CN202917401U - 双稳态永磁开关驱动电路 - Google Patents

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韩玉玺
何剑平
颜睿
叶祖标
顾翼南
林中一
陈明洁
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Abstract

本实用新型涉及一种双稳态永磁开关驱动电路，包括由驱动芯片和***电路构成的IGBT驱动模块以及由绝缘栅双极型晶体管IGBT和二极管构成的不对称桥式输出模块，所述驱动模块对所述不对称桥式输出模块中的绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极进行栅极驱动，所述不对称桥式输出模块连接合闸线圈L1和分闸线圈L2，所述IGBT驱动模块通过所述不对称桥式输出模块控制所述合闸线圈L1和所述分闸线圈L2。本实用新型提供的双稳态永磁开关驱动电路主要用于双稳态永磁开关驱动器和控制器，输出模块采用不对称桥式输出方式，电路结构简单、可靠性高等优点，并且可以很方便的改为单稳态结构。

Description

双稳态永磁开关驱动电路
技术领域
本实用新型涉及一种双稳态永磁开关驱动电路，可广泛应用于永磁开关或其他电感负载的驱动控制。 
背景技术
永磁真空断路器作为新兴的开关设备得到了广泛的应用，分单稳态（单线圈）和双稳态（双线圈）两种，这是一种应用电磁原理进行操作的开关设备，需要专用的控制器（或驱动器）进行控制，控制器的质量直接影响永磁开关的性能和可靠性，如果控制器发生损坏和故障，会导致开关设备整体故障，无法进行合分闸操作，从而引起电网故障，甚至危害电网安全和稳定，所以永磁开关控制器的可靠性不容忽视，需要我们重视其可靠性和安全性。 
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种采用不对称桥式输出方式驱动电路，续流时间短，不需要切换，而且续流产生的能量还可以对电容器进行充电的双稳态永磁开关驱动电路。 
按照本实用新型提供的一种双稳态永磁开关驱动电路采用的主要技术方案为：包括由驱动芯片和***电路构成的IGBT驱动模块以及由绝缘栅双极型晶体管IGBT和二极管构成的不对称桥式输出模块，所述驱动模块对所述不对称桥式输出模块中的绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极进行栅极驱动，所述不对称桥式输出模块连接合闸线圈L1和分闸线圈L2，所述IGBT驱动模块通过所述不对称桥式输出模块控制所述合闸线圈L1和所述分闸线圈L2。 
本实用新型提供的双稳态永磁开关驱动电路还可具有如下附属技术特征： 
所述不对称桥式输出模块采用IGBT和二极管组成的不对称桥式输出方式，在所述不对称桥式输出模块上连接有一储能电容C1,在合闸或分闸操作时，不对称桥式输出模块中绝缘栅双极型晶体管IGBT导通，储能电容C1对合闸线圈L1或分闸线圈L2进行放电，合分闸结束后，所述不对称桥式输出模块中二极管导通，所述合闸线圈L1或分闸线圈L2对所述储能电容C1进行充电，完成线圈的续流。 
所述不对称桥式输出模块包括合闸控制输出单元和分闸控制输出单元，所述合闸控制输出单元由相互连接的绝缘栅双极型晶体管IGBT Q2、Q4和二极管D4、D5构成桥式电路，所述分闸控制输出单元由相互连接绝缘栅双极型晶体管IGBT Q1、Q3和二极管D3、D6构成桥式电路，所述合闸控制输出单元与所述合闸线圈L1相连接，所述分闸控制输出单元与所述分闸线圈L2相连接。 
所述驱动模块包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元由相互连接的集成芯片U1及其***电路构成，所述第二驱动单元由相互连接的集成芯片U2及其***电路构成。 
控制模块的H+和EN引脚均与所述U1相连接，所述控制模块的EN和F+引脚均与所述集成芯片U2相连接，所述集成芯片U1的HO引脚与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT Q2相连接，LO引脚与所述绝缘栅双极型晶体管IGBTQ3相连接，所述集成芯片U2的HO引脚与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT Q1相连接，LO引脚与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT Q4相连接。 
采用本实用新型提供的双稳态永磁开关驱动电路带来的有益效果为：本实用新型采用不对称桥式驱动电路，续流时间短，没有过电压， 不需要切换，而且续流产生的能量还可以对电容器进行充电，明显提高驱动部分的可靠性和整机能源利用效率。 
附图说明
图1为本实用新型的电路图。 
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步的详述： 
如图1所示，按照本实用新型提供的双稳态永磁开关驱动电路的实施例，包括由驱动芯片和***电路构成的IGBT驱动模块2以及由绝缘栅双极型晶体管IGBT和二极管构成的不对称桥式输出模块3，所述IGBT驱动模块2通过一控制模块1进行控制，所述驱动模块2对所述不对称桥式输出模块3中的绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极进行栅极驱动，所述不对称桥式输出模块3连接合闸线圈L1和分闸线圈L2，所述控制模块通过所述不对称桥式输出模块控制所述合闸线圈L1和所述分闸线圈L2。本实用新型采用不对称桥式驱动电路，没有过电压，不需要切换，明显提高驱动部分的可靠性和整机能源利用效率。 
参见图1，按照本实用新型提供的用于双稳态永磁开关驱动电路的实施例，所述不对称桥式输出模块采用IGBT和二极管组成的不对称桥式输出方式，不同于传统由四个相同的IGBT组成的对称桥式电路，在所述不对称桥式输出模块上连接有一储能电容C1,在合闸或分闸操作时，不对称桥式输出模块中绝缘栅双极型晶体管IGBT导通，储能电容C1对合闸线圈L1或分闸线圈L2进行放电，合分闸结束后，不对称桥式输出模块中二极管导通，所述合闸线圈L1或分闸线圈L2对所述储能电容C1进行充电，完成线圈的续流。本实用新型采用不对称桥式电路，可以在对所述储能电容器C1进行充电，明显提高驱动部分的可靠性和整机能源利用效率。 
参见图1，按照本实用新型提供的用于双稳态永磁开关驱动电路的实施例，所述不对称桥式输出模块包括合闸控制输出单元和分闸控制输出单元，所述合闸控制输出单元由相互连接的绝缘栅双极型晶体管IGBT Q2、Q4和二极管D4、D5构成桥式电路，所述分闸控制输出单元由相互连接绝缘栅双极型晶体管IGBT Q1、Q3和二极管D3、D6构成桥式电路，所述合闸控制输出单元与所述合闸线圈L1相连接，所述分闸控制输出单元与所述分闸线圈L2相连接。 
参见图1，按照本实用新型提供的用于双稳态永磁开关驱动电路的实施例，所述驱动模块2包括第一驱动单元21和第二驱动单元22，所述第一驱动单元21由相互连接的集成芯片U1及电阻R1、R3、R5、R7、R9、二极管D1、电解电容C2，所述第二驱动单元22由相互连接的集成芯片U2及电阻R2、R4、R6、R8、R10、二极管D2、电解电容C3。桥式输出模块3由IGBTQ1-Q4和二极管D3-D6构成的两个桥式电路分别实现控制合闸线圈L1和分闸线圈L2。 
参见图1，按照本实用新型提供的用于双稳态永磁开关驱动电路的实施例，所述控制模块1的H+和EN引脚均与所述集成芯片U1相连接，所述控制模块1的EN和F+引脚均与所述集成芯片U2相连接，所述集成芯片U1的HO引脚与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT Q2相连接，LO引脚与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT Q3相连接，所述集成芯片U2的HO引脚与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT Q1相连接，LO引脚与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT Q4相连接。 
工作原理: 
控制模块通过H+、F+和EN三个控制信号与IGBT驱动电路相连接，合闸操作时，控制模块的H+和EN输出高电平，F+输出低电平，集成芯片U1的HO输出引脚和U2的LO输出引脚分别输出驱动电压至Q2和Q4，此时Q2和 Q4两个IGBT导通，储能电容器C1的电压UC加载至合闸线圈L1上，合闸线圈L1有电流流过，合闸控制结束后，所述控制模块的H+、F+和EN引脚均输出低电平，此时的IGBTQ2和Q4截止，切断合闸电流的回路，由于合闸线圈L1属于感性负载，在电流变化时会产生感应电压，当此电压超过电容器电压UC时，合闸线圈L1的电流会经由D4和D5对储能电容器C1进行充电完成续流过程，在续流同时实现了能量回收，续流时合闸线圈L1两端的电压等于电容器电压UC，输出电流峰值为几十安培，续流时输出的功率非常大，可以在很短的时间内完成续流。合闸操作时会在分闸线圈感应出电压，此电压低于电容器的电压UC，D3、D6截止，不会形成电流回路，因此对合闸没有影响。分闸操作原理同合闸操作一样，在此不再赘述。 

Claims (5)

1.一种双稳态永磁开关驱动电路，包括由驱动芯片和***电路构成的IGBT驱动模块以及由绝缘栅双极型晶体管IGBT和二极管构成的不对称桥式输出模块，其特征在于：所述驱动模块对所述不对称桥式输出模块中的绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极进行栅极驱动，所述不对称桥式输出模块连接合闸线圈L1和分闸线圈L2，所述IGBT驱动模块通过所述不对称桥式输出模块控制所述合闸线圈L1和所述分闸线圈L2。 
2.根据权利要求1所述的双稳态永磁开关驱动电路，其特征在于：所述不对称桥式输出模块采用IGBT和二极管组成的不对称桥式输出方式，在所述不对称桥式输出模块上连接有一储能电容C1,在合闸或分闸操作时，不对称桥式输出模块中绝缘栅双极型晶体管IGBT导通，储能电容C1对合闸线圈L1或分闸线圈L2进行放电，合分闸结束后，所述不对称桥式输出模块中二极管导通，所述合闸线圈L1或分闸线圈L2对所述储能电容C1进行充电，完成线圈的续流。 
3.根据权利要求2所述的双稳态永磁开关驱动电路，其特征在于：所述不对称桥式输出模块包括合闸控制输出单元和分闸控制输出单元，所述合闸控制输出单元由相互连接的绝缘栅双极型晶体管IGBT Q2、Q4和二极管D4、D5构成桥式电路，所述分闸控制输出单元由相互连接绝缘栅双极型晶体管IGBT Q1、Q3和二极管D3、D6构成桥式电路，所述合闸控制输出单元与所述合闸线圈L1相连接，所述分闸控制输出单元与所述分闸线圈L2相连接。 
4.根据权利要求3所述的双稳态永磁开关驱动电路，其特征在于：所述驱动模块包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元由相互连接的集成芯片U1及其***电路构成，所述第二驱动单元由相互连接的集成芯片U2及其***电路构成。 
5.根据权利要求4所述的双稳态永磁开关驱动电路，其特征在于：控制模块的H+和EN引脚均与所述集成芯片U1相连接，所述控制模块的EN和F+引脚均与所述集成芯片U2相连接，所述集成芯片U1的HO引脚与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT Q2相连接，LO引脚与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT Q3相连接，所述集成芯片U2的HO引脚与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT Q1相连接，LO引脚与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT Q4相连接。 
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