывается.At this point, he is already ready to change his state, determined by the regular open state of the power key. The excess of the voltage drop on the open power key value of the internal threshold of operation of the specified logical element leads to a change in its state. However, this change of state is delayed with the help of a timing RC circuit in the output circuit of the first logic element, which determines the duration of the deadband of the current protection. A temporary delay of current protection is provided to prevent false alarms, since a change in the signal at the gate of the power switch and completion of transient processes in its collector-emitter voltage when it opens and closes, that is, a decrease in its voltage drop from the current current or the appearance of a full voltage when it is closed, they do not occur simultaneously. Thus, if the duration of the voltage drop increase on the open power switch exceeds the deadband of the current protection, a signal is generated at the output of the fourth logic element in the signal generation unit, which transfers the output optocoupler of the galvanic isolation unit to the passive state. As a result, at the output terminals of the driver, a signal of the lack of integrity of the protection circuits is formed, that is, a current protection trip signal. At the same time, from the other output of the signal generating unit, the gates of the signal transistors of the complementary transistors of the power amplification unit receive a signal that changes their state, resulting in the power IGBT transistor being closed.

Кроме сказанного, данная схема драйвера позволяет осуществлять защиту силового ключа от перенапряжений, вызванных его быстрым закрытием, то есть коммутацией. Сигнал, превышающий допустимое значение напряжения на коллекторе силового ключа, поступает на его затвор через второй симметричный диод в блоке сопряжения, включенный между коллектором и затвором силового ключа. В результате последний после достижения порога открытия по напряжению, приоткрываясь до необходимой глубины по цепи протекания силового тока, снимает возникшее перенапряжение.In addition, this driver circuit allows you to protect the power key from overvoltage caused by its quick closure, that is, switching. A signal that exceeds the permissible voltage value at the collector of the power switch is supplied to its gate through a second symmetrical diode in the interface unit, connected between the collector and the gate of the power switch. As a result, the latter, after reaching the opening threshold for voltage, opening up to the required depth along the current flow circuit, relieves the overvoltage that has arisen.

Таким образом, осуществляется защита IGBT-транзистора при его выключении от перенапряжений, обусловленных индуктивностью монтажа схемы.Thus, the protection of the IGBT transistor when it is turned off from overvoltages due to the inductance of the circuit mounting is carried out.

Однако, кроме этих перенапряжений, в силовой цепи IGBT-транзистора возможно возникновение перенапряжений, обусловленных параметрами LC-фильтра силового преобразователя, в частности, инвертора на IGBT-транзисторах.However, in addition to these overvoltages, overvoltages may occur in the power circuit of the IGBT transistor, due to the parameters of the LC filter of the power converter, in particular the inverter on IGBT transistors.

В рассмотренной выше схеме после выключения силового транзистора возможный выброс напряжения между его коллектором и эмиттером ограничивается на уровне Uогр., определяемом порогом открытия IGBT-транзистора. В этом случае транзистор может быть открыт и повышением напряжения на фильтре Сф силовой схемы, скорость нарастания которого определяется параметрами фильтра Lф и Сф. Увеличение напряжения на конденсаторе фильтра может произойти, например, при обрыве тока через индуктивность Lф, если значение напряжения на фильтре в этот момент находится на уровне, близком к величине напряжения ограничения Uогр.In the above scheme, after turning off the power transistor, a possible voltage surge between its collector and emitter is limited at the level of U ogre. defined by the opening threshold of the IGBT. In this case, the transistor can be opened by increasing the voltage on the filter C f of the power circuit, the slew rate of which is determined by the filter parameters L f and C f . An increase in the voltage across the filter capacitor can occur, for example, when a current breaks through the inductance L f , if the voltage across the filter at this moment is at a level close to the value of the limiting voltage U ogre .

Таким образом, в рассмотренной выше схеме IGBT-транзистор не может быть защищен от перенапряжений, связанных с параметрами LC-фильтра, так как при ограничении выбросов напряжения, он находится в активном режиме, который может вывести его из строя из-за больших потерь проводимости по сравнению с режимом переключения.Thus, in the above scheme, the IGBT-transistor cannot be protected against overvoltages associated with the parameters of the LC filter, since when limiting voltage spikes, it is in the active mode, which can disable it due to large conductivity losses compared to switching mode.

Кроме того, элементы схемы драйвера весьма чувствительны к колебаниям величины питающего низковольтного напряжения, которые могут привести к сбоям в работе самого драйвера. А в рассмотренной выше схеме драйвера не предусмотрен контроль питания его элементов.In addition, the driver circuit elements are very sensitive to fluctuations in the supply low-voltage voltage, which can lead to malfunctions of the driver itself. And in the above driver circuit there is no power control for its elements.

Перечисленные недостатки сужают возможность использования данного устройства.These shortcomings narrow the possibility of using this device.

Задача состоит в повышении надежности работы силового транзистора путем усовершенствования схемы его драйвера.The task is to increase the reliability of the power transistor by improving its driver circuit.

Технический результат достигается тем, что драйвер для IGBT-транзистора содержит блок гальванической развязки, блок формирования сигналов, блок усиления мощности, блок сопряжения сигналов, плюсовую и минусовую питающие шины, блок контроля силового напряжения. При этом блок гальванической развязки включает в себя первый - входной оптронный элемент, входные зажимы, которого являются первой парой входных зажимов драйвера, и второй - выходной транзисторный оптрон, фототранзистор которого своими выходными зажимами образует первую пару выходных зажимов драйвера. Входными зажимами второго оптрона являются соответственно анод и катод его диода, подключенного анодом к плюсовой питающей шине, а катодом - к одному зажиму резистора, который другим зажимом подключен к первому выходу блока формирования сигналов, который включает в себя четыре логических элемента "2И-НЕ" с двумя входами и одним инверсным выходом каждый. Первый вход первого логического элемента образует первый вход блока формирования сигналов, который подключен к первому выходу первого оптронного элемента, второй выход которого подключен к минусовой питающей шине, при этом выход четвертого логического элемента является первым выходом блока формирования сигналов. Блок контроля силового напряжения включает в себя один конденсатор, один защитный диод, и два защитных резистора, один общий зажим которых подключен к аноду защитного диода, катод которого предназначен для подключения к коллектору силового транзистора. Блок формирования сигналов своим вторым выходом подключен к входу блока усиления мощности, который содержит комплементарную пару униполярных транзисторов, подключенных каждый своим истоком соответственно один к плюсовой, а другой к минусовой питающим шинам. Затворы их объединены в общий зажим, а в выходную цепь стоков каждого из указанных транзисторов включен свой резистор, другой зажим каждого из которых образует общий выходной зажим блока усиления, подключенный к входу блока сопряжения. Блок сопряжения содержит первую и вторую сборные шины сопряжения, один, симметричный, диод, подключенный одним зажимом к первой сборной шине сопряжения, один резистор, подключенный одним своим зажимом к первой сборной шине сопряжения, один резистор, подключенный одним своим зажимом к минусовой питающей шине, и другой диод, который подключен своим анодом также к минусовой питающей шине, а катодом - ко второй сборной шине сопряжения. При этом к обеим питающим шинам подключена цепь из двух последовательно соединенных входных конденсаторов, общий зажим которых подключен ко второй сборной шине блока сопряжения. Кроме того, первая и вторая шины сопряжения образуют вторую пару выходов драйвера, предназначенных для подключения соответственно к затвору и к эмиттеру силового IGBT-транзистора.The technical result is achieved by the fact that the driver for the IGBT transistor comprises a galvanic isolation unit, a signal generation unit, a power amplification unit, a signal interface unit, plus and minus power buses, and a power voltage monitoring unit. In this case, the galvanic isolation unit includes the first - the input optocoupler element, the input terminals, which are the first pair of driver input terminals, and the second - the output transistor optocoupler, whose phototransistor with its output terminals forms the first pair of driver output terminals. The input terminals of the second optocoupler are, respectively, the anode and cathode of its diode connected by the anode to the positive supply bus, and the cathode to one resistor terminal, which is connected to the first output of the signal conditioning unit by the other terminal, which includes four “2I-NOT” logic elements with two inputs and one inverse output each. The first input of the first logic element forms the first input of the signal conditioning unit, which is connected to the first output of the first optocoupler element, the second output of which is connected to the negative supply bus, while the output of the fourth logical element is the first output of the signal forming unit. The power voltage control unit includes one capacitor, one protective diode, and two protective resistors, one common clamp of which is connected to the anode of the protective diode, the cathode of which is designed to connect to the collector of the power transistor. The signal generating unit with its second output is connected to the input of the power amplification unit, which contains a complementary pair of unipolar transistors, each connected with its source, respectively, one to the positive and the other to the negative supply buses. Their gates are combined into a common clamp, and a separate resistor is included in the output circuit of the drains of each of these transistors, the other clamp of each of which forms a common output clamp of the amplification unit connected to the input of the interface unit. The coupler contains the first and second busbars, one symmetrical diode connected with one clip to the first busbar coupler, one resistor connected with one clip to the first busbar coupler, one resistor connected with one clip to the negative supply bus, and another diode, which is also connected by its anode to the negative supply bus, and the cathode to the second coupling bus. At the same time, a circuit of two series-connected input capacitors is connected to both supply buses, the common clamp of which is connected to the second busbar of the interface unit. In addition, the first and second interface buses form a second pair of driver outputs designed to be connected respectively to the gate and emitter of the power IGBT transistor.

Дополнительно в драйвер включены блок питания, входные зажимы которого являются второй парой входов драйвера, и к выходным зажимам которого подключены соответственно плюсовая и минусовая питающие шины, а также блок контроля входного питающего напряжения, который подключен своей первой парой входов соответственно к плюсовой и минусовой питающим шинам. При этом его выход подключен ко второму входу блока формирования сигналов, образованному первым входом третьего и вторым входом четвертого логических элементов. Третий вход блока контроля питающего напряжения подключен к третьему выходу блока формирования сигналов, который образован выходом его второго логического элемента. При этом первые входы его первого и второго логических элементов объединены в общий зажим, к которому дополнительно подключен свободным зажимом первый защитный резистор блока контроля силового напряжения. Дополнительно в блок контроля силового напряжения введен второй защитный диод, а свободный зажим его второго защитного резистора, объединенный с одним из зажимов его конденсатора, подключен к третьему входу блока формирования сигналов, образованному вторым входом второго логического элемента, и к катоду его второго защитного диода, анод которого объединен в общий зажим с выходом третьего и с выходом четвертого логических элементов. Второй выход блока формирования сигналов образован выходом первого логического элемента. Конденсатор блока контроля силового напряжения свободным зажимом подключен ко второй сборной шине блока сопряжения сигналов. При этом в блок усиления мощности дополнительно введен повторяющий усилитель сигнала, входной зажим которого является входом блока усиления мощности, а его выходной зажим подключен к общему зажиму затворов униполярных транзисторов. Кроме того, дополнительно в блок сопряжения введены параллельно соединенные между собой конденсатор и второй резистор, один общий зажим которых подключен к катоду первого защитного диода блока контроля силового напряжения, а также - третий резистор и третий диод, анодом соединенный с третьим резистором и катодом подключенный к общему зажиму, который образован свободным зажимом симметричного диода и соединенным с ним вторым общим зажимом конденсатора и второго резистора. Ко второй сборной шине сопряжения подключены свободные зажимы первого и третьего резисторов, а также один зажим дополнительно введенного четвертого резистора, который своим свободным зажимом подключен к общему затворному зажиму транзисторов блока усиления мощности. Кроме того, входной оптронный элемент блока гальванической развязки выполнен интегральным, и его третий выход подключен к плюсовой питающей шине.In addition, the driver includes a power supply unit, the input terminals of which are the second pair of driver inputs, and the plus and minus power lines, respectively, as well as the input voltage control unit, which is connected with its first pair of inputs respectively to the plus and minus power lines, are connected to the output terminals of the driver . Moreover, its output is connected to the second input of the signal generation unit formed by the first input of the third and second input of the fourth logic elements. The third input of the power supply control unit is connected to the third output of the signal generating unit, which is formed by the output of its second logic element. In this case, the first inputs of its first and second logic elements are combined into a common terminal, to which the first protective resistor of the power voltage control unit is additionally connected with a free terminal. Additionally, a second protective diode is introduced into the power voltage monitoring unit, and a free clip of its second protective resistor, combined with one of the terminals of its capacitor, is connected to the third input of the signal conditioning unit, formed by the second input of the second logic element, and to the cathode of its second protective diode, the anode of which is combined into a common terminal with the output of the third and with the output of the fourth logic elements. The second output of the signal conditioning unit is formed by the output of the first logic element. The capacitor of the power voltage control unit with a free clip is connected to the second busbar of the signal interface unit. At the same time, a repeating signal amplifier is additionally introduced into the power amplification unit, the input terminal of which is the input of the power amplification unit, and its output terminal is connected to the common gate terminal of unipolar transistors. In addition, in addition to the interface unit, a capacitor and a second resistor are connected in parallel, one common terminal of which is connected to the cathode of the first protective diode of the power voltage control unit, and also a third resistor and a third diode connected by an anode to the third resistor and the cathode are connected to a common terminal, which is formed by a free terminal of a symmetrical diode and a second common terminal of a capacitor and a second resistor connected to it. Free terminals of the first and third resistors, as well as one terminal of an additionally introduced fourth resistor, are connected to the second assembly bus of the interface, which is connected by its free terminal to the common gate terminal of the transistors of the power amplification unit. In addition, the input optocoupler element of the galvanic isolation unit is integral, and its third output is connected to the positive supply bus.

Блок питания содержит ШИМ-контроллер, входы которого являются входными зажимами блока питания, предназначенными для подключения к внешнему источнику питания постоянного тока, трансформатор с первичной и вторичной обмотками и диод, подключенный анодом к началу вторичной обмотки трансформатора. При этом между началом его первичной обмотки и одним выходным зажимом ШИМ-контроллера включен выходной конденсатор, а конец первичной обмотки трансформатора, объединенный со вторым выходным зажимом ШИМ-контроллера, подключен к его второму минусовому входу. Кроме того, плюсовой выход блока питания образован катодом выходного диода, а минусовым его выходом является конец вторичной обмотки трансформатора.The power supply unit contains a PWM controller, the inputs of which are input terminals of the power supply unit, designed to be connected to an external DC power source, a transformer with primary and secondary windings, and a diode connected by an anode to the beginning of the secondary winding of the transformer. In this case, between the beginning of its primary winding and one output terminal of the PWM controller, an output capacitor is connected, and the end of the primary winding of the transformer, combined with the second output terminal of the PWM controller, is connected to its second negative input. In addition, the positive output of the power supply is formed by the cathode of the output diode, and its negative output is the end of the secondary winding of the transformer.

Блок контроля входного питающего напряжения содержит формирователь выходного сигнала, n-p-n транзистор, первую и вторую входные шины, образующие соответственно первый и второй входные зажимы блока контроля питающего напряжения, а также входную и выходную цепочки, образованные каждая своей парой последовательно соединенных резисторов. При этом свободные зажимы каждой пары резисторов включены между обеими входными шинами, общий зажим входной пары резисторов объединен с одним зажимом первого конденсатора и подключен к первому входному зажиму формирователя выходного сигнала, другой входной зажим которого соединен со второй входной шиной и выходной зажим которого подключен к эмиттеру транзистора, к базе которого подключен общий зажим выходной пары резисторов. А третий выходной резистор включен между плюсовой входной шиной и коллектором транзистора, образующим первый выход блока контроля входного питающего напряжения и соединенным с одним зажимом второго конденсатора и с анодом выходного диода, катод которого образует третий входной зажим блока контроля питающего напряжения, ко второй входной шине которого подключены вторые зажимы первого и второго конденсаторов.The input supply voltage control unit contains an output signal shaper, an n-p-n transistor, first and second input buses, which respectively form the first and second input terminals of the supply voltage control unit, as well as the input and output circuits, each formed by its own pair of series-connected resistors. The free terminals of each pair of resistors are connected between both input buses, the common terminal of the input pair of resistors is combined with one terminal of the first capacitor and connected to the first input terminal of the output signal shaper, the other input terminal of which is connected to the second input bus and the output terminal of which is connected to the emitter a transistor to the base of which a common terminal of the output pair of resistors is connected. And the third output resistor is connected between the positive input bus and the transistor collector, which forms the first output of the input voltage control unit and is connected to one terminal of the second capacitor and to the anode of the output diode, the cathode of which forms the third input terminal of the supply voltage control unit, to the second input bus of which the second terminals of the first and second capacitors are connected.

Новым по сравнению с прототипом является следующее.New in comparison with the prototype is the following.

Во-первых, в устройство дополнительно включен блок питания, входные зажимы которого являются второй парой входов драйвера, и к выходным зажимам которого подключены соответственно плюсовая и минусовая питающие шины.Firstly, a power supply is additionally included in the device, the input terminals of which are the second pair of driver inputs, and the plus and minus power buses are connected to the output terminals of this device, respectively.

Во-вторых, в драйвер дополнительно включен блок контроля входного питающего напряжения, который подключен первой парой входов соответственно к плюсовой и минусовой питающим шинам.Secondly, the driver also includes an input voltage control unit, which is connected by the first pair of inputs to the plus and minus supply buses, respectively.

В-третьих, выход блока контроля входного питающего напряжения подключен ко второму входу блока формирования сигналов, образованному первым входом третьего и вторым входом четвертого логических элементов. Третий вход блока контроля питающего напряжения подключен к третьему выходу блока формирования сигналов, который образован выходом его второго логического элемента. При этом первые входы первого и второго логических элементов объединены в общий зажим, к которому дополнительно подключен свободным зажимом первый защитный резистор блока контроля силового напряжения.Thirdly, the output of the control unit of the input supply voltage is connected to the second input of the signal conditioning unit, formed by the first input of the third and second input of the fourth logic elements. The third input of the power supply control unit is connected to the third output of the signal generating unit, which is formed by the output of its second logic element. In this case, the first inputs of the first and second logic elements are combined into a common terminal, to which the first protective resistor of the power voltage control unit is additionally connected with a free terminal.

В-четвертых, в блок контроля силового напряжения дополнительно введен второй защитный диод. Свободный зажим второго защитного резистора блока контроля силового напряжения, объединенный с одним из зажимов его конденсатора, подключен к третьему входу блока формирования сигналов, образованному вторым входом второго логического элемента, и к катоду его второго защитного диода, анод которого объединен в общий зажим с выходом третьего и с выходом четвертого логических элементов. Второй выход блока формирования сигналов образован выходом первого логического элемента, а конденсатор блока контроля силового напряжения свободным зажимом подключен ко второй сборной шине блока сопряжения сигналов.Fourthly, a second protective diode is additionally introduced into the power voltage control unit. The free terminal of the second protective resistor of the power voltage control unit, combined with one of the terminals of its capacitor, is connected to the third input of the signal conditioning unit, formed by the second input of the second logic element, and to the cathode of its second protective diode, the anode of which is combined into a common terminal with the output of the third and with the release of the fourth logical elements. The second output of the signal generating unit is formed by the output of the first logic element, and the capacitor of the power voltage control unit with a free clip is connected to the second busbar of the signal interface unit.

В-пятых, в блок усиления мощности дополнительно введен повторяющий усилитель сигнала, входной зажим которого является входом блока усиления мощности, а его выходной зажим подключен к общему зажиму затворов униполярных транзисторов.Fifthly, a repeating signal amplifier is additionally introduced into the power amplification unit, the input terminal of which is the input of the power amplification unit, and its output terminal is connected to the common terminal of the gates of unipolar transistors.

В-шестых, дополнительно в блок сопряжения введены параллельно соединенные между собой конденсатор и второй резистор, один общий зажим которых подключен к катоду первого защитного диода блока контроля силового напряжения, а также - третий резистор и третий диод, анодом соединенный с третьим резистором и катодом подключенный к общему зажиму, который образован свободным зажимом симметричного диода и соединенным с ним вторым общим зажимом конденсатора и второго резистора. При этом ко второй сборной шине сопряжения подключены свободные зажимы первого и третьего резисторов, а также один зажим дополнительно введенного четвертого резистора, который своим свободным зажимом подключен к общему затворному зажиму транзисторов блока усиления мощности.Sixth, in addition to the interface block, a capacitor and a second resistor are connected in parallel, one common terminal connected to the cathode of the first protective diode of the power voltage control unit, and also a third resistor and a third diode connected by an anode to the third resistor and the cathode to a common terminal, which is formed by a free terminal of a symmetrical diode and connected to it by a second common terminal of the capacitor and the second resistor. At the same time, the free clamps of the first and third resistors are connected to the second coupling bus, as well as one clamp of the additionally introduced fourth resistor, which is connected with its free clamp to the common gate clamp of the transistors of the power amplification unit.

В-седьмых, входной оптронный элемент блока гальванической развязки выполнен интегральным и его третий выход подключен к плюсовой питающей шине.Seventh, the input optronic element of the galvanic isolation unit is integral and its third output is connected to the positive supply bus.

Это позволяет,This allows,

- как и в прототипе, формировать управляющие импульсы силового транзистора с требуемыми параметрами,- as in the prototype, to form the control pulses of the power transistor with the required parameters,

- обеспечить защиту силового ключа от недопустимо больших токов,- provide protection of the power switch from unacceptably high currents,

- обеспечить защиту силового ключа от недопустимо высоких коммутационных перенапряжений,- protect the power switch from unacceptably high switching overvoltages,

- формировать для внутренних устройств сигнал о срабатывании защиты,- generate a signal for the operation of the protection for internal devices,

- а также обеспечить контроль целостности цепей передачи сигнала срабатывания защиты.- as well as provide integrity control of the transmission circuits of the protection trip signal.

Но кроме того, предлагаемое устройство позволяет обеспечить защиту силового ключа от перенапряжений, обусловленных параметрами LC-фильтра силовой цепи,But in addition, the proposed device allows you to protect the power key from overvoltage due to the parameters of the LC filter of the power circuit,

- а также обеспечить контроль величины питающего напряжения элементов драйвера.- and also provide control of the magnitude of the supply voltage of the driver elements.

Сказанное позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию новизна, а также о том, что между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь.The foregoing allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of novelty, as well as the fact that there is a causal relationship between the set of essential features and the achieved technical result.

На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого драйвера для IGBT-транзистора.Figure 1 shows a schematic diagram of the proposed driver for an IGBT transistor.

На фиг.2 приведена принципиальная схема блока питания драйвера.Figure 2 shows a schematic diagram of a driver power supply.

На фиг.3 приведена принципиальная схема блока контроля входного питающего напряжения драйвера.Figure 3 shows a schematic diagram of a control unit for the input supply voltage of the driver.

На фиг.4 приведена схема подключения в драйвере входных и выходных зажимов входного интегрального оптронного элемента.Figure 4 shows the connection diagram in the driver input and output terminals of the input integrated optocoupler element.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства на конкретном примере.Consider the operation of the proposed device on a specific example.

Драйвер для IGBT-транзистора содержит (фиг.1) блок 1 гальванической развязки, блок 2 формирования сигналов, блок 3 усиления мощности, блок 4 сопряжения сигналов, плюсовую 5 и минусовую 6 питающие шины, блок 7 контроля силового напряжения. При этом блок 1 гальванической развязки включает в себя первый - входной оптронный элемент 8, входные зажимы 9, 10 которого являются первой парой входных зажимов драйвера, и второй - выходной транзисторный оптрон 11, фототранзистор 12 которого своими выходными зажимами 13, 14 образует первую пару выходных одноименных зажимов драйвера. Входными зажимами 15, 16 второго оптрона 11 являются соответственно анод и катод его диода 17, подключенного анодом к плюсовой питающей шине 5, а катодом 16 - к одному зажиму резистора 18, который другим зажимом 19 подключен к первому одноименному выходу блока 2 формирования сигналов, который включает в себя четыре логических элемента "2И-НЕ" 20, 21, 22, 23 с двумя входами и одним инверсным выходом каждый 24, 25, 26 (20), 27, 28, 29 (21), 30, 31, 32 (22), 33, 34, 35 (23). Первый вход 24 первого логического элемента 20 образует первый вход 36 блока 2 формирования сигналов, который подключен к первому одноименному выходу первого оптронного элемента 8, второй выход 37 которого подключен к минусовой питающей шине 6, при этом выход 35 четвертого логического элемента 23 является первым выходом 19 блока 2 формирования сигналов.The driver for the IGBT transistor contains (Fig. 1) a galvanic isolation unit 1, a signal generation unit 2, a power amplification unit 3, a signal coupling unit 4, plus 5 and minus 6 supply buses, a power voltage monitoring unit 7. In this case, the galvanic isolation unit 1 includes the first — input optocoupler element 8, input terminals 9, 10 of which are the first pair of driver input terminals, and the second — output transistor optocoupler 11, whose phototransistor 12 forms the first output pair with its output terminals 13, 14 driver clamps of the same name. The input terminals 15, 16 of the second optocoupler 11 are respectively the anode and cathode of its diode 17, connected by the anode to the positive supply bus 5, and the cathode 16 - to one terminal of the resistor 18, which is connected by the other terminal 19 to the first output of the same signal generating unit 2, which includes four logical elements "2I-NOT" 20, 21, 22, 23 with two inputs and one inverse output each 24, 25, 26 (20), 27, 28, 29 (21), 30, 31, 32 ( 22), 33, 34, 35 (23). The first input 24 of the first logic element 20 forms the first input 36 of the signal generation unit 2, which is connected to the first output of the same name on the first optocoupler element 8, the second output 37 of which is connected to the negative supply bus 6, while the output 35 of the fourth logic element 23 is the first output 19 block 2 signal generation.

Блок 7 контроля силового напряжения включает в себя один конденсатор 38, один защитный диод 39, и два защитных резистора 40, 41, один общий зажим 42 которых подключен к аноду защитного диода 39, катод 43 которого предназначен для подключения к коллектору 43 силового IGBT-транзистора.The power voltage control unit 7 includes one capacitor 38, one protective diode 39, and two protective resistors 40, 41, one common terminal 42 of which is connected to the anode of the protective diode 39, the cathode 43 of which is designed to connect to the collector 43 of the power IGBT transistor .

Блок 2 формирования сигналов своим вторым выходом 44 подключен к одноименному входу блока 3 усиления мощности, который содержит комплементарную пару униполярных транзисторов 45, 46, подключенных каждый своим истоком соответственно один 45 к плюсовой 5, а другой 46 к минусовой 6 шинам. Затворы их объединены в общий зажим 47, а в выходную цепь стоков каждого из указанных транзисторов 45, 46 включен свой резистор соответственно 48, 49, другой зажим каждого из которых образует общий выходной зажим 50 блока 3 усиления, подключенный к одноименному входу блока 4 сопряжения.The signal generating unit 2 with its second output 44 is connected to the same input of the power amplification unit 3, which contains a complementary pair of unipolar transistors 45, 46, each connected with its source, respectively, one 45 to the plus 5 and the other 46 to the negative 6 buses. Their gates are combined in a common terminal 47, and a separate resistor 48, 49 is included in the output circuit of the drains of each of these transistors 45, 46, the other terminal of each of which forms a common output terminal 50 of the amplification unit 3 connected to the input of the interface unit 4 of the same name.

Блок 4 сопряжения содержит первую 51 и вторую 52 сборные шины сопряжения, один, симметричный, диод 53, подключенный одним зажимом к первой сборной шине 51 сопряжения, один резистор 54, подключенный одним своим зажимом к минусовой питающей шине 6, и другой диод 55, который подключен своим анодом также к минусовой питающей шине 6, а катодом - ко второй сборной шине 52 сопряжения. При этом к обеим питающим шинам 5, 6 подключена цепь из двух последовательно соединенных входных конденсаторов 56, 57, общий зажим 58 которых подключен также ко второй сборной шине 52 блока 4 сопряжения. Кроме того, первая и вторая шины 51, 52 сопряжения образуют вторую пару одноименных выходов 51, 52 драйвера, предназначенных для подключения соответственно к затвору и к эмиттеру силового IGBT-транзистора.The interface unit 4 contains the first 51 and second 52 prefabricated interface buses, one symmetrical diode 53 connected with one clip to the first interface bus 51, one resistor 54 connected with its one terminal to the negative supply bus 6, and another diode 55, which connected by its anode also to the negative supply bus 6, and the cathode to the second busbar 52 pairing. At the same time, a circuit of two series-connected input capacitors 56, 57 is connected to both supply buses 5, 6, the common terminal 58 of which is also connected to the second busbar 52 of the interface unit 4. In addition, the first and second interface buses 51, 52 form a second pair of the driver outputs 51, 52 of the same name, intended to be connected to the gate and emitter of the power IGBT transistor, respectively.

Дополнительно в устройство включены блок 59 питания, входные зажимы которого являются второй парой входов 60, 61 драйвера, и к выходным зажимам 62, 63 которого подключены соответственно плюсовая 5 и минусовая 6 питающие шины, а также блок 64 контроля входного питающего напряжения, который подключен своей первой парой входов 65, 66 соответственно к плюсовой 5 и к минусовой 6 питающим шинам.Additionally, a power supply unit 59 is included in the device, the input terminals of which are the second pair of driver inputs 60, 61, and the positive and negative 5 and 6 power supply buses are connected to the output terminals 62, 63, as well as the input power supply control unit 64, which is connected by the first pair of inputs 65, 66, respectively, to plus 5 and to minus 6 supply buses.

При этом выход 67 блока 64 контроля питающего напряжения подключен ко второму одноименному входу блока 2 формирования сигналов, образованному первым входом 30 третьего 22 и вторым входом 34 четвертого 23 логических элементов; третий вход 68 блока 64 контроля питающего напряжения подключен к третьему одноименному выходу блока 2 формирования сигналов, который образован выходом 29 его второго логического элемента 21. При этом первые входы 24 и 27 первого 20 и второго 21 логических элементов объединены в общий зажим 36, к которому дополнительно подключен своим свободным зажимом 69 первый защитный резистор 40 блока 7 контроля силового напряжения, Дополнительно в блок 7 контроля силового напряжения введен второй защитный диод 70, а свободный зажим 71 его второго защитного резистора 41, объединенный с одним из зажимов его конденсатора 38, подключен к третьему одноименному входу блока 2 формирования сигналов, который образован вторым входом 28 второго логического элемента 21, и к катоду его второго защитного диода 70, анод которого объединен в общий зажим с выходом 32 третьего 22 и с выходом 35 четвертого 23 логических элементов.Moreover, the output 67 of the block 64 control the supply voltage is connected to the second input of the same name of the block 2 of the signal generation, formed by the first input 30 of the third 22 and the second input 34 of the fourth 23 logic elements; the third input 68 of the supply voltage monitoring unit 64 is connected to the third output of the same signal generating unit 2, which is formed by the output 29 of its second logic element 21. Moreover, the first inputs 24 and 27 of the first 20 and second 21 logic elements are combined into a common terminal 36, to which additionally connected with its free clamp 69, the first protective resistor 40 of the power voltage control unit 7, Additionally, a second protective diode 70 is inserted into the power voltage control unit 7, and the free terminal 71 of its second protective resistor RA 41, combined with one of the terminals of its capacitor 38, is connected to the third input of the same name of the signal generating unit 2, which is formed by the second input 28 of the second logic element 21, and to the cathode of its second protective diode 70, the anode of which is combined into a common terminal with the output 32 third 22 and with the output of 35 fourth 23 logical elements.

Второй выход 44 блока 2 формирования сигналов образован выходом 26 первого логического элемента 20, а конденсатор 38 блока 7 контроля силового напряжения свободным зажимом 58 подключен ко второй сборной шине 52 блока 4 сопряжения сигналов.The second output 44 of the signal generating unit 2 is formed by the output 26 of the first logic element 20, and the capacitor 38 of the power voltage monitoring unit 7 with a free terminal 58 is connected to the second busbar 52 of the signal interface unit 4.

При этом в блок 3 усиления мощности дополнительно введен повторяющий усилитель 72 сигнала, входной зажим которого является входом 44 блока 3 усиления мощности, а его выходной зажим подключен к общему зажиму 47 затворов униполярных транзисторов 45, 46.At the same time, a repeating signal amplifier 72 is additionally introduced into the power amplification unit 3, the input terminal of which is the input 44 of the power amplification unit 3, and its output terminal is connected to a common terminal 47 of the gates of the unipolar transistors 45, 46.

Кроме того, дополнительно в блок 4 сопряжения введены параллельно соединенные между собой конденсатор 73 и второй резистор 74, один общий зажим которых подключен к катоду 43 первого защитного диода 39 блока 7 контроля силового напряжения, а также - третий резистор 75 и третий диод 76, анодом соединенный с третьим резистором 75 и катодом подключенный к общему зажиму 77, который образован свободным зажимом симметричного диода 53 и соединенным с ним вторым общим зажимом конденсатора 73 и второго резистора 74. При этом ко второй сборной шине 52 сопряжения подключены свободные зажимы первого 54 и третьего 75 резисторов, а также один зажим дополнительно введенного четвертого резистора 78, который своим свободным зажимом подключен к общему затворному зажиму 47 транзисторов 45, 46 блока 3 усиления мощности. Кроме того, входной оптронный элемент 8 блока 1 гальванической развязки выполнен интегральным, и его третий выход 79 подключен к плюсовой питающей шине 5.In addition, in addition to the interface unit 4, a capacitor 73 and a second resistor 74 are connected in parallel and interconnected, one common terminal of which is connected to the cathode 43 of the first protective diode 39 of the power voltage control unit 7, and also the third resistor 75 and the third diode 76, by the anode connected to the third resistor 75 and the cathode connected to a common terminal 77, which is formed by a free terminal of the symmetrical diode 53 and connected to it by a second common terminal of the capacitor 73 and the second resistor 74. Moreover, to the second busbar 52 pairing dklyucheny free terminals of the first 54 and third resistor 75, and one terminal of the fourth resistor is further introduced 78 which with its free terminal connected to the common gate terminal 47 of transistors 45, 46 of the power amplification block 3. In addition, the input optocoupler element 8 of the galvanic isolation unit 1 is made integral, and its third output 79 is connected to the positive supply bus 5.

Блок 59 питания (фиг.2) содержит ШИМ-контроллер 80, входы которого являются входными зажимами 60, 61 блока 59 питания, предназначенными для подключения к внешнему источнику питания постоянного тока, трансформатор 81 с первичной 82 и вторичной 83 обмотками и диод 84, подключенный анодом к началу вторичной обмотки 83 трансформатора 81. Кроме того, между началом его первичной обмотки 82 и одним выходным зажимом 85 ШИМ-контроллера 80 включен выходной конденсатор 86, а конец первичной обмотки 82 трансформатора 81, объединенный со вторым выходным зажимом 87 ШИМ-контроллера 80, подключен к его второму минусовому входу 61. При этом плюсовой выход 62 блока 59 питания образован катодом выходного диода 84, а минусовым его выходом 63 является конец вторичной обмотки 83 трансформатора 81.The power supply unit 59 (FIG. 2) contains a PWM controller 80, the inputs of which are input terminals 60, 61 of the power unit 59, intended for connection to an external DC power source, a transformer 81 with primary 82 and secondary 83 windings, and a diode 84 connected anode to the beginning of the secondary winding 83 of the transformer 81. In addition, between the beginning of its primary winding 82 and one output terminal 85 of the PWM controller 80, an output capacitor 86 is connected, and the end of the primary winding 82 of the transformer 81, combined with the second output terminal 87 of the PWM con roller 80 is connected to its second input a minus 61. When this positive output 62 power unit 59 is formed by the cathode of the output diode 84, and its minus output 63 is the end of the secondary winding 83 of the transformer 81.

Блок 64 контроля входного питающего напряжения (фиг.3) содержит формирователь 88 выходного сигнала, n-p-n транзистор 89, первую 65 и вторую 66 входные шины, образующие соответственно первый 65 и второй 66 входные зажимы блока 64 контроля питающего напряжения, а также входную и выходную цепочки, образованные каждая своей парой последовательно соединенных резисторов 90, 91 и 92, 93. При этом свободные зажимы каждой пары резисторов включены между обеими входными шинами 65 и 66; общий зажим 94 входной пары резисторов 90, 91 объединен с одним зажимом первого конденсатора 95 и подключен к первому входному зажиму 94 формирователя 88 выходного сигнала, другой входной зажим 66 которого соединен со второй входной шиной 66, и выходной зажим 96 которого подключен к эмиттеру транзистора 89, к базе которого подключен общий зажим 97 выходной пары резисторов 92, 93, а третий выходной резистор 98 включен между плюсовой входной шиной 65 и коллектором транзистора 89, образующим первый выход 67 блока 64 контроля входного питающего напряжения и соединенным с одним зажимом второго конденсатора 99 и с анодом выходного диода 100, катод которого образует третий входной зажим блока контроля питающего напряжения, ко второй входной шине которого подключены вторые зажимы первого 95 и второго 99 конденсаторов.The input voltage control unit 64 (Fig. 3) comprises an output signal driver 88, an npn transistor 89, a first 65 and a second 66 input buses, which respectively form the first 65 and second 66 input terminals of the supply voltage control unit 64, as well as the input and output chains each formed by its own pair of series-connected resistors 90, 91 and 92, 93. In this case, free clips of each pair of resistors are connected between both input buses 65 and 66; the common terminal 94 of the input pair of resistors 90, 91 is combined with one terminal of the first capacitor 95 and connected to the first input terminal 94 of the output driver 88, the other input terminal 66 of which is connected to the second input bus 66, and the output terminal 96 of which is connected to the emitter of the transistor 89 , to the base of which a common terminal 97 of the output pair of resistors 92, 93 is connected, and a third output resistor 98 is connected between the positive input bus 65 and the collector of transistor 89, forming the first output 67 of the input voltage control unit 64 and the connection internal with one clamp of the second capacitor 99 and with the anode of the output diode 100, the cathode of which forms the third input terminal of the supply voltage control unit, to the second input bus of which the second terminals of the first 95 and second 99 capacitors are connected.

В качестве входного оптронного элемента 8 (фиг.1) может быть использован интегральный оптрон типа HCPL 2211, описанный в Каталоге Hewlett "Optoelectronics Packard Designer's Catalog" 1993. Printed in the USA 5091-4573E (6/93).As an input optocoupler element 8 (FIG. 1), an HCPL 2211 type integrated optocoupler described in the 1993 Hewlett Optoelectronics Packard Designer's Catalog 1993. Printed in the USA 5091-4573E (6/93) can be used.

В качестве выходного транзисторного оптрона 11 может быть использован оптрон типа CNY17-4, описанный в Каталоге "ПЛАТАН" - Электронные компоненты, 2005 г., Головной офис: Москва, ул. Ивана Франко, 40, почта 121351, М., а/я 100.As the output transistor optocoupler 11, a CNY17-4 type optocoupler described in the PLATAN Catalog - Electronic Components, 2005, Head Office: Moscow, ul. Ivan Franko, 40, mail 121351, M., PO Box 100.

В качестве диода 55 (фиг.1) и 84 (фиг.2) может быть использован диод Шоттки 10BQ040, описанный в Каталоге International Rectifier "Short Form Catalog". 1999-2000. Отпечатано в ИПО "Лев Толстой", г.Тула, ул. Ф.Энгельса, 70.As the diode 55 (figure 1) and 84 (figure 2) can be used Schottky diode 10BQ040, described in the International Rectifier "Short Form Catalog". 1999-2000. Printed in the IPO Leo Tolstoy, Tula, ul. F. Engels, 70.

В качестве диодов, 70 (фиг.1) и 100 (фиг.3) могут быть использованы диоды типа Кд521А, описанные в Справочнике "Полупроводниковые приборы" под ред. А.В.Голомедова, изд. второе, "KYSK-a", M. 1994 г.As diodes, 70 (figure 1) and 100 (figure 3) can be used diodes type Kd521A, described in the Handbook "Semiconductor devices" under the editorship of A.V. Golomedova, ed. the second, "KYSK-a", M. 1994

В качестве логических элементов "2И-НЕ" 20-23 может быть использована микросхема CD4093BD с триггерами Шмитта на входах, описанная в Справочнике "Популярные цифровые микросхемы", автор В.Л.Шило, изд-во "Металлургия", Челябинск, 1988, с.201-202.As the logical elements of “2I-NOT” 20-23, the CD4093BD microcircuit with Schmitt triggers at the inputs, described in the Reference Book “Popular Digital Microcircuits”, by V.L.Shilo, publishing house “Metallurgy”, Chelyabinsk, 1988, can be used pp. 201-202.

Передаточная характеристика такого логического элемента по каждому входу имеет два порога: верхний порог срабатывания, и нижний порог отпускания. Помехоустойчивый элемент "2И-НЕ" со свойствами триггера Шмитта позволяет увеличить крутизну пологих фронта и спада импульса.The transfer characteristic of such a logic element for each input has two thresholds: the upper threshold of operation, and the lower threshold of release. The noise-resistant element "2I-NOT" with the properties of a Schmitt trigger allows you to increase the steepness of the gentle front and the decay of the pulse.

В качестве транзисторов 45 и 46 (фиг.1) могут быть использованы MOFSET транзисторы IRFD9024, IRFD024, описанные в Каталоге International Rectifier, 233, KANSAS ST., EL SECUNDO, "HEXFET", Volume III, CALIFORNIA 90245, 1995.As transistors 45 and 46 (FIG. 1), MOFSET transistors IRFD9024, IRFD024 described in the International Rectifier Catalog, 233, KANSAS ST., EL SECUNDO, "HEXFET", Volume III, CALIFORNIA 90245, 1995 can be used.

В качестве защитного диода 53 может быть использована цепочка из трех последовательно соединенных защитных диодов типа Р6КЕ300СА, описанных в "ПЛАТАН" - Электронные компоненты, 2005 г., Головной офис: Москва, ул. Ивана Франко, 40, почта 121351, М. а/я 100.As a protective diode 53, a chain of three series-connected protective diodes of the type P6KE300CA described in "PLATAN" - Electronic Components, 2005, Head Office: Moscow, ul. Ivan Franko, 40, mail 121351, M. PO Box 100.

В качестве повторяющего усилителя 72 может быть использована микросхема CD4050BD, состоящая из шести преобразователей уровня КМОП-ТТЛ, описанная в Справочнике "Популярные цифровые микросхемы", автор В.Л.Шило, изд-во "Металлургия", Челябинск, 1988.As a repeating amplifier 72, a CD4050BD microcircuit consisting of six CMOS-TTL level converters described in the Handbook of Popular Digital Microcircuits by V.L.Shilo, Metallurgy Publishing House, Chelyabinsk, 1988 can be used.

В качестве диодов 39 и 76 может быть использован высоковольтный диод типа BY203-20S, описанный в Каталоге Farnell - 2007, адрес Изд-ва: www.farnell.com.As diodes 39 and 76, a high-voltage diode of the BY203-20S type, described in the Farnell Catalog - 2007, publisher's address: www.farnell.com, can be used.

В качестве ШИМ-контроллера 80 (фиг.2) может быть использована микросхема типа UC2845AN с ШИМ-контроллером, описанная в Справочнике по схемотехнике: Applications Handbook, UNITRODE, 7 Continental Boulevard Merrimack, May 1997.As a PWM controller 80 (FIG. 2), a UC2845AN type chip with a PWM controller described in the Circuit Design Reference can be used: Applications Handbook, UNITRODE, 7 Continental Boulevard Merrimack, May 1997.

В качестве формирователя 88 выходного сигнала (фиг.3) может быть использована микросхема MC33064D, описанная в "ПЛАТАН" - Электронные компоненты, 2005 г., Головной офис: Москва, ул. Ивана Франко, 40, почта 121351, М., а/я 100.As the driver 88 of the output signal (figure 3) can be used chip MC33064D, described in "PLATAN" - Electronic components, 2005, Head office: Moscow, st. Ivan Franko, 40, mail 121351, M., PO Box 100.

Прежде чем рассмотреть работу предлагаемого устройства, опишем назначение отдельных его узлов.Before considering the operation of the proposed device, we describe the purpose of its individual nodes.

Блок 1 гальванической развязки (фиг.1) обеспечивает гальваническое разделение линий связи, по которым передаются входной и выходной сигналы от высоковольтной схемы. А именно, развязку входных сигналов осуществляет интегральный оптронный элемент 8, схема подключения входных и выходных зажимов которого в драйвере приведена на фиг.4, а развязку выходных сигналов осуществляет - оптрон 11.Block 1 galvanic isolation (figure 1) provides galvanic separation of communication lines through which the input and output signals from the high-voltage circuit are transmitted. Namely, the isolation of the input signals is carried out by the integral optocoupler element 8, the connection diagram of the input and output terminals of which in the driver is shown in Fig. 4, and the isolation of the output signals is performed by the optocoupler 11.

Резистор 18 во входной цепи оптрона 11 ограничивает ток его диода.The resistor 18 in the input circuit of the optocoupler 11 limits the current of its diode.

Блок 2 формирования сигналов.Block 2 signal generation.

Логические элементы 20-23 с функцией "2И-НЕ" предназначены для подачи с требуемым фронтом и снятия с требуемым срезом сигналов управления блоком 3 усиления мощности.Logic elements 20-23 with the function "2I-NOT" are intended for supplying with the required edge and removing with the required cut signal control unit 3 power amplification.

Блок 3 усиления мощности.Power amplification unit 3.

Микросхема усилителя 72 предназначена для усиления выходного сигнала блока 2 формирования и согласования его с выходным каскадом драйвера, а также с цепями смещения напряжения затвора силового IGBT-транзистора.The amplifier microcircuit 72 is designed to amplify the output signal of the unit 2 of forming and matching it with the output stage of the driver, as well as with the bias circuit of the gate voltage of the power IGBT transistor.

Выходной каскад образуют униполярные транзисторы 45 и 46 различной проводимости, соответственно, "p"-проводимости и "n"-проводимости, которые осуществляют инверсию сигнала с выхода усилителя 72 и согласуют его с затвором управляемого силового IGBT-транзистора.The output stage is formed by unipolar transistors 45 and 46 of different conductivity, respectively, of "p" conductivity and "n" conductivity, which invert the signal from the output of amplifier 72 and match it with the gate of a controlled power IGBT transistor.

Резисторы 48 и 49 образуют затворные резисторы соответственно включения и выключения силового IGBT-транзистора.Resistors 48 and 49 form a gate resistor, respectively, turn on and off the power IGBT transistor.

Блок 4 сопряжения.Block 4 pairing.

Резисторы 54 и 78 образуют делитель напряжения для создания отрицательного смещения на затворе IGBT-транзистора в его выключенном состоянии.Resistors 54 and 78 form a voltage divider to create a negative bias on the gate of the IGBT when it is off.

Конденсаторы 56 и 57 (фиг.1) сглаживают напряжение питания драйвера после выпрямления диодом 84 (фиг.2).Capacitors 56 and 57 (figure 1) smooth the driver voltage after rectification by the diode 84 (figure 2).

Защитный, симметричный, диод 53 (фиг.1) предназначен для ограничения импульсных выбросов напряжения между выводами коллектор-эмиттер IGBT-транзистора при отключении его путем приоткрывания по затвору.Protective, symmetric, diode 53 (figure 1) is designed to limit pulsed voltage surges between the terminals of the collector-emitter of an IGBT transistor when it is turned off by opening the gate.

Конденсатор 73 предназначен для дифференцирования импульсов напряжения на коллекторе IGBT-транзистора при отключении от колебаний напряжения на LC-фильтре силовой схемы.The capacitor 73 is designed to differentiate the voltage pulses on the collector of the IGBT transistor when disconnecting from voltage fluctuations on the LC filter of the power circuit.

Резистор 74 разряжает конденсатор 73 при закрытом IGBT-транзисторе.Resistor 74 discharges capacitor 73 while the IGBT is closed.

Высоковольтный диод 76 и резистор 75 предназначены для уменьшения времени разряда и величины тока разряда конденсатора 73 через открытый IGBT-транзистор.The high voltage diode 76 and resistor 75 are designed to reduce the discharge time and the discharge current of the capacitor 73 through an open IGBT transistor.

Диод 55 обеспечивает протекание тока во время ограничения импульсов напряжения на выводах коллектор-эмиттер IGBT-транзистора при рабочем пробое симметричного диода 53.The diode 55 provides the flow of current during the limitation of voltage pulses at the terminals of the collector-emitter of the IGBT transistor during the working breakdown of the symmetric diode 53.

Блок 7 контроля силового напряжения (фиг.1).Block 7 control the power voltage (figure 1).

Резисторы 40 и 41, конденсатор 38 и диод 39 предназначены для привязки уровня измеряемого напряжения в открытом состоянии IGBT-транзистора с наличием сигнала управления на выходе 36 блока 1 гальванической развязки и входа 71 блока 2 формирования сигналов.Resistors 40 and 41, a capacitor 38 and a diode 39 are designed to bind the measured voltage level in the open state of the IGBT transistor with a control signal at the output 36 of the galvanic isolation unit 1 and the input 71 of the signal generating unit 2.

Диод 70 предназначен для фиксации блоком 2 формирования сигналов состояния, когда измеряемое напряжение открытого IGBT-транзистора носит импульсный характер и достигает каким-либо импульсом порога переключения на втором входе 28 второго 21 логического элемента, при котором на его выходе 29 устанавливается уровень логической единицы.The diode 70 is intended for fixing by the block 2 of the formation of state signals when the measured voltage of the open IGBT transistor is pulsed and reaches a switching threshold at the second input 28 of the second 21 logic elements by which the level of the logical unit is set at its output 29.

Блок 59 питающего напряжения драйвера (фиг.2).Block 59 of the supply voltage of the driver (figure 2).

Интегральная микросхема 80 обеспечивает преобразование входного питающего напряжения драйвера от внешнего источника постоянного тока в серию импульсов с заданными параметрами, а импульсный трансформатор 81 обеспечивает гальваническую развязку внешнего источника питания и внутренних цепей питания драйвера. Конденсатор 86 устраняет постоянную составляющую на первичной обмотке 82 трансформатора 81, а диод 84 выпрямляет импульсы напряжения на его вторичной обмотке 83.Integrated circuit 80 provides the conversion of the driver input voltage from an external DC source into a series of pulses with specified parameters, and the pulse transformer 81 provides galvanic isolation of the external power source and the driver’s internal power circuits. The capacitor 86 eliminates the DC component on the primary winding 82 of the transformer 81, and the diode 84 rectifies the voltage pulses on its secondary winding 83.

Блок 64 контроля питающего напряжения драйвера (фиг.3). Формирователь выходного сигнала на микросхеме 88 отслеживает входной сигнал блока 64 контроля и, обеспечивая открытие или закрытие транзистора 89, осуществляет контроль питающего напряжения драйвера.Block 64 control the supply voltage of the driver (figure 3). The output driver on the chip 88 monitors the input signal of the control unit 64 and, by opening or closing the transistor 89, monitors the supply voltage of the driver.

Диод 100 и конденсатор 99 предназначены для задержки уровня логической единицы на выходе 67 блока контроля 64 в зависимости от изменения уровня сигнала на зажиме 68 блока 64 контроля для обеспечения гарантированного сигнала на выходных зажимах 13, 14 выходного оптрона 11 при минимальных длительностях импульса управления на входных зажимах 9, 10 входного оптронного элемента 8.The diode 100 and capacitor 99 are designed to delay the level of a logical unit at the output 67 of the control unit 64 depending on the change in the signal level at terminal 68 of the control unit 64 to provide a guaranteed signal at the output terminals 13, 14 of the output optocoupler 11 with minimum control pulse durations at the input terminals 9, 10 of the input optocoupler element 8.

Рассмотрим штатный режим работы устройства, то есть режим передачи последовательности импульсов управления на затвор силового IGBT-транзистора - зажимы 51 и 52 (фиг.1).Consider the normal mode of operation of the device, that is, the mode of transmitting a sequence of control pulses to the gate of the power IGBT transistor - terminals 51 and 52 (figure 1).

Блок 59 питания драйвера (фиг.2) включается при достижении напряжением на его входах 60 и 61 от внешнего источника питания значения, превышающего 12 В. Это напряжение, оказываясь и на входных питающих, одноименных, контактах микросхемы 80, обеспечивает запуск блока 59 питания и формирование на его выходах 62 и 63 питающего напряжения постоянного тока величиной 18 В.The driver power supply unit 59 (Fig. 2) is turned on when the voltage at its inputs 60 and 61 from the external power source reaches a value exceeding 12 V. This voltage, being at the input power supply, with the same name, the contacts of the chip 80, enables the power supply unit 59 to start and the formation at its outputs 62 and 63 of a supply voltage of direct current of 18 V.

Отключение блока питания происходит при снижении входного напряжения от внешнего источника до уровня 11 В.The power supply is turned off when the input voltage from the external source decreases to 11 V.

Выходное напряжение блока 59 питания подается на питающие шины 5, 6 драйвера. При этом при достижении на конденсаторах фильтра 56, 57 уровня напряжения выше 16 В запускается блок 64 контроля входного питающего напряжения (фиг.3). А именно, микросхема 88, получая питание по входам 65 и 66, изменяет состояние выхода 96, в результате чего на эмиттере транзистора 89 появляется потенциал, обеспечивающий его закрытое состояние. На коллекторе транзистора 89 устанавливается потенциал, близкий к потенциалу питающей шины 5. В результате на входе 67 блока 2 формирования сигналов (фиг.1) появляется уровень напряжения, соответствующий логической единице на входах 30 и 34 его логических элементов 22 и 23.The output voltage of the power supply unit 59 is supplied to the supply lines 5, 6 of the driver. In this case, when the filter capacitors 56, 57 reach a voltage level above 16 V, the control unit 64 controls the input supply voltage (Fig. 3). Namely, the microcircuit 88, receiving power at the inputs 65 and 66, changes the state of the output 96, as a result of which a potential appears at the emitter of the transistor 89, ensuring its closed state. A potential close to the potential of the supply bus 5 is installed on the collector of transistor 89. As a result, a voltage level corresponding to a logic unit at inputs 30 and 34 of its logic elements 22 and 23 appears at the input 67 of the signal generation unit 2 (Fig. 1).

В случае снижения напряжения питания на конденсаторах 56, 57 до уровня, меньшего величины 13,5 В, на выходе 96 микросхемы 88 (фиг.3), а значит и на эмиттере транзистора 89 появляется уровень сигнала, близкий к потенциалу питающей шины 6, обеспечивающий открытие транзистора 89. В результате через открытый транзистор 89 протекает коллекторный ток, а потенциал его коллектора снижается практически до нуля, что соответствует появлению логического нуля на входах 30 и 34 логических элементов 22 и 23 блока 2 формирования сигналов (фиг.1).In the case of reducing the supply voltage on the capacitors 56, 57 to a level lower than 13.5 V, the output 96 of the microcircuit 88 (Fig. 3), and hence the signal emitting at the emitter of the transistor 89, is close to the potential of the supply bus 6, which ensures opening of the transistor 89. As a result, the collector current flows through the open transistor 89, and the potential of its collector decreases to almost zero, which corresponds to the appearance of a logic zero at the inputs 30 and 34 of the logical elements 22 and 23 of the signal generating unit 2 (Fig. 1).

Таким образом, блок 64 контроля питающего напряжения при наличии заданного уровня питающего напряжения на шинах 5, 6 обеспечивает готовность блока 2 к формированию управляющих сигналов. И, наоборот, при снижении величины питающего напряжения ниже штатного уровня блок 64 контроля блокирует возможность формирования управляющих импульсов.Thus, the block 64 control the supply voltage in the presence of a given level of supply voltage on the buses 5, 6 ensures the readiness of the unit 2 to the formation of control signals. And, conversely, when the supply voltage decreases below the nominal level, the control unit 64 blocks the possibility of generating control pulses.

Кроме того, в контроллере электропривода, находящемся вне драйвера (на фиг.1-3 не указан), формируется последовательность импульсов управления силовым IGBT-транзистором с изменяющимися частотой следования и скважностью. При этом протекание тока по линии связи через ее оконечный элемент, а именно, входные зажимы 9, 10 и входной оптрон 8, соответствует команде на открытие силового ключа.In addition, in the drive controller located outside the driver (not shown in FIGS. 1-3), a sequence of control pulses of the power IGBT transistor with varying repetition rate and duty cycle is formed. In this case, the current flowing through the communication line through its terminal element, namely, the input terminals 9, 10 and the input optocoupler 8, corresponds to the command to open the power switch.

Допустим, что питающее напряжение на шинах 5, 6 соответствует заданному штатному уровню. Рассмотрим начальное состояние элементов схемы, исходя из условия, что в начальном состоянии силовой IGBT-транзистор закрыт.Это означает что на входах 9, 10 драйвера входное напряжение отсутствует, оптрон 8 находится в нерабочем состоянии и на его выходе 36 сформирован сигнал, соответствующий уровню логического нуля, который присутствует также и на входах 24, 27 логических элементов 20, 21 блока 2. С другой стороны, так как силовой IGBT-транзистор изначально закрыт, уровень логического нуля присутствует на зажимах 69, 71 блока 7 контроля силового напряжения.Suppose that the supply voltage on the tires 5, 6 corresponds to a given nominal level. Consider the initial state of the circuit elements, based on the condition that the power IGBT transistor is closed in the initial state, which means that there is no input voltage at the driver inputs 9, 10, the optocoupler 8 is inoperative, and a signal corresponding to the logic level is generated at its output 36 zero, which is also present at the inputs 24, 27 of the logic elements 20, 21 of block 2. On the other hand, since the power IGBT transistor is initially closed, a logic zero level is present at terminals 69, 71 of the power voltage control unit 7 Niya.

При этом следует учесть, что любой из логических элементов "2И-НЕ" имеет на своем выходе уровень логического нуля только при условии, что на обоих его входах присутствует уровень логической единицы. Все остальные комбинации входных сигналов формируют на его выходе уровень логической единицы.It should be borne in mind that any of the “2I-NOT” logic elements has a logic zero level on its output only under the condition that at both its inputs there is a logic unit level. All other combinations of input signals form a logical unit level at its output.

Поэтому комбинация логических нулей на входах 27, 28 "логики" 21 формирует на ее выходе 29 сигнал логической единицы, который попадает на вход 25 "логики" 20, на вход 31 "логики" 22 и на вход 33 "логики" 23. В результате на выходе 26 "логики" 20 сформирован уровень логической единицы, а на выходе 32 "логики" 22 и на выходе 35 "логики" 23 - уровень логического нуля.Therefore, the combination of logical zeros at the inputs 27, 28 of the "logic" 21 generates a signal of a logical unit at its output 29, which goes to the input 25 of the "logic" 20, to the input 31 of the "logic" 22 and to the input 33 of the "logic" 23. As a result at the output 26 of the "logic" 20, the level of the logical unit is formed, and at the output 32 of the "logic" 22 and at the output 35 of the "logic" 23, the level of logical zero.

Наличие сигнала логической единицы на выходе 26 блока 2, а значит и на входе 44 блока 3 усиления мощности приводит к появлению логической единицы на общем зажиме 47 затворов транзисторов 45, 46, в результате чего транзистор 45 находится в закрытом, а транзистор 46 - в открытом состоянии. Вследствие этого на первой шине 51 блока 4 присутствует отрицательный потенциал, который является отрицательным смещением для затвора 51 силового IGBT-транзистора и зависит от соотношения параметров резисторов 78 и 54. Отрицательный потенциал затвора держит силовой транзистор в закрытом состоянии.The presence of a logical unit signal at the output 26 of block 2, and hence at the input 44 of the power amplification block 3, leads to the appearance of a logical unit at the common terminal 47 of the gates of transistors 45, 46, as a result of which transistor 45 is closed and transistor 46 is open condition. As a result, a negative potential is present on the first bus 51 of block 4, which is a negative bias for the gate 51 of the power IGBT transistor and depends on the ratio of the parameters of the resistors 78 and 54. The negative gate potential keeps the power transistor closed.

Одновременно наличие сигналов логического нуля на выходах 32 и 35 логических элементов 22 и 23 блока 2 обеспечивает цепь протекания тока через диод 17 оптрона 11: - плюсовая шина 5 - диод 17 - резистор 18 - зажим 19 - зажимы 32, 35 - шина 6. В результате фототранзистор 12 оптрона 11 находится в активном состоянии, и через него по входам 13, 14 протекает ток внешних цепей защиты, фиксирующей исправное состояние цепей защиты драйвера.At the same time, the presence of logic zero signals at the outputs 32 and 35 of the logic elements 22 and 23 of block 2 provides a current flow circuit through the optocoupler diode 17: 11 - positive bus 5 - diode 17 - resistor 18 - terminal 19 - terminals 32, 35 - bus 6. V As a result, the phototransistor 12 of the optocoupler 11 is in the active state, and the current of the external protection circuits flows through the inputs 13, 14, fixing the working condition of the driver protection circuits.

Кроме того, одновременно происходит заряд конденсатора 99 (фиг.3) по цепи: - плюсовая шина 5 - зажим (шина) 65 - резистор 98 - зажим 67 - конденсатор 99 - минусовая шина 66 - зажим 66.In addition, at the same time, the capacitor 99 (Fig. 3) is charged along the circuit: - positive bus 5 - terminal (bus) 65 - resistor 98 - terminal 67 - capacitor 99 - negative bus 66 - terminal 66.

При появлении на входных зажимах 9, 10 драйвера (фиг.1) сигнала о необходимости открыть силовой транзистор через диод оптронной интегральной микросхемы 8 начинает протекать ток, и на выходе 36 последней появляется сигнал, соответствующий уровню логической единицы. Этот же сигнал поступает на вход 24 "логики" 20 и на вход 27 "логики" 21. В результате, на выходе 26 "логики" 20 уровень логической единицы меняется на уровень логического нуля, так как на ее входах 24 и 25 сформированы логические единицы. Сигнал логического нуля с выхода 26, попадая по входу 44 в блок 3 усиления мощности, обеспечивает наличие логического нуля на общем затворе 47 его транзисторов 45 и 46, что приводит к закрытию транзистора 46 и открытию транзистора 45. Вследствие этого шина 51 блока 4 приобретает положительный потенциал, который через одноименный его выход 51 попадает на затвор силового IGBT-транзистора и открывает его.When a signal appears on the input terminals 9, 10 of the driver (Fig. 1) about the need to open the power transistor, a current begins to flow through the diode of the optocoupler integrated circuit 8, and a signal corresponding to the level of a logical unit appears at the output 36 of the latter. The same signal is fed to the input 24 of the “logic” 20 and to the input 27 of the “logic” 21. As a result, at the output 26 of the “logic” 20, the level of the logical unit changes to the level of logical zero, since logical units are formed at its inputs 24 and 25 . The logic zero signal from output 26, falling through input 44 into the power amplification unit 3, provides a logical zero on the common gate 47 of its transistors 45 and 46, which leads to the closure of transistor 46 and the opening of transistor 45. As a result, the bus 51 of block 4 acquires a positive potential, which through its output 51 of the same name enters the gate of the power IGBT transistor and opens it.

Режим токовой зашиты.Current protection mode.

При открытом состоянии силового транзистора его коллекторное напряжение прикладывается к зажимам 43, 58 блока 7 контроля силового напряжения, элементы которого предназначены контролировать величину этого напряжения.When the power transistor is open, its collector voltage is applied to the terminals 43, 58 of the power voltage control unit 7, the elements of which are designed to control the magnitude of this voltage.

До тех пор пока ток, протекающий через IGBT-транзистор, не превышает величины 500А, на входе 28 "логики" 21 в блоке 2 присутствует уровень логического нуля. А на входе 27 в этот промежуток времени с выхода 36 оптрона 8 имеет место уровень логической единицы. Таким образом, на выходе 29 "логики" 21 присутствует уровень логической единицы.As long as the current flowing through the IGBT transistor does not exceed 500A, a logic zero level is present at input 28 of the "logic" 21 in block 2. And at the input 27 in this period of time from the output 36 of the optocoupler 8 there is a level of a logical unit. Thus, at the output 29 of the "logic" 21 there is a level of a logical unit.

При дальнейшем увеличении силового тока увеличивается напряжение насыщения открытого IGBT-транзистора, значение которого обеспечивает смещение на зажиме 42 в блоке 7 через высоковольтный защитный диод 39 и заряд конденсатора 38 через резистор 41. Параметры резисторов 40, 41 и конденсатора 38 определяют "мертвое время" цепи контроля напряжения насыщения силового транзистора и привязку к импульсу управления по входу 36.With a further increase in the power current, the saturation voltage of the open IGBT transistor increases, the value of which provides an offset at terminal 42 in block 7 through a high-voltage protective diode 39 and the charge of the capacitor 38 through the resistor 41. The parameters of the resistors 40, 41 and capacitor 38 determine the dead time of the circuit control saturation voltage of the power transistor and the binding to the control pulse at the input 36.

В течение времени заряда конденсатора 38 на входе 28 "логики" 21 по входу 71 блока 2 сохраняется уровень логического нуля. Как только напряжение конденсатора 38 достигнет значения, равного порогу срабатывания "логики" 21, что означает смену уровня логического нуля по входу 28 на уровень логической единицы, так уровень логической единицы на выходе 29 "логики" 21 меняется на уровень логического нуля. Это приводит:During the charge time of the capacitor 38 at the input 28 of the "logic" 21 at the input 71 of block 2, the level of logical zero is maintained. As soon as the voltage of the capacitor 38 reaches a value equal to the threshold of operation of the "logic" 21, which means changing the level of logical zero at input 28 to the level of a logical unit, the level of the logical unit at the output 29 of the "logic" 21 changes to the level of logical zero. This leads to:

- во-первых, к закрытию силового IGBT-транзистора, так как комбинация сигнала логической единицы на входе 24 от импульса управления по входу 36 и уровня логического нуля на входе 25 с выхода 29 "логики" 21 приводит к появлению на выходе 26 "логики" 20 уровня логической единицы и, как следствие, появлению отрицательного смещения на затворе 51 IGBT-транзистора;- firstly, to close the power IGBT transistor, since the combination of a logic unit signal at input 24 from a control pulse at input 36 and a logic zero level at input 25 from output 29 of “logic” 21 leads to the appearance of “logic” at output 26 20 levels of a logical unit and, as a result, the appearance of a negative bias on the gate 51 of the IGBT;

- во-вторых, появление логических нулей на входах 31 и 33 логических элементов 22 и 23 с выхода 29 "логики" 21 приводит к смене выходных сигналов на их выходах 32 и 35 с уровня логического нуля на уровень логической единицы, который через диод 70 блока 7 фиксирует состояние защиты до окончания импульса управления на входе 3;- secondly, the appearance of logic zeros at the inputs 31 and 33 of the logic elements 22 and 23 from the output 29 of the "logic" 21 leads to a change in the output signals at their outputs 32 and 35 from the level of the logical zero to the level of the logical unit, which is through the block 70 diode 7 captures the protection state until the end of the control pulse at input 3;

- в-третьих, линия связи по сигналу защиты, которым является уровень логической единицы на выходе 19 блока 2, переходит в пассивное состояние, то есть обесточиваются диод 17 оптрона 11 и его фототранзистор 12.- thirdly, the communication line on the protection signal, which is the level of the logical unit at the output 19 of block 2, goes into a passive state, that is, the diode 17 of the optocoupler 11 and its phototransistor 12 are de-energized.

По окончании импульса управления по входу 36 уровень логической единицы на входе 27 "логики" 21 меняется на уровень логического нуля. Это должно привести к появлению уровня логического нуля на выходах 32, 35 логических элементов 22, 23 и к восстановлению целостности внешней цепи сигнализации системы защиты путем восстановления рабочего состояния выходного оптрона 11. При этом, как только сигнал управления по входу 36 становится соответствующим уровню логического нуля, на выходе 29 "логики" 21 появляется уровень логической единицы, который с выхода 29 поступает на вход 25 "логики" 20, на вход 31 "логики" 22 и на вход 33 "логики" 23. Однако линия связи по цепи защиты остается в пассивном состоянии еще некоторое время, которое определяется параметрами резистора 98, конденсатора 99, а также диода 100 (фиг.3). При этом к катоду диода 100 через зажим 68 с выхода 29 "логики" 21 (фиг.1) прикладывается положительный потенциал, соответствующий уровню логической единицы. Конденсатор 99, будучи разряженным процессом срабатывания защиты через диод 100 и зажимы 32, 35 логических элементов 22, 23 к рассматриваемому моменту времени начинает заряжаться через резистор 98, поддерживая, потенциалы входов 30 и 34 логических элементов 22 и 23 соответствующими уровню логического нуля. По окончании процесса заряда конденсатора 99 до порога срабатывания по входам 30 и 34 восстанавливаются уровни логической единицы, и на выходах 32 и 35 элементов 22 и 23 появляются логические нули, приводя в активное состояние выходной оптрон 11 и линию связи защиты. Длительность процесса задержки восстановления линии связи выбирается около 30 мкс. Это позволяет отстроиться от "неидеальности" выходного оптрона 11, который имеет собственную задержку передачи сигнала в пределах 15-20 мкс. Указанное время задержки не позволяет передать сигнал защиты при длительностях импульсов управления на зажимах 9, 10 драйвера в пределах 8-15 мкс.At the end of the control pulse at input 36, the level of the logical unit at the input 27 of the "logic" 21 changes to the level of logical zero. This should lead to the appearance of a logic zero level at the outputs 32, 35 of logic elements 22, 23 and to the restoration of the integrity of the external signaling circuit of the protection system by restoring the operational state of the output optocoupler 11. Moreover, as soon as the control signal at input 36 becomes the corresponding level of logical zero , at the output 29 of the "logic" 21, the level of the logical unit appears, which from the output 29 goes to the input 25 of the "logic" 20, to the input 31 of the "logic" 22 and to the input 33 of the "logic" 23. However, the communication line along the protection circuit remains passive yanii some time, which is determined by resistor 98 the parameters of capacitor 99 and diode 100 (Figure 3). At the same time, a positive potential corresponding to the level of a logical unit is applied to the cathode of the diode 100 through the terminal 68 from the output 29 of the "logic" 21 (Fig. 1). The capacitor 99, being discharged by the protection actuation process through the diode 100 and the terminals 32, 35 of the logic elements 22, 23, by the moment in question begins to be charged through the resistor 98, supporting the potentials of the inputs 30 and 34 of the logic elements 22 and 23 corresponding to the logic zero level. At the end of the process of charging the capacitor 99 to the trigger threshold, inputs of 30 and 34 restore the logic unit levels, and logic zeros appear at the outputs 32 and 35 of the elements 22 and 23, making the output optocoupler 11 and the protection communication line active. The duration of the communication link recovery delay process is selected to be about 30 μs. This allows you to tune from the "non-ideality" of the output optocoupler 11, which has its own signal transmission delay in the range of 15-20 μs. The specified delay time does not allow the protection signal to be transmitted for durations of control pulses at terminals 9 and 10 of the driver within 8-15 μs.

Режимы перенапряжений IGBT-транзистора.IGBT Transistor Surge Modes.

Рассмотрим возможные режимы возникновения перенапряжений IGBT-транзистора и процессы ликвидации последствий этих режимов для сохранения целостности силового ключа.Consider the possible modes of occurrence of overvoltages of the IGBT transistor and the processes of eliminating the consequences of these modes to maintain the integrity of the power switch.

В момент закрытия IGBT-транзистора на его зажимах 43, 52 - "коллектор - эмиттер" - могут возникнуть два вида выбросов напряжения.At the moment of closing the IGBT-transistor on its terminals 43, 52 - "collector-emitter" - two types of voltage surges can occur.

Первый из них обусловлен наличием индуктивности Lп монтажа схемы (фиг.1) между фильтром инвертора и силовым IGBT-транзистором, приводящей к коммутационным перенапряжениям.The first of them is due to the presence of inductance L p mounting the circuit (figure 1) between the inverter filter and the power IGBT transistor, which leads to switching overvoltages.

Второй вид перенапряжений обусловлен колебаниями напряжения LC-фильтра инвертора напряжения, а именно, увеличением напряжения на конденсаторе Сф, например, при обрыве тока через индуктивность Lф. В процессе выключения силового транзистора выброс напряжения на нем ограничивается путем кратковременного открытия его током диода 53. Уровень ограничения выброса напряжения Uогр определяется параметрами схемы (фиг.1), а именно:The second type of overvoltage is due to voltage fluctuations of the LC filter of the voltage inverter, namely, an increase in the voltage across the capacitor C f , for example, when the current is cut through the inductance L f . In the process of turning off the power transistor, the voltage surge on it is limited by briefly opening it with a diode 53 current. The voltage surge limiting level U ogre is determined by the circuit parameters (Fig. 1), namely:

Uогр=U73||U74+U53+Uзатв.,U ogre = U 73 || U 74 + U 53 + U shutter. ,

где: U73||U74 - падение напряжения на резисторе 74 и на включенном параллельно ему конденсаторе 73;where: U 73 || U 74 - voltage drop across the resistor 74 and the capacitor 73 connected in parallel to it;

U53 - напряжение пробоя симметричного диода 53;U 53 is the breakdown voltage of the symmetric diode 53;

Uзатв.=UGeth+U54 - напряжение на затворе IGBT-транзистора, приложенное между зажимами 51 и 52;U shutter = U Geth + U 54 is the voltage across the gate of the IGBT transistor applied between terminals 51 and 52;

UGeth - пороговое напряжение затвора силового транзистора.U Geth - threshold voltage of the gate of the power transistor.

При возникновении выброса напряжения, превышающего напряжение пробоя диода 53, через этот диод и конденсатор 73 протекает ток, вызывающий кратковременное открытие силового транзистора за счет увеличения напряжения на резисторе 49. При этом, ток протекает по цепи: зажим 43 - конденсатор 73 и параллельный ему резистор 74 - диод 53 -зажим 50 - резистор 49 - открытый транзистор 46 - диод 55 - эмиттер 52 силового транзистора. Величина тока при этом определяется из выражения:When a voltage surge occurs that exceeds the breakdown voltage of the diode 53, a current flows through this diode and capacitor 73, causing a short-term opening of the power transistor due to an increase in voltage across the resistor 49. In this case, the current flows through the circuit: terminal 43 - capacitor 73 and a parallel resistor 74 - diode 53 - clip 50 - resistor 49 - open transistor 46 - diode 55 - emitter 52 power transistor. The current value is determined from the expression:

Iz≥(UGeth+U54)/R49, где R49 - сопротивление резистора 49 (фиг.1).I z ≥ (U Geth + U 54 ) / R 49 , where R 49 is the resistance of the resistor 49 (Fig. 1).

При достижении напряжением между зажимами 51 и 52 IGBT-транзистора величины напряжения открытия силовой транзистор приоткрывается и в активном режиме начинает пропускать ток. Такое открытие силового транзистора может быть вызвано либо коммутационными процессами, либо колебаниями напряжения в силовом фильтре. При обоих видах перенапряжений силовой транзистор переходит в активный режим.When the voltage between the terminals 51 and 52 of the IGBT transistor reaches the opening voltage value, the power transistor opens and starts to pass current in active mode. Such an opening of a power transistor can be caused either by switching processes or by voltage fluctuations in the power filter. With both types of overvoltage, the power transistor goes into active mode.

Однако во втором случае его активный режим может иметь длительность, большую, чем допустимая, что может привести к выходу из строя силового транзистора.However, in the second case, its active mode can have a duration longer than the permissible one, which can lead to failure of the power transistor.

Чтобы этого не произошло, в схему драйвера введены конденсатор 73 и резистор 74. Конденсатор 73, заряжаясь при рабочем пробое диода 53 от напряжения на зажимах 43, 52, вызванного первым из видов выбросов силового напряжения, с одной стороны, предоставляет необходимое время для снятия перенапряжений при коммутации силового транзистора; а с другой стороны, при перенапряжениях второго вида конденсатор 73 по окончании своего заряда прерывает цепь протекания тока через диод 53, ограничивая тем самым время нахождения силового транзистора в активном режиме. Резистор 74 после заряда конденсатора 73 ограничивает ток диода 53 и не позволяет напряжению, появляющемуся на зажимах резистора 49, открыть силовой транзистор при перенапряжениях второго вида.To avoid this, a capacitor 73 and a resistor 74 are introduced into the driver circuit. A capacitor 73, charging when the breakdown of the diode 53 is working, from the voltage at the terminals 43, 52 caused by the first type of power voltage surge, on the one hand, provides the necessary time for overvoltage relief when switching a power transistor; and on the other hand, during overvoltages of the second type, the capacitor 73 at the end of its charge interrupts the current flow through the diode 53, thereby limiting the time the power transistor is in active mode. The resistor 74 after charging the capacitor 73 limits the current of the diode 53 and does not allow the voltage appearing on the terminals of the resistor 49 to open the power transistor during the second type of overvoltage.

После закрытия силового транзистора, конденсатор 73 разряжается через резистор 74. Цепь, состоящая из последовательного соединения диода 76 и резистора 75, предназначена для ускорения процесса разряда конденсатора 73 через открытый силовой транзистор для подготовки схемы ограничения перенапряжений к следующей коммутации.After closing the power transistor, the capacitor 73 is discharged through the resistor 74. The circuit, consisting of a series connection of the diode 76 and the resistor 75, is designed to accelerate the discharge of the capacitor 73 through the open power transistor to prepare the overvoltage limiting circuit for the next switching.

Таким образом, рассмотренное устройство осуществляет штатные режимы включения и отключения силового транзистора, обеспечивает его токовую защиту и сигнализацию о происходящих процессах во внешние цепи линии связи, а также обеспечивает снятие коммутационных перенапряжений при закрытии силового транзистора. Кроме того, оно обеспечивает минимизацию последствий от перенапряжений, вызванных параметрами фильтра силовых цепей, что сокращает или исключает длительность активного состояния силового транзистора в процессе снятия перенапряжений и, как следствие, защищает от разрушения внутреннюю структуру силового IGBT-транзистора. При этом устройство отслеживает величину входного питающего напряжения внутренних цепей драйвера и запускает его строго в соответствии с заданным значением входного напряжения, что исключает сбои и ложные срабатывания драйвера. В результате повышается надежность работы IGBT-транзистора.Thus, the device under consideration carries out normal modes of switching on and off the power transistor, provides its current protection and signaling about the processes in the external circuit of the communication line, and also provides the removal of switching overvoltages when closing the power transistor. In addition, it minimizes the effects of overvoltages caused by the parameters of the power circuit filter, which reduces or eliminates the duration of the active state of the power transistor in the process of removing overvoltages and, as a result, protects the internal structure of the power IGBT transistor from destruction. At the same time, the device monitors the value of the input supply voltage of the internal circuits of the driver and starts it strictly in accordance with the set value of the input voltage, which eliminates failures and false alarms of the driver. The result is increased reliability of the IGBT.

Claims (3)

1. Драйвер для IGBT-транзистора, содержащий блок гальванической развязки, блок формирования сигналов, блок усиления мощности, блок сопряжения сигналов, плюсовую и минусовую питающие шины, блок контроля силового напряжения, при этом блок гальванической развязки включает в себя первый, входной, оптронный элемент, входные зажимы которого являются первой парой входных зажимов драйвера, и второй, выходной, транзисторный оптрон, фототранзистор которого своими выходными зажимами образует первую пару выходных зажимов драйвера, а входными зажимами второго оптрона являются соответственно анод и катод его диода, подключенного анодом к плюсовой питающей шине, а катодом - к одному зажиму резистора, который другим зажимом подключен к первому выходу блока формирования сигналов, который включает в себя четыре логических элемента "2И-НЕ" с двумя входами и одним инверсным выходом каждый, а первый вход первого логического элемента образует первый вход блока формирования сигналов, который подключен к первому выходу первого оптронного элемента, второй выход которого подключен к минусовой питающей шине, при этом выход четвертого логического элемента является первым выходом блока формирования сигналов, а блок контроля силового напряжения включает в себя один конденсатор, один защитный диод и два защитных резистора, один общий зажим которых подключен к аноду защитного диода, катод которого предназначен для подключения к коллектору силового IGBT-транзистора, а блок формирования сигналов своим вторым выходом подключен к входу блока усиления мощности, который содержит комплементарную пару униполярных транзисторов, подключенных каждый своим истоком соответственно один к плюсовой, а другой к минусовой шинам, затворы их объединены в общий зажим, а в выходную цепь стоков каждого из указанных транзисторов включен свой резистор, другой зажим каждого из которых образует общий выходной зажим блока усиления, подключенный к входу блока сопряжения, который содержит первую и вторую сборные шины сопряжения, один симметричный диод, подключенный одним зажимом к первой сборной шине сопряжения, один резистор, подключенный одним своим зажимом к минусовой питающей шине, и другой диод, который подключен своим анодом также к минусовой питающей шине, а катодом - ко второй сборной шине сопряжения, при этом к обеим питающим шинам подключена цепь из двух последовательно соединенных входных конденсаторов, общий зажим которых подключен также ко второй сборной шине блока сопряжения, и, кроме того, первая и вторая шины сопряжения образуют вторую пару выходов драйвера, предназначенных для подключения соответственно к затвору и к эмиттеру силового IGBT-транзистора, отличающийся тем, что в него дополнительно включены блок питания, входные зажимы которого являются второй парой входов драйвера и к выходным зажимам которого подключены соответственно плюсовая и минусовая питающие шины, а также блок контроля входного питающего напряжения, который подключен своей первой парой входов соответственно к плюсовой и минусовой питающим шинам, при этом его выход подключен ко второму входу блока формирования сигналов, образованному первым входом третьего и вторым входом четвертого логических элементов, а третий вход блока контроля питающего напряжения подключен к третьему выходу блока формирования сигналов, который образован выходом его второго логического элемента, при этом первые входы его первого и второго логических элементов объединены в общий зажим, к которому дополнительно подключен своим свободным зажимом первый защитный резистор блока контроля силового напряжения, в который дополнительно введен второй защитный диод, а свободный зажим его второго защитного резистора, объединенный с одним из зажимов его конденсатора, подключен к третьему входу блока формирования сигналов, образованному вторым входом второго логического элемента, и к катоду его второго защитного диода, анод которого объединен в общий зажим с выходом третьего и с выходом четвертого логических элементов, второй выход блока формирования сигналов образован выходом первого логического элемента, а конденсатор блока контроля силового напряжения свободным зажимом подключен ко второй сборной шине блока сопряжения сигналов, при этом в блок усиления мощности дополнительно введен повторяющий усилитель сигнала, входной зажим которого является входом блока усиления мощности, а его выходной зажим подключен к общему зажиму затворов униполярных транзисторов, при этом дополнительно в блок сопряжения введены параллельно соединенные между собой конденсатор и второй резистор, один общий зажим которых подключен к катоду первого защитного диода блока контроля силового напряжения, а также третий резистор и третий диод, анодом соединенный с третьим резистором и катодом подключенный к общему зажиму, который образован свободным зажимом симметричного диода и соединенным с ним вторым общим зажимом конденсатора и второго резистора, при этом ко второй сборной шине сопряжения подключены свободные зажимы первого и третьего резисторов, а также один зажим дополнительно введенного четвертого резистора, который своим свободным зажимом подключен к общему затворному зажиму транзисторов блока усиления мощности, и, кроме того, входной оптронный элемент блока гальванической развязки выполнен интегральным, и его третий выход подключен к плюсовой питающей шине.1. A driver for an IGBT transistor, comprising a galvanic isolation unit, a signal generation unit, a power amplification unit, a signal pairing unit, plus and minus supply buses, a power voltage monitoring unit, wherein the galvanic isolation unit includes a first, input, optocoupler element , the input terminals of which are the first pair of driver input terminals, and the second, output, transistor optocoupler, whose phototransistor, with its output terminals, forms the first pair of driver output terminals, and the input terminals the second optocoupler are respectively the anode and cathode of its diode connected by the anode to the positive supply bus, and the cathode is to one resistor terminal, which is connected to the first output of the signal conditioning unit by the other terminal, which includes four “2I-NOT” logic elements with two inputs and one inverse output each, and the first input of the first logic element forms the first input of the signal conditioning unit, which is connected to the first output of the first optocoupler element, the second output of which is connected to the negative power the bus, the output of the fourth logical element is the first output of the signal conditioning unit, and the power voltage control unit includes one capacitor, one protective diode and two protective resistors, one common terminal of which is connected to the anode of the protective diode, the cathode of which is designed to connect to the collector of the power IGBT transistor, and the signal generating unit with its second output is connected to the input of the power amplification unit, which contains a complementary pair of unipolar transistors connected each with its source, respectively, is one to the positive and the other to the negative buses, their gates are combined into a common terminal, and a resistor is included in the output circuit of the drains of each of these transistors, the other terminal of each of which forms a common output terminal of the amplification unit connected to the input of the unit pairing, which contains the first and second busbars pairing, one symmetrical diode connected with one clip to the first busbar pairing, one resistor connected with one of its clamp to the negative supply bus, and the other a diode which is also connected by its anode to the negative supply bus and the cathode to the second coupling bus, while a circuit of two series-connected input capacitors is connected to both supply buses, the common terminal of which is also connected to the second coupling bus of the coupling block, and, in addition, the first and second interface buses form a second pair of driver outputs designed to be connected respectively to a gate and an emitter of a power IGBT transistor, characterized in that it also includes a pit block the input terminals of which are the second pair of driver inputs and to the output terminals of which the plus and minus supply buses are connected, as well as the input voltage control unit, which is connected by its first pair of inputs to the plus and minus supply buses, while its output is connected to the second input of the signal conditioning unit, formed by the first input of the third and second input of the fourth logic elements, and the third input of the power supply control unit is connected to the third mu output of the signal conditioning unit, which is formed by the output of its second logic element, while the first inputs of its first and second logic elements are combined into a common terminal, to which the first protective resistor of the power voltage control unit is additionally connected with its free terminal, into which the second protective a diode, and the free clamp of its second protective resistor, combined with one of the clamps of its capacitor, is connected to the third input of the signal conditioning unit, formed by a second m to the input of the second logic element, and to the cathode of its second protective diode, the anode of which is combined into a common terminal with the output of the third and the output of the fourth logical elements, the second output of the signal conditioning unit is formed by the output of the first logical element, and the capacitor of the power voltage control unit with a free terminal is connected to the second busbar of the signal interface unit, while a repeating signal amplifier is additionally introduced into the power amplification unit, the input terminal of which is the input of the amplification unit m sensitivity, and its output clamp is connected to the common clamp of the gates of unipolar transistors, while in addition to the interface block a capacitor and a second resistor are connected in parallel, one common clamp of which is connected to the cathode of the first protective diode of the power voltage control unit, as well as a third resistor and a third diode, an anode connected to a third resistor and a cathode connected to a common terminal, which is formed by a free terminal of a symmetrical diode and connected to it by a second common terminal of the capacitor and a second resistor, while the free terminals of the first and third resistors are connected to the second interface bus, as well as one terminal of an additionally introduced fourth resistor, which is connected by its free terminal to the common gate terminal of the transistors of the power amplification unit, and, in addition, the input optocoupler element the galvanic isolation unit is integral, and its third output is connected to the positive supply bus. 2. Драйвер для IGBT-транзистора по п.1, отличающийся тем, что блок питания содержит ШИМ-контроллер, входы которого являются входными зажимами блока питания, предназначенными для подключения к внешнему источнику питания постоянного тока, трансформатор с первичной и вторичной обмотками и диод, подключенный анодом к началу вторичной обмотки трансформатора, при этом между началом его первичной обмотки и одним выходным зажимом ШИМ-контроллера включен выходной конденсатор, а конец первичной обмотки трансформатора, объединенный со вторым выходным зажимом ШИМ-контроллера, подключен к его второму минусовому входу, кроме того, плюсовой выход блока питания образован катодом выходного диода, а минусовым его выходом является конец вторичной обмотки трансформатора.2. The driver for the IGBT transistor according to claim 1, characterized in that the power supply contains a PWM controller, the inputs of which are input terminals of the power supply, designed to connect to an external DC power source, a transformer with primary and secondary windings and a diode, connected by the anode to the beginning of the secondary winding of the transformer, while between the beginning of its primary winding and one output terminal of the PWM controller, an output capacitor is connected, and the end of the primary winding of the transformer combined with the second output m clamp PWM controller is connected to a minus its second input, in addition, the positive output of the power supply output diode cathode is formed, and its yield is minus end of the transformer secondary winding. 3. Драйвер для IGBT-транзистора по п.1, отличающийся тем, что блок контроля входного питающего напряжения содержит формирователь выходного сигнала, n-p-n-транзистор, первую и вторую входные шины, образующие соответственно первый и второй входные зажимы блока контроля питающего напряжения, а также входную и выходную цепочки, образованные каждая своей парой последовательно соединенных резисторов, при этом свободные зажимы каждой пары резисторов включены между обеими входными шинами, общий зажим входной пары резисторов объединен с одним зажимом первого конденсатора и подключен к первому входному зажиму формирователя выходного сигнала, другой входной зажим которого соединен со второй входной шиной и выходной зажим которого подключен к эмиттеру транзистора, к базе которого подключен общий зажим выходной пары резисторов, а третий выходной резистор включен между плюсовой входной шиной и коллектором транзистора, образующим первый выход блока контроля входного питающего напряжения и соединенным с одним зажимом второго конденсатора и с анодом диода, катод которого образует третий входной зажим блока контроля питающего напряжения, ко второй входной шине которого подключены вторые зажимы первого и второго конденсаторов.
Figure 00000001
3. The driver for the IGBT transistor according to claim 1, characterized in that the input voltage control unit comprises an output signal driver, an npn transistor, first and second input buses forming respectively the first and second input terminals of the power supply control unit, and input and output circuits, each formed by its own pair of series-connected resistors, with free terminals of each pair of resistors connected between both input buses, a common terminal of the input pair of resistors combined with one terminal the first capacitor and is connected to the first input terminal of the output signal shaper, the other input terminal of which is connected to the second input bus and the output terminal of which is connected to the emitter of the transistor, to the base of which the common terminal of the output pair of resistors is connected, and the third output resistor is connected between the positive input bus and a transistor collector forming the first output of the input supply voltage control unit and connected to one terminal of the second capacitor and to the diode anode, the cathode of which forms thirds input terminal voltage monitoring unit, to a second input bus which is connected to the second terminals of the first and second capacitors.
Figure 00000001
RU2009148485/22U 2009-12-18 2009-12-18 DRIVER FOR IGBT TRANSISTOR RU94084U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009148485/22U RU94084U1 (en) 2009-12-18 2009-12-18 DRIVER FOR IGBT TRANSISTOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009148485/22U RU94084U1 (en) 2009-12-18 2009-12-18 DRIVER FOR IGBT TRANSISTOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU94084U1 true RU94084U1 (en) 2010-05-10

Family

ID=42674545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009148485/22U RU94084U1 (en) 2009-12-18 2009-12-18 DRIVER FOR IGBT TRANSISTOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU94084U1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU168275U1 (en) * 2016-04-04 2017-01-25 Общество с ограниченной ответственностью "Завод технологических источников" POWER KEY SHUTTER DRIVER
RU169306U1 (en) * 2016-06-06 2017-03-14 Акционерное общество "Протон" (АО "Протон") TRANSFORMER SYNCHRONOUS DRIVER IC
RU169307U1 (en) * 2016-06-06 2017-03-14 Акционерное общество "Протон" (АО "Протон") IC FOR TRANSFORMER DRIVER WITH DISABLED OUTPUT
RU2752780C1 (en) * 2020-12-15 2021-08-03 Общество с ограниченной ответственностью «ТРАНСМАШ» Software and hardware solutions for managing igbt modules based on driver on microcontroller
RU2771861C1 (en) * 2021-10-07 2022-05-13 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Power transistor control driver with increased immunity

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU168275U1 (en) * 2016-04-04 2017-01-25 Общество с ограниченной ответственностью "Завод технологических источников" POWER KEY SHUTTER DRIVER
RU169306U1 (en) * 2016-06-06 2017-03-14 Акционерное общество "Протон" (АО "Протон") TRANSFORMER SYNCHRONOUS DRIVER IC
RU169307U1 (en) * 2016-06-06 2017-03-14 Акционерное общество "Протон" (АО "Протон") IC FOR TRANSFORMER DRIVER WITH DISABLED OUTPUT
RU2783339C1 (en) * 2019-03-29 2022-11-11 Цзяньхуа Люй Structure for increasing switching speed of electronic power switching device and its use
RU2752780C1 (en) * 2020-12-15 2021-08-03 Общество с ограниченной ответственностью «ТРАНСМАШ» Software and hardware solutions for managing igbt modules based on driver on microcontroller
RU2771861C1 (en) * 2021-10-07 2022-05-13 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Power transistor control driver with increased immunity
RU2791087C1 (en) * 2021-11-08 2023-03-02 Публичное Акционерное Общество "Электровыпрямитель" Igbt transistor driver
RU2809191C1 (en) * 2023-08-17 2023-12-07 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Power transistor control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2461912C1 (en) Bypass module
JP6402591B2 (en) Semiconductor device
US9979272B2 (en) Semiconductor device
WO2018158807A1 (en) Semiconductor device and power conversion system
US20120194003A1 (en) Bypass and protection circuit for a solar module and method of controlling a solar module
US11424694B2 (en) Method for controlling shutdown wave blocking of multilevel inverter circuit and application thereof
CN104954002A (en) Controlled switch-off of power switch
US9640982B2 (en) Over-voltage protection system and method
RU94084U1 (en) DRIVER FOR IGBT TRANSISTOR
JP2018057105A (en) Semiconductor drive device and power converter using the same
EP2773006B1 (en) Control circuit
US8441770B2 (en) Voltage spikes control for power converters
CN110299696B (en) T-shaped three-level converter and short-circuit protection circuit thereof
CN103281062B (en) A kind of IGBT drive circuit of dai channel tolerance system and its implementation
CA2855433A1 (en) Circuit for fault protection
CN109510447A (en) Increase method, circuit and the device to the robustness of the inrush current in power switch equipment
WO2021169244A1 (en) Control circuit of npc-type three-level converter, npc-type three-level converter and wind power generator set
TWI727730B (en) Conversion circuit
US20210135662A1 (en) A protection arrangement for an mmc-hvdc sub-module
WO2020135356A1 (en) Protection circuit and battery management system
RU143748U1 (en) FAST KEY KEY PROTECTION DEVICE
RU31071U1 (en) Driver for IGBT Transistor
US9692407B2 (en) Circuit and method for detection of failure of the driver signal for parallel electronic switches
EP3742568A1 (en) Overvoltage protection circuit, power converter, electric drive device and vehicle
RU168337U1 (en) ELECTRONIC INTEGRAL RELAY WITH TRANSFORMER DISCHARGE AND OVERLOAD PROTECTION

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20171219