專(zhuān)利名稱(chēng):基于igbt整形的驅(qū)動(dòng)控制電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路，其中，包括：一脈沖產(chǎn)生電路與一圖騰柱電路連接，所述圖騰柱電路與一驅(qū)動(dòng)電路連接，所述圖騰柱電路與所述驅(qū)動(dòng)電路之間連接有一脈沖變壓器；所述脈沖變壓器的初級(jí)與所述圖騰柱電路連接，所述脈沖變壓器的次級(jí)與所述驅(qū)動(dòng)電路連接；所述脈沖產(chǎn)生電路包括兩PWM控制信號(hào)輸出端：一第一控制信號(hào)輸出端、一第二控制信號(hào)輸出端，所述脈沖產(chǎn)生電路包括：一單片機(jī)，所述單片機(jī)連接一延時(shí)電路、一校準(zhǔn)電路，所述單片機(jī)還連接有一分頻電路、電子開(kāi)關(guān)電路、計(jì)數(shù)器芯片。本實(shí)用新型提高電路的穩(wěn)定性與可靠性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種控制電路，尤其涉及一種基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)是由BJT (雙極型三極管)和MOS (絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，具有MOSFET和GTR的優(yōu)點(diǎn)，高輸入阻抗、開(kāi)關(guān)速度快、熱穩(wěn)定性好、通態(tài)壓降低、耐壓高，承受電流大等特點(diǎn)。
[0003]目前，IGBT驅(qū)動(dòng)絕大多數(shù)驅(qū)動(dòng)采用直接驅(qū)動(dòng)與隔離驅(qū)動(dòng)兩種方式。圖1是日本富士公司EXB系列的隔離驅(qū)動(dòng)芯片圖，需要獨(dú)立外接電源供電并且光電隔離器件具有延時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)速度方面有限制。
[0004]在采用常規(guī)直接驅(qū)動(dòng)方式中，圖2為理想情況下IGBT的柵極為零電壓關(guān)斷圖，但在實(shí)際情況中變壓器會(huì)有漏電感的產(chǎn)生，變壓器中一次繞線與二次繞線耦合系數(shù)小于I，變壓器部分繞線不只有變壓作用，還有抑流電感的作用，此部分電感稱(chēng)為“漏感”。由于柵極漏感的存在會(huì)造成電壓毛刺尖峰的產(chǎn)生，然而電壓毛刺過(guò)高可能導(dǎo)致IGBT管誤導(dǎo)通。從而造成IGBT永久性損壞。由此可見(jiàn)隔離驅(qū)動(dòng)方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電路成本高、發(fā)生故障時(shí)，排除故障的工作量大而直接驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性與可靠性差，應(yīng)用的場(chǎng)地也有限制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中隔離驅(qū)動(dòng)方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電路成本高、驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性差、可靠性低以及故障排除難度大的問(wèn)題。
[0006]本實(shí)用新型的上述目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路，其中，包括:一脈沖產(chǎn)生電路與一圖騰柱電路連接，所述圖騰柱電路與一驅(qū)動(dòng)電路連接，所述圖騰柱電路與所述驅(qū)動(dòng)電路之間連接有一脈沖變壓器;所述脈沖變壓器的初級(jí)與所述圖騰柱電路連接，所述脈沖變壓器的次級(jí)與所述驅(qū)動(dòng)電路連接;所述脈沖產(chǎn)生電路包括兩PWM控制信號(hào)輸出端:一第一控制信號(hào)輸出端、一第二控制信號(hào)輸出端，所述脈沖產(chǎn)生電路包括:一單片機(jī)，所述單片機(jī)連接一延時(shí)電路、一校準(zhǔn)電路，所述單片機(jī)還連接有一分頻電路、電子開(kāi)關(guān)電路、計(jì)數(shù)器芯片。
[0008]如上所述的基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路，其中，所述圖騰柱電路包括:一第一P溝道場(chǎng)效應(yīng)管、一第二 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，一第一 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管、一第二 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，所述第一P溝道場(chǎng)效應(yīng)管、所述第一N溝道場(chǎng)效應(yīng)管串接在一電源端、一接地端之間，所述第二P溝道場(chǎng)效應(yīng)管、所述第二N溝道場(chǎng)效應(yīng)管串接在所述電源端、所述接地端之間，所述第一P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第一 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，所述第二 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第二 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，所述第一控制信號(hào)輸出端連接在所述第一 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第一N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極之間，所述第二控制信號(hào)輸出端連接在所述第二 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第二 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極之間。
[0009]如上所述的基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路，其中，所述驅(qū)動(dòng)電路包括:一第一輸入端、一第二輸入端、一第一輸出端、一第二輸出端，所述第一輸入端與所述第一輸出端連接，，所述第二輸入端與所述第二輸出端連接，一電容串接在所述第一輸出端與所述第二輸出端之間；一二極管連接在所述第二輸入端與所述第二輸出端之間，一第三N溝道場(chǎng)效應(yīng)管并接在所述二極管上，所述第三N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接在所述第一輸入端、所述第二輸入端之間。
[0010]如上所述的基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路，其中，所述脈沖變壓器的初級(jí)分別連接在所述第一P溝道場(chǎng)效應(yīng)管、所述第一N溝道場(chǎng)效應(yīng)管之間，以及所述第二P溝道場(chǎng)效應(yīng)管、所述第二 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管之間。
[0011]如上所述的基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路，其中，所述脈沖變壓器的次級(jí)分別與第一輸入端、第二輸入端連接。
[0012]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中隔離驅(qū)動(dòng)方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電路成本高、驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性差、可靠性低以及故障排除難度大的問(wèn)題，通過(guò)圖騰柱電路配合驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT的控制，本實(shí)用新型采用脈沖變壓器直接驅(qū)動(dòng)方式，有效降低了電路復(fù)雜性與成本，驅(qū)動(dòng)速度快，無(wú)需外接電源供電，并利用脈沖變壓器自感電勢(shì)使IGBT柵極關(guān)斷時(shí)處于反向電壓狀態(tài)，保證IGBT可靠關(guān)斷，從而提高電路的穩(wěn)定性與可靠性，應(yīng)用的環(huán)境范圍也更廣。
【附圖說(shuō)明】

[0013]圖1是日本富士公司EXB系列的隔離驅(qū)動(dòng)芯片圖；
[0014]圖2為理想情況下IGBT的柵極為零電壓關(guān)斷圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路的電路圖；
[0016]圖4是本實(shí)用新型基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路的開(kāi)通過(guò)程的示意圖；
[0017]圖5是本實(shí)用新型基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路的關(guān)斷過(guò)程的示意圖；
[0018]圖6是本實(shí)用新型基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路的整形后的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述:
[0020]圖3是本實(shí)用新型基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路的電路圖、圖6是本實(shí)用新型基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路的整形后的波形圖，請(qǐng)參見(jiàn)圖3、圖6，一種基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路，其中，包括:一脈沖產(chǎn)生電路I與一圖騰柱電路2連接，圖騰柱電路2與一驅(qū)動(dòng)電路3連接，圖騰柱電路2與驅(qū)動(dòng)電路3之間連接有一脈沖變壓器，所述脈沖產(chǎn)生電路包括:一單片機(jī)，所述單片機(jī)連接一延時(shí)電路、一校準(zhǔn)電路，所述單片機(jī)還連接有一分頻電路、電子開(kāi)關(guān)電路、計(jì)數(shù)器芯片。
[0021]進(jìn)一步的，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)用新型采用防水的脈沖變壓器，脈沖變壓器包括:防水罩，防水罩包括上罩體、下罩體，上罩體與下罩體中間具有一變壓器體空腔，上罩體、下罩體相接部之間具有防水橡膠層，上罩體與下罩體通過(guò)多個(gè)螺絲固定連接，上罩體側(cè)壁開(kāi)始一通孔，一接線管密封與通孔連通，變壓器體具有一引出線，引出線穿過(guò)接線管，接線關(guān)開(kāi)口處具有收緊套，用以進(jìn)一步提升防水效能。
[0022]本實(shí)用新型的脈沖變壓器的初級(jí)與圖騰柱電路2連接，脈沖變壓器的次級(jí)與驅(qū)動(dòng)電路3連接。
[0023]本實(shí)用新型的脈沖產(chǎn)生電路I包括兩PWM控制信號(hào)輸出端:一第一控制信號(hào)輸出端、一第二控制信號(hào)輸出端。
[0024]本實(shí)用新型的圖騰柱電路2包括:一第一P溝道場(chǎng)效應(yīng)管21、一第二 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管22，一第一 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管23、一第二 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管24，第一 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管21、第一 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管23串接在一電源端、一接地端之間，第二P溝道場(chǎng)效應(yīng)管22、第二N溝道場(chǎng)效應(yīng)管24串接在電源端、接地端之間，第一P溝道場(chǎng)效應(yīng)管21的柵極、第一N溝道場(chǎng)效應(yīng)管23的柵極連接，第二 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管22的柵極、第二 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管24的柵極連接，第一控制信號(hào)輸出端連接在第一P溝道場(chǎng)效應(yīng)管21的柵極、第一N溝道場(chǎng)效應(yīng)管23的柵極之間，第二控制信號(hào)輸出端連接在第二 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管22的柵極、第二 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管24的柵極之間。
[0025]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中:本實(shí)用新型的脈沖產(chǎn)生電路可以由兩路HVM控制信號(hào):outA、outB構(gòu)成，outA、outB為高電平或低電平信號(hào)，即outA為高電平，outB為低電平時(shí)，第二 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管22、第一 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管23導(dǎo)通，第一 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管21、第二 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管24截止，此時(shí)第二 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管22、第一 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管23與脈沖變壓器形成通路，脈沖電壓加至脈沖變壓器初級(jí)，與初級(jí)同相位的次級(jí)得到開(kāi)通信號(hào)，與初級(jí)相反的次級(jí)得到截止信號(hào)。這部分的作用是匹配電壓與提高輸出驅(qū)動(dòng)能力，并且轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電平。然后通過(guò)脈沖變壓器傳輸與隔離。
[0026]本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)電路3包括:一第一輸入端、一第二輸入端、一第一輸出端、一第二輸出端，第一輸入端與第一輸出端連接，，第二輸入端與第二輸出端連接，一電容32串接在第一輸出端與第二輸出端之間；一二極管33連接在第二輸入端與第二輸出端之間，一第三N溝道場(chǎng)效應(yīng)管31并接在二極管33上，第三N溝道場(chǎng)效應(yīng)管31的柵極連接在第一輸入端、第二輸入端之間。
[0027]本實(shí)用新型的脈沖變壓器的初級(jí)分別連接在第一P溝道場(chǎng)效應(yīng)管21、第一 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管23之間，以及第二P溝道場(chǎng)效應(yīng)管22、第二N溝道場(chǎng)效應(yīng)管24之間。
[0028]本實(shí)用新型的脈沖變壓器的次級(jí)分別與第一輸入端、第二輸入端連接。
[0029]本實(shí)用新型的圖騰柱電路2、驅(qū)動(dòng)電路3均可以設(shè)有多個(gè)電阻。
[0030]圖4是本實(shí)用新型基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路的開(kāi)通過(guò)程的示意圖，請(qǐng)參見(jiàn)圖4，驅(qū)動(dòng)電路3與IGBT連接，驅(qū)動(dòng)電路3開(kāi)通IGBT包括:
[0031]第一時(shí)間段:對(duì)第三N溝道場(chǎng)效應(yīng)管31與IGBT柵極進(jìn)行充電，IGBT柵極電壓UGE小于門(mén)檻電壓，逐漸接近并達(dá)到門(mén)檻電壓，IGBT仍然保持關(guān)斷狀態(tài)，發(fā)射極電壓與第一輸出端電壓相同，集電極電壓UCE與第二輸出端電壓相同，此時(shí)IGBT無(wú)電流流過(guò)iC=0;
[0032]第二時(shí)間段:第三N溝道場(chǎng)效應(yīng)管31導(dǎo)通，通過(guò)電容32、第三N溝道場(chǎng)效應(yīng)管31與IGBT形成回路對(duì)IGBT進(jìn)行充電，IGBT工作在線性區(qū)，IGBT電流IC由柵極電壓uGE決定；由于IGBT電流上升，會(huì)在寄生電感上產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以u(píng)CE電壓降低；
[0033]第三時(shí)間段:在第二時(shí)間段負(fù)載電流全部轉(zhuǎn)入IGBT中，二極管33開(kāi)始進(jìn)入反向恢復(fù)階段;負(fù)載電流、二極管33恢復(fù)電流都流過(guò)IGBT，IGBT的電流會(huì)形成一個(gè)電流尖峰，uCE因二極管33壓降進(jìn)一步降低;在第三時(shí)間段，二極管33反向恢復(fù)過(guò)程結(jié)束，從第三時(shí)間段開(kāi)始IGBT從線性區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)；
[0034]第四時(shí)間段:還包括一米勒電容32，由于米勒電容32的影響，IGBT進(jìn)入米勒平臺(tái)，柵極電壓保持不變；由于IGBT集射極電壓的下降，柵極充電電流會(huì)有一小部分電流通過(guò)米勒電容32流出，當(dāng)柵極充電電流大小與通過(guò)米勒電容32流出電流相等時(shí)，柵極電壓便不會(huì)變化，IGBT進(jìn)入米勒平臺(tái)；
[0035]第五時(shí)間段:IGBT完全導(dǎo)通，IGBT電流等于負(fù)載電流，集射極電壓為飽和電壓。
[0036]圖5是本實(shí)用新型基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路的關(guān)斷過(guò)程的示意圖，請(qǐng)參見(jiàn)圖5，驅(qū)動(dòng)電路3關(guān)斷IGBT包括:
[0037]第一時(shí)間段:1GBT正常導(dǎo)通，IGBT集射極電壓為飽和電壓，IGBT流過(guò)電流為負(fù)載電流；
[0038]第二時(shí)間段:IGBT驅(qū)動(dòng)電流開(kāi)始關(guān)斷IGBT，柵極電壓開(kāi)始下降，但是IGBT的電流和集射極電壓均保持不變；
[0039]第三時(shí)間段:IGBT進(jìn)入米勒平臺(tái)，柵極電壓保持不變，IGBT開(kāi)始由飽和區(qū)進(jìn)入線性區(qū)，集射極電壓開(kāi)始迅速上升，電流保持不變；
[0040]第四時(shí)間段:IGBT結(jié)束米勒平臺(tái)，柵極電壓開(kāi)始下降，IGBT電流迅速下降，在線路的寄生電感上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，形成關(guān)斷尖峰；
[0041]第五時(shí)間段:IGBT柵極電壓低于門(mén)檻電壓，IGBT電流下降到一定值后開(kāi)始產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，IGBT集射極電壓恢復(fù)到母線電壓值；由于脈沖變壓器具有漏電感，漏電感與電容32并聯(lián)構(gòu)成諧振電路，使IGBT柵極下拉至負(fù)壓狀態(tài)，保證IGBT可靠關(guān)斷，IGBT電流完全降為零，IGBT完全關(guān)斷。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于，包括:一脈沖產(chǎn)生電路與一圖騰柱電路連接，所述圖騰柱電路與一驅(qū)動(dòng)電路連接，所述圖騰柱電路與所述驅(qū)動(dòng)電路之間連接有一脈沖變壓器;所述脈沖變壓器的初級(jí)與所述圖騰柱電路連接，所述脈沖變壓器的次級(jí)與所述驅(qū)動(dòng)電路連接;所述脈沖產(chǎn)生電路包括兩PWM控制信號(hào)輸出端:一第一控制信號(hào)輸出端、一第二控制信號(hào)輸出端;所述脈沖產(chǎn)生電路包括:一單片機(jī)，所述單片機(jī)連接一延時(shí)電路、一校準(zhǔn)電路，所述單片機(jī)還連接有一分頻電路、電子開(kāi)關(guān)電路、計(jì)數(shù)器芯片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于，所述圖騰柱電路包括:一第一 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管、一第二 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，一第一 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管、一第二 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，所述第一 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管、所述第一 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管串接在一電源端、一接地端之間，所述第二P溝道場(chǎng)效應(yīng)管、所述第二N溝道場(chǎng)效應(yīng)管串接在所述電源端、所述接地端之間，所述第一P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第一N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，所述第二P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第二 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，所述第一控制信號(hào)輸出端連接在所述第一 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第一 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極之間，所述第二控制信號(hào)輸出端連接在所述第二 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第二 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路包括:一第一輸入端、一第二輸入端、一第一輸出端、一第二輸出端，所述第一輸入端與所述第一輸出端連接，，所述第二輸入端與所述第二輸出端連接，一電容串接在所述第一輸出端與所述第二輸出端之間；一二極管連接在所述第二輸入端與所述第二輸出端之間，一第三N溝道場(chǎng)效應(yīng)管并接在所述二極管上，所述第三N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接在所述第一輸入端、所述第二輸入端之間。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于，所述脈沖變壓器的初級(jí)分別連接在所述第一P溝道場(chǎng)效應(yīng)管、所述第一N溝道場(chǎng)效應(yīng)管之間，以及所述第二P溝道場(chǎng)效應(yīng)管、所述第二 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管之間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于IGBT整形的驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于，所述脈沖變壓器的次級(jí)分別與第一輸入端、第二輸入端連接。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK205721210SQ201620342623
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】郭少朋
【申請(qǐng)人】上海滬通企業(yè)集團(tuán)有限公司