CN106329894A - Igbt驱动模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动模块，属于电力电子器件技术领域。该IGBT驱动模块包括：脉冲电路、故障保护电路、门极驱动电路和电源电路，所述脉冲电路、故障保护电路、门极驱动电路和电源电路设置在所述IGBT驱动模块本体上。本发明提供的IGBT驱动模块，降低了其他***电路对脉冲电路的干扰，从而提高了电磁兼容性。

Description

IGBT驱动模块

技术领域

本发明涉及电力电子器件技术领域，尤其涉及一种IGBT驱动模块。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)是第三代电力电子器件，具有低导通压降和高输入阻抗的特点，且广泛应用于小体积、高效率的变频电源，电机调速、UPS及逆变焊机中。

IGBT驱动模块作为工业应用中的关键技术，可以实现对IGBT的驱动和保护。对于不同型号的IGBT驱动模块，若要实现对IGBT驱动模块的隔离、互锁和死区调整功能，只需要在该IGBT驱动模块外部搭建脉冲电路，从而通过该脉冲电路实现对该IGBT驱动模块的隔离、互锁和死区调整功能。

但是，现有技术中，在IGBT驱动模块外部搭建的脉冲电路容易受到其他***电路的影响，使得电磁兼容性较差。

发明内容

本发明提供一种绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动模块，以降低其他***电路对脉冲电路的干扰，从而提高电磁兼容性。

本发明实施例提供一种绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动模块，包括：

脉冲电路、故障保护电路、门极驱动电路和电源电路，所述脉冲电路、故障保护电路、门极驱动电路和电源电路设置在所述IGBT驱动模块本体上。

在本发明一实施例中，所述电源电路分别与所述脉冲电路、所述故障保护电路和所述门极驱动电路连接，用于向所述脉冲电路、所述故障保护电路和所述门极驱动电路供电；

所述脉冲电路与所述门极驱动电路连接，用于将对输入的第一脉冲宽度调制PWM脉冲信号进行隔离、互锁及死区调整处理，得到第二PWM脉冲信号，并将所述第二PWM脉冲信号输入至所述门极驱动电路；

所述门极驱动电路与所述故障保护电路连接，用于对所述第二PWM脉冲信号进行电压控制和功率驱动处理，得到第三PWM脉冲信号，并将所述第三PWM脉冲信号输入至所述故障保护电路；

所述故障保护电路与所述脉冲电路连接，所述故障保护电路用于对所述第三PWM脉冲信号的电流进行脉冲保护，并根据所述第三PWM脉冲信号的电流值确定所述脉冲电路是否故障。

在本发明一实施例中，所述脉冲电路包含上半桥电路和下半桥电路；

所述上半桥电路和所述下半桥电路均包括：二极管、电阻、第一电容及第二电容，所述二极管的输出端与所述电阻的第一端连接，所述二极管的输入端分别所述电阻的第二端、所述第一电容的第一端及所述第二电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第二端连接。

在本发明一实施例中，所述上半桥电路和所述下半桥电路均还包括：

非门、第一集成子电路及第二集成子电路，所述非门的第一端与所述二极管的输出端连接，所述第一集成子电路的第一端与所述二极管的输入端连接，所述第一集成子电路的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二集成子电路的第一端与所述非门的第二端连接。

在本发明一实施例中，所述上半桥电路和所述下半桥电路均还包括：

光耦，所述光耦用于对输入的所述第一PWM脉冲信号进行隔离。

本发明实施例提供的IGBT驱动模块，包括：脉冲电路、故障保护电路、门极驱动电路和电源电路，脉冲电路、故障保护电路、门极驱动电路和电源电路设置在IGBT驱动模块本体上。由此可见，本发明提供的IGBT驱动模块通过将脉冲电路设置在IGBT驱动模块本体上，而不是设置在IGBT驱动模块的***，从而降低其他***电路对脉冲电路的干扰，提高了电磁兼容性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明IGBT驱动模块实施例一的结构示意图；

图2为本发明IGBT驱动模块实施例二的结构示意图；

图3为本发明IGBT驱动模块的电源电路的结构示意图；

图4为本发明IGBT驱动模块的脉冲电路的结构示意图；

图5为本发明IGBT驱动模块的门极驱动电路的结构示意图；

图6为本发明IGBT驱动模块的故障保护电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

图1为本发明实施例提供的绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动模块，请参见图1所示，该IGBT驱动模块包括：

脉冲电路、故障保护电路、门极驱动电路和电源电路，脉冲电路、故障保护电路、门极驱动电路和电源电路设置在IGBT驱动模块本体上。

其中，IGBT驱动模块本体是指未包括IGBT驱动模块的驱动板，可以将该IGBT驱动模块设置在IGBT驱动模块本体上。

本发明实施例提供的IGBT驱动模块，包括：脉冲电路、故障保护电路、门极驱动电路和电源电路，脉冲电路、故障保护电路、门极驱动电路和电源电路设置在IGBT驱动模块本体上。由此可见，本发明提供的IGBT驱动模块通过将脉冲电路设置在IGBT驱动模块本体上，而不是设置在IGBT驱动模块的***，从而降低其他***电路对脉冲电路的干扰，提高了电磁兼容性。

基于图1对应的实施例，在图1对应的实施例的基础上，进一步地，本发明实施例还提供另一种IGBT驱动模块10，请参见图2所示，该IGBT驱动模块10还包括：

其中，电源电路104分别与脉冲电路101、故障保护电路102和门极驱动电路103连接，用于向脉冲电路101、故障保护电路102和门极驱动电路103供电。

示例的，在本发明实施例中，如图3所示，图3为本发明IGBT驱动模块10的电源电路104的结构示意图，当然，本发明只是以图3为例进行说明，并不代表本发明仅限于此。电源电路104的原边可以采用有源嵌位正激电路，通过采用该有源嵌位正激电路，可以有效地解决磁芯复位的问题，副边可以采用双电源板桥供电电路。

脉冲电路101与门极驱动电路103连接，用于将对输入的第一脉冲宽度调制PWM脉冲信号进行隔离、互锁及死区调整处理，得到第二PWM脉冲信号，并将第二PWM脉冲信号输入至门极驱动电路103。

可选的，在本发明实施例中，如图4所示，图4为本发明IGBT驱动模块10的脉冲电路101的结构示意图，当然，本发明只是以图4为例进行说明，并不代表本发明仅限于此。脉冲电路101包含上半桥电路和下半桥电路；其中，上半桥电路和下半桥电路均包括死区调整子电路1011，其中，死区调整子电路1011包括：二极管、电阻、第一电容及第二电容，二极管的输出端与电阻的第一端连接，二极管的输入端分别电阻的第二端、第一电容的第一端及第二电容的第一端连接，第一电容的第二端与第二电容的第二端连接。

可选的，上半桥电路和下半桥电路均还包括互锁子电路1012，其中，互锁子电路1012包括：

非门、第一集成子电路及第二集成子电路，非门的第一端与二极管的输出端连接，第一集成子电路的第一端与二极管的输入端连接，第一集成子电路的第二端与第二电容的第一端连接，第二集成子电路的第一端与非门的第二端连接。

可选的，上半桥电路和下半桥电路均还包括隔离子电路1013，其中，隔离子电路包括1013：

光耦，光耦用于对输入的第一PWM脉冲信号进行隔离。

示例的，该光耦可以为高速光耦，其最高功率可以达到20KHz。通过在脉冲电路101中设置该高速光耦，从而实现对输入的第一PWM脉冲信号的隔离。

门极驱动电路103与故障保护电路102连接，用于对第二PWM脉冲信号进行电压控制和功率驱动处理，得到第三PWM脉冲信号，并将第三PWM脉冲信号输入至故障保护电路102。

示例的，在本发明实施例中，如图5所示，图5为本发明IGBT驱动模块10的门极驱动电路103的结构示意图，当然，本发明只是以图5为例进行说明，并不代表本发明仅限于此。门极驱动电路103可以通过在IGBT驱动模块10的栅极和基极之间加正向电压和负向电压，从而对第二PWM脉冲信号进行电压控制和功率驱动处理。该门极驱动电路103可以采用推挽式输出方式，降低该门极驱动电路103输出阻抗的同时，也可以产生正15V电压和负15负电压，保证IGBT驱动模块10的接通与断开。

故障保护电路102与脉冲电路101连接，故障保护电路102用于对第三PWM脉冲信号的电流进行脉冲保护，并根据第三PWM脉冲信号的电流值确定脉冲电路101是否故障。

示例的，在本发明实施例中，如图6所示，图6为本发明IGBT驱动模块10的故障保护电路102的结构示意图，当然，本发明只是以图6为例进行说明，并不代表本发明仅限于此。故障保护电路102在根据第三PWM脉冲信号的电流值确定脉冲电路101是否故障时，可以设置一个预设阈值，并将接收到的第三PWM脉冲信号的电流值与预设阈值进行比较，若该第三PWM脉冲信号的电流值大于或等于该预设阈值，则确定脉冲电路101故障，此时先降低栅极电压，并输出保护信号，待判断确定保护后，执行一个完成的保护周期，该保护周期可以为1S，在1S之后，自动复位。相反的，若该第三PWM脉冲信号的电流值小于该预设阈值，则确定脉冲电路101正常。其中，预设阈值可以为10V，也可以为9V，当然，也可以为11V，具体可以根据需要进行设置，本发明实施例只是以预设阈值为10V为例进行说明，但并不代表本发明的预设阈值仅限于此。

在本发明实施例提供的IGBT驱动模块10，在接收到第一PWM脉冲信号之后，该第一PWM脉冲信号先经过该IGBT驱动模块10中的脉冲电路101，脉冲电路101对第一PWM脉冲信号进行隔离、互锁及死区调整处理，从而得到第二PWM脉冲信号，并将第二PWM脉冲信号输入至门极驱动电路103；门极驱动电路103在接收到该第二PWM脉冲信号之后，通过对第二PWM脉冲信号进行电压控制和功率驱动处理，从而得到第三PWM脉冲信号，并将第三PWM脉冲信号输入至故障保护电路102；故障保护电路102在接收到该第三PWM脉冲信号之后，通过对该第三PWM脉冲信号的电流进行脉冲保护，并根据第三PWM脉冲信号的电流值与预设阈值进行比较，从而确定脉冲电路101是否故障，若确定脉冲电路101故障，则通过先降低栅极电压，并输出保护信号，待判断确定保护后，执行一个完成的保护周期，该保护周期可以为1S，在1S之后，自动复位，从而保证IGBT驱动模块10导通。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动模块，其特征在于，包括：

脉冲电路、故障保护电路、门极驱动电路和电源电路，所述脉冲电路、故障保护电路、门极驱动电路和电源电路设置在所述IGBT驱动模块本体上。

2.根据权利要求1所述的驱动模块，其特征在于，所述电源电路分别与所述脉冲电路、所述故障保护电路和所述门极驱动电路连接，用于向所述脉冲电路、所述故障保护电路和所述门极驱动电路供电；

所述脉冲电路与所述门极驱动电路连接，用于将对输入的第一脉冲宽度调制PWM脉冲信号进行隔离、互锁及死区调整处理，得到第二PWM脉冲信号，并将所述第二PWM脉冲信号输入至所述门极驱动电路；

所述门极驱动电路与所述故障保护电路连接，用于对所述第二PWM脉冲信号进行电压控制和功率驱动处理，得到第三PWM脉冲信号，并将所述第三PWM脉冲信号输入至所述故障保护电路；

所述故障保护电路与所述脉冲电路连接，所述故障保护电路用于对所述第三PWM脉冲信号的电流进行脉冲保护，并根据所述第三PWM脉冲信号的电流值确定所述脉冲电路是否故障。

3.根据权利要求2所述的驱动模块，其特征在于，所述脉冲电路包含上半桥电路和下半桥电路；

所述上半桥电路和所述下半桥电路均包括：二极管、电阻、第一电容及第二电容，所述二极管的输出端与所述电阻的第一端连接，所述二极管的输入端分别所述电阻的第二端、所述第一电容的第一端及所述第二电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第二端连接。

4.根据权利要求3所述的驱动模块，其特征在于，所述上半桥电路和所述下半桥电路均还包括：

非门、第一集成子电路及第二集成子电路，所述非门的第一端与所述二极管的输出端连接，所述第一集成子电路的第一端与所述二极管的输入端连接，所述第一集成子电路的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二集成子电路的第一端与所述非门的第二端连接。

5.根据权利要求4所述的驱动模块，其特征在于，所述上半桥电路和所述下半桥电路均还包括：

光耦，所述光耦用于对输入的所述第一PWM脉冲信号进行隔离。