改善型磁隔離IGBT驅動電路制造技術

本實用新型專利技術涉及一種改善型磁隔離IGBT驅動電路，包括驅動發生模塊、驅動放大模塊、原邊隔直電容C1、原邊阻尼電阻R1、多繞組驅動變壓器、副邊自舉電容C6、副邊自舉二極管D2、副邊推挽驅動電阻R3、推挽電路Q1，Q2、副邊整流二極管D1、副邊穩壓二極管ZD1、穩壓電阻R2、濾波電容C2，C3，C4，C5、以及浮地驅動IGBT。所述電路主要元器件按照圖1所示的電器連接方式連接，其驅動發生模塊與驅動放大模塊為該技術領域中的公知技術。本實用新型專利技術能夠在不提供二次側電源的基礎上，改善了傳統磁隔離驅動電路不能提供負壓關斷、抗干擾性較弱的技術缺陷。本實用新型專利技術能適應不同的IGBT，提供可靠、低成本的磁隔離驅動方案。

【技術實現步驟摘要】
改善型磁隔離IGBT驅動電路
本技術涉及一種驅動電路，尤其是一種改善型磁隔離IGBT驅動電路，屬于IGBT驅動

技術介紹
隨著電力電子技術的快速發展，出現了很多新的性能優秀的拓撲，如DC-AC家族里面的多電平逆變電路，拓撲的快速發展推動了其隔離驅動的需求。正因如此，各種隔離驅動方案應運而生，其中磁隔離驅動方案具有電路簡單、不易損壞、低成本等優勢，故磁隔離在當今的浮地驅動拓撲中有很高的使用率，但目前基于磁隔離驅動無法提供負壓關斷、抗干擾能力較弱、不適宜大占空比驅動等缺陷也限制了其更廣闊的應用空間。絕緣柵雙極晶體管IGBT是MOSFET與雙極晶體管的復合器件。它既具有功率MOSFET輸入阻抗高、工作速度快、易驅動的優點，又具有雙極達林頓功率管GTO飽和電壓低、電流容量大、耐壓高的優點，能正常工作于幾十千赫茲頻率范圍內，故在較高頻率的大、中功率設備（如變頻器、UPS電源、光伏逆變器、高頻焊機等）應用中占據了主導地位。隔離驅動電路的目標是應用有限的器件，提供盡量可能可靠、性能盡量好的隔離驅動方案。目前，傳統的磁隔離驅動電路有圖1和圖2兩種方式。其中，圖1電路屬于傳統的磁隔離驅動方案，在實際應用過程中，由于隔直電容需要提供給變壓器一個反向的電壓以供變壓器磁恢復，而其壓降是與驅動脈寬成正比，故此電路只適用于驅動脈寬較小的領域，如開關電源領域。針對此情況，提出圖2改進型的磁隔離驅動電路，其電路因加入了自舉二極管、自舉電容而較好的補償了原邊損失的脈沖幅值，而得到廣泛應用；但圖2所示電路因為沒有二次側電源，故其無法提供負壓關斷而導致其抗干擾性能較弱，而導致IGBT無法快速關斷甚至誤導通，上述缺點都使其無法應用在較大功率等級的設備中。圖1和圖2針對需要磁隔離驅動的拓撲（如多電平逆變器、BUCK降壓器、H4逆變橋等），無法滿足大功率、干擾較嚴重的工況下的磁隔離驅動需求。
技術實現思路
本技術的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種改善型磁隔離IGBT驅動電路，其電路結構簡單，易于實現，抗干擾性能好，能夠應用到功率等級更高，工作環境更加惡劣的電力電子設備中。按照本技術提供的技術方案，所述改善型磁隔離IGBT驅動電路，其特征是：包括隔離驅動變壓器、原邊驅動電路、副邊驅動電路和副邊驅動軌電路；所述原邊驅動電路包括驅動發生模塊、驅動放大模塊、原邊隔直電容C1和原邊阻尼電阻R1；所述隔離驅動變壓器包括原邊繞組N1、第一副邊繞組N2和第二副邊繞組N3；所述副邊驅動電路包括副邊自舉電容C6、副邊自舉二極管D2、副邊推挽驅動電阻R3和推挽電路；所述副邊驅動軌電路包括副邊整流二極管D1、副邊穩壓二極管ZD1、穩壓電阻R2、濾波電容C2、濾波電容C3、濾波電容C4和濾波電容C5；所述原邊隔直電容C1和原邊阻尼電阻R1串聯，并與隔離驅動變壓器原邊繞組N1串聯；所述第一副邊繞組N2的一端連接副邊整流二極管D1的正極，副邊整流二極管D1的負極分別連接副邊穩壓二極管ZD1的陰極、濾波電容C2的一端、濾波電容C4的一端和推挽電路；所述第一副邊繞組N2的另一端分別連接穩壓電阻R2的一端、濾波電容C3的一端、濾波電容C5的一端和推挽電路；所述副邊穩壓二極管ZD1的陽極分別連接穩壓電阻R2的另一端、濾波電容C2的另一端、濾波電容C3的另一端、濾波電容C4的另一端、濾波電容C5的另一端、以及IGBT器件的發射極；所述第二副邊繞組N3的一端連接副邊自舉電容C6的一端，副邊自舉電容C6的另一端分別連接副邊自舉二極管D2的負極和副邊推挽驅動電阻R3的一端，副邊推挽電阻R3的另一端連接推挽電路；所述第二副邊繞組N3的另一端分別連接副邊自舉二極管D2的正極和推挽電路；所述推挽電路包括功率管Q1和功率管Q2，功率管Q1與功率管Q2直接串聯，串聯的中點與IGBT器件的G極相連。進一步的，所述功率管Q1的D極與副邊驅動軌電路中的穩壓管ZD1的陰極相連，功率管Q2的S極與副邊驅動地以及濾波電容C3、濾波電容C5和穩壓電阻R2相連。本技術的優點：通過增加副邊繞組，對其電壓進行整流濾波后進行穩壓，并構造出IGBT的驅動地以及驅動IGBT所需要的正負電源軌，通過在驅動副邊增加推挽去進行IGBT的驅動，這樣可以提供負電壓驅動電平給IGBT，使IGBT的噪聲容限更加高，抗干擾能力更加好，也可以使IGBT本身固有的拖尾等開關特性得到優化，縮小了IGBT串聯應用的死區時間，變相擴大了該磁隔離驅動方案的應用場合。附圖說明圖1為現有技術方案典型磁隔離IGBT驅動電路示意圖。圖2為現有技術方案改進型磁隔離IGBT驅動電路示意圖。圖3為本技術的結構框圖。具體實施方式下面結合具體附圖對本技術作進一步說明。如圖3所示，本技術所述改善型磁隔離IGBT驅動電路包括驅動發生模塊、驅動放大模塊、隔離驅動變壓器、原邊驅動電路、副邊驅動電路和副邊驅動軌電路。具體地包括：原邊隔直電容C1、原邊阻尼電阻R1、副邊自舉電容C6、副邊自舉二極管D2、副邊推挽驅動電阻R3、推挽電路、副邊整流二極管D1、副邊穩壓二極管ZD1、穩壓電阻R2、第一濾波電容C2、第二濾波電容C3、第三濾波電容C4、第四濾波電容C5、以及浮地驅動IGBT。所述隔離驅動變壓器用于將所述脈寬信號進行隔離處理、獲取隔離信號、并將隔離信號傳遞給副邊驅動電路以及副邊整流濾波電路構造出驅動地以及驅動正負電源軌。所述副邊驅動電路用于無損傳遞驅動信號，并通過推挽電路驅動相應IGBT器件。所述副邊驅動軌電路用于產生驅動IGBT所用的正負電源軌，其包含任意驅動幅值參數。所述原邊驅動電路包括驅動發生模塊、驅動放大模塊、原邊隔直電容C1和原邊阻尼電阻R1；所述隔離驅動變壓器包括原邊繞組N1、第一副邊繞組N2和第二副邊繞組N3；所述副邊驅動電路包括副邊自舉電容C6、副邊自舉二極管D2、副邊推挽驅動電阻R3、推挽電路。所述原邊隔直電容C1、原邊阻尼電阻R1串聯，并與隔離驅動變壓器原邊繞組N1串聯。所述推挽電路包括功率管Q1和功率管Q2，功率管Q1與功率管Q2直接串聯，串聯的中點與IGBT器件的G極相連，此處省略驅動電阻Rg。所述功率管Q1的D極與副邊驅動軌電路中的穩壓管ZD1的陰極相連，功率管Q2的S極與副邊驅動地以及濾波電容C3、濾波電容C5和穩壓電阻R2相連。所述隔離驅動變壓器的原邊繞組N1、第一副邊繞組N2和第二副邊繞組N3的匝數比例可以設置為任意符合驅動要求的設置。所述副邊驅動軌電路包括副邊整流二極管D1、副邊穩壓二極管ZD1、穩壓電阻R2、濾波電容C2、濾波電容C3、濾波電容C4和濾波電容C5，其中濾波電容C2和濾波電容C3串聯，濾波電容C4和濾波電容C5串聯，濾波電容C2和濾波電容C3的中點連接IGBT器件的E極，濾波電容C4和濾波電容C5的中點連接IGBT的E極，構造出IGBT器件的驅動地。需要說明的是，隔離驅動變壓器有可能是工作在反激模式，也有可能是正激模式，也有可能是組合模式。還需要說明的是，驅動電阻Rg在示意圖中未給出，因其可以為任意阻值關系，在此不做說明。本技術實施例中，驅動發生模塊與驅動放大模塊，在電力電子領域中屬于公知技術，故具體電路此處不再贅述。所述副邊驅動軌電路中，副邊整流二極管D1應該放置在離本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種改善型磁隔離IGBT驅動電路，其特征是：包括隔離驅動變壓器、原邊驅動電路、副邊驅動電路和副邊驅動軌電路；所述原邊驅動電路包括驅動發生模塊、驅動放大模塊、原邊隔直電容C1和原邊阻尼電阻R1；所述隔離驅動變壓器包括原邊繞組N1、第一副邊繞組N2和第二副邊繞組N3；所述副邊驅動電路包括副邊自舉電容C6、副邊自舉二極管D2、副邊推挽驅動電阻R3和推挽電路；所述副邊驅動軌電路包括副邊整流二極管D1、副邊穩壓二極管ZD1、穩壓電阻R2、濾波電容C2、濾波電容C3、濾波電容C4和濾波電容C5；所述原邊隔直電容C1和原邊阻尼電阻R1串聯，并與隔離驅動變壓器原邊繞組N1串聯；所述第一副邊繞組N2的一端連接副邊整流二極管D1的正極，副邊整流二極管D1的負極分別連接副邊穩壓二極管ZD1的陰極、濾波電容C2的一端、濾波電容C4的一端和推挽電路；所述第一副邊繞組N2的另一端分別連接穩壓電阻R2的一端、濾波電容C3的一端、濾波電容C5的一端和推挽電路；所述副邊穩壓二極管ZD1的陽極分別連接穩壓電阻R2的另一端、濾波電容C2的另一端、濾波電容C3的另一端、濾波電容C4的另一端、濾波電容C5的另一端、以及IGBT器件的發射極；所述第二副邊繞組N3的一端連接副邊自舉電容C6的一端，副邊自舉電容C6的另一端分別連接副邊自舉二極管D2的負極和副邊推挽驅動電阻R3的一端，副邊推挽電阻R3的另一端連接推挽電路；所述第二副邊繞組N3的另一端分別連接副邊自舉二極管D2的正極和推挽電路；所述推挽電路包括功率管Q1和功率管Q2，功率管Q1與功率管Q2直接串聯，串聯的中點與IGBT器件的G極相連。...

【技術特征摘要】
1.一種改善型磁隔離IGBT驅動電路，其特征是：包括隔離驅動變壓器、原邊驅動電路、副邊驅動電路和副邊驅動軌電路；所述原邊驅動電路包括驅動發生模塊、驅動放大模塊、原邊隔直電容C1和原邊阻尼電阻R1；所述隔離驅動變壓器包括原邊繞組N1、第一副邊繞組N2和第二副邊繞組N3；所述副邊驅動電路包括副邊自舉電容C6、副邊自舉二極管D2、副邊推挽驅動電阻R3和推挽電路；所述副邊驅動軌電路包括副邊整流二極管D1、副邊穩壓二極管ZD1、穩壓電阻R2、濾波電容C2、濾波電容C3、濾波電容C4和濾波電容C5；所述原邊隔直電容C1和原邊阻尼電阻R1串聯，并與隔離驅動變壓器原邊繞組N1串聯；所述第一副邊繞組N2的一端連接副邊整流二極管D1的正極，副邊整流二極管D1的負極分別連接副邊穩壓二極管ZD1的陰極、濾波電容C2的一端、濾波電容C4的一端和推挽電路；所述第一副邊繞組N2的另一端分別連接穩壓電阻R2的一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程煒濤，高榮，王海軍，葉甜春，
申請(專利權)人：江蘇中科君芯科技有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇,32