CN206727977U - Igbt驱动控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种IGBT驱动控制电路，IGBT驱动控制电路设置在控制板与IGBT模块之间，包括驱动电路、PWM控制电路、驱动电源电路和故障检测电路；PWM控制电路的信号输入端与控制板连接，PWM控制电路的方波信号输出端分别与驱动电路的第一输入端和故障检测电路的第一输入端连接；驱动电源电路的电压输入端接控制板上外接电源，驱动电源电路的电压信号输出端与驱动电路的第二输入端连接；驱动电路的输出端与IGBT模块的输入端连接；故障检测电路的第二输入端与IGBT模块的反馈输出端连接，故障检测电路的输出端与控制板连接。本实用新型电路原理简单，IGBT的导通或关断精准；且驱动电路平衡稳定，电路数据测量快速准确，采用硬件电路即可实现的IGBT模块的驱动控制。

Description

IGBT驱动控制电路

技术领域

本实用新型属于风力发电机组变频器IGBT驱动技术领域，具体涉及一种IGBT驱动控制电路。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Tran硅stor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，广泛应用在交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等多个领域。

实际应用中，通常需要控制板通过驱动电路来控制IGBT模块，让IGBT模块安全可靠地工作非常重要，和整个电力电子***的性能息息相关。但目前IGBT驱动技术存在较多缺陷，主要是由于驱动电路设计不合理，存在以下不足：1、对于IGBT短路检测有较长时间的检测死区；2、IGBT模块导通或关断的时间设置不合理；3、故障检测慢，信号传输延时长。由于IGBT驱动技术存在上述不足，会出现IGBT模块的导通或关断不准确、驱动电流失衡、稳定性差等现象，严重情况下甚至会导致IGBT炸裂，损坏电路，威胁到人身安全。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型解决的技术问题是，如何设计一种能够解决IGBT导通或关断不准确、驱动电流失衡、驱动稳定性差等问题的IGBT驱动控制电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种IGBT驱动控制电路，所述IGBT驱动控制电路用于设置在控制板与IGBT模块之间，包括驱动电路、PWM控制电路、驱动电源电路和故障检测电路；PWM控制电路的控制信号输入端用于与控制板输出端连接，PWM控制电路的方波信号输出端分别与驱动电路的第一输入端和故障检测电路的第一输入端连接；驱动电源电路的电压输入端用于与控制板外接电源连接，驱动电源电路的电压信号输出端与驱动电路的第二输入端连接；驱动电路的输出端用于与IGBT模块的输入端连接；故障检测电路的第二输入端用于与IGBT模块的反馈输出端连接，故障检测电路的输出端用于与控制板的故障检测输入端连接。

上述IGBT驱动控制电路中，IGBT驱动控制电路设置在控制板和IGBT模块之间；控制板将控制信号传输到PWM控制电路，PWM控制电路将接收的控制信号转换为方波信号A并将方波信号A传输到驱动电路和故障检测电路；控制板将外接电源提供的电源信号传输到驱动电源电路，驱动电源电路将电压信号B传输到驱动电路；驱动电路将方波信号A和电压信号B作为输入信号，输出PWM信号C；IGBT模块接收驱动电路传输的PWM信号C并将反馈信号传输到故障检测电路，故障检测电路将方波信号A和反馈信号作为输入信号，故障检测电路将故障信号Z传输给控制板，实现闭环控制。保证IGBT驱动电路的正常运行，保护IGBT模块实现正常的开通、关断过程。

进一步地，上述IGBT驱动控制电路中，所述PWM控制电路包括连接器X1、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R33、电阻R34、快恢复二极管Q20、三极管Q21、二极管D1、稳压二极管D17、光电耦合器U2、场效应管Q12和场效应管Q13；连接器X1与三极管Q21的基极连接，三极管Q21的基极经电阻R34接地，三极管Q21的基极经快恢复二极管Q20接地；二极管D1的正极与电源VCC连接，二极管D1的负极与三极管Q21的集电极连接；三极管Q21的发射极经电阻R33接稳压二极管D17的负极；稳压二极管D17的正极接光电耦合器U2的信号输入端，稳压二极管D17的正极经电阻R27接地，稳压二极管D17的正极接快恢复二极管Q20的中间引脚；光电耦合器U2的供电端与电源VCC1连接，光电耦合器U2的供电端与场效应管Q12的漏极连接；光电耦合器U2的信号输出端与场效应管Q12的栅极连接，光电耦合器U2的信号输出端与场效应管Q13的栅极连接；场效应管Q12的源极依次经电阻R26和电阻R25后接场效应管Q13的漏极；场效应管Q13的源极接地；三极管Q21的基极作为PWM控制电路的控制信号输入端，电阻R26和电阻R25间的节点作为PWM控制电路的方波信号输出端。

上述电路中，电阻R26和电阻R25间的节点接驱动电路中的电阻R24，电阻R26和电阻R25间的节点接故障检测电路中场效应管Q14的栅极、场效应管Q15的栅极；通过光电耦合器U2，可以将控制板发出的控制信号进行电气隔离，对控制信号快速反应，为驱动电路和故障检测电路提供方波信号A；连接器X1用于连接PWM控制电路和控制板，连接器为常规技术，不做赘述；通过光电耦合器U2，可以使得场效应管Q12和场效应管Q13交替导通和关断，从而经电阻R25和电阻R26间的公共节点输出方波信号A。

进一步地，上述IGBT驱动控制电路中，所述驱动电源电路包括单稳态芯片U1、变压器T1、连接器X2、电阻R12、电阻R14、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电容C3、电容C4、电容C9、电容C10、电容C14、电容C16、电容C18、电容C19、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q18、三极管Q19、快恢复二极管Q4、快恢复二极管Q16、快恢复二极管Q17、稳压二极管D8、稳压二极管D10、稳压二极管D11、稳压二极管D13、稳压二极管D14、稳压二极管D15、稳压二极管D16；单稳态芯片U1的控制输入端同时接连接器X1和电源VCC，单稳态芯片U1的控制输入端经电容C3接地，单稳态芯片U1的控制输入端经电容C4接地；单稳态芯片U1的输出端分别接三极管Q2的基极和三极管Q19的基极，单稳态芯片U1的反相输出端分别接三极管Q1的基极和三极管Q18的基极；三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极接电源VCC；三极管Q2的发射极接三极管Q19的发射极，三极管Q1的发射极接三极管Q18的发射极；三极管Q2的发射极和三极管Q19的发射极间的节点接变压器T1初级线圈的二脚，三极管Q1的发射极和三极管Q18的发射极间的节点经C18接变压器T1初级线圈的一脚；三极管Q18的集电极和三极管Q19集电极分别经电阻R29接地，三极管Q18的集电极和三极管Q19集电极分别经电阻R30接地，三极管Q18的集电极和三极管Q19集电极分别经电阻R31接地，三极管Q18的集电极和三极管Q19集电极分别经电容C19接地；变压器T1次级线圈的三脚接快恢复二极管Q16的一脚，变压器T1次级线圈的四脚接快恢复二极管Q16的二脚；变压器T1次级线圈的四脚接快恢复二极管Q17的中间引脚，变压器T1次级线圈的三脚接快恢复二极管Q4的中间引脚；快恢复二极管Q17的一脚接快恢复二极管Q4的一脚，快恢复二极管Q17的一脚和快恢复二极管Q4的1脚间的节点接地；快恢复二极管Q17的二脚和快恢复二极管Q4的二脚接电源VCC2；快恢复二极管Q17的一脚和快恢复二极管Q4的一脚间的节点与快恢复二极管Q17的二脚和快恢复二极管Q4的二脚间的节点间依次正向连接有稳压二极管D8、稳压二极管D11、稳压二极管D10、稳压二极管D13、稳压二极管D14、稳压二极管D15和稳压二极管D16；稳压二极管D16的负极和稳压二极管D8的正极间依次正向连接有电容C9和电容C10，稳压二极管D16的负极和稳压二极管D8的正极间依次连接有电阻R12和电阻R14，稳压二极管D16的负极和稳压二极管D8的正极间依次连接有电容C16和电容C14；电容C9和电容C10间的节点、电阻R12和电阻R14间的节点和电容C16和电容C14间的节点相互连接且均与连接器X2连接；单稳态芯片U1的控制输入端作为驱动电源电路的电压输入端，快恢复二极管Q17的一脚和二脚间的电压作为驱动电源电路的电压信号输出端。

上述电路中，单稳态芯片U1的稳态控制输入端与连接器X1连接，故障检测电路中的R18和R19间的节点接快恢复二极管Q16的三脚；稳压二极管D2的负极接电源VCC2，稳压二极管D2的负极经电容C17接地，稳压二极管D2的负极经电容C8接稳压二极管D2的正极；稳压二极管D2的正极经电容C11接地，稳压二极管D2的正极经电容C17接地，稳压二极管D2的正极接电源VCC1。驱动电源电路通过变压器、稳压二极管等元器件实现对驱动电路的稳定供应。

进一步地，上述IGBT驱动控制电路中，所述驱动电路包括双硅N/P沟道MOSFET芯片U3、电阻R10、电阻R16、电阻R17、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R24、二极管D3、二极管D5、二极管D12、稳压二极管D4、三极管Q9、三极管Q10、电容C15；电阻R24接三极管Q9的基极，电阻R24接三极管Q10的基极；三极管Q10的集电极接电源VCC1，三极管Q10发射极接三极管Q9的发射极，三极管Q9的集电极接地；三极管Q10的发射极和三极管Q9的发射极间的节点依次正向经稳压二极管D4和二极管D3后接双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道栅极，三极管Q10的发射极和三极管Q9的发射极间的节点依次经电容C15和电阻R16后接双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道栅极，三极管Q10的发射极和三极管Q9的发射极间的节点反向经二极管D5接双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道栅极，三极管Q10的发射极和三极管Q9的发射极间的节点经电阻R17接双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道栅极，三极管Q10的发射极和三极管Q9的发射极间的节点依次经电阻R17和电阻R20接地；电容C15和电阻R16间的节点与稳压二极管D4和二极管D3间的节点连接；双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道栅极经电阻R10接电源VCC2；双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道源极接电源VCC2，双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道漏极依次经电阻R21和电阻R22接N沟道漏极，且P沟道漏极经电阻R21接连接器X2，N沟道漏极经电阻R22接连接器X2；电阻R21和电阻R22间的节点正向经二极管D12接电源VCC2；双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道源极接连接器X2；三极管Q9的基极和三极管Q10的基极间的节点作为驱动电路的第一输入端，双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道栅极作为驱动电路的第二输入端，电阻R21和电阻R22间的节点和双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道源极作为驱动电路的输出端。

上述电路中，双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道源极接场效应管Q7的漏极，双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道源极经电阻R6后分别接场效应管Q7的源极和场效应管Q5的源极；场效应管Q7的栅极接场效应管Q5的漏极，场效应管Q7的栅极和场效应管Q5的漏极间的节点经电阻R4接电源VCC1；场效应管Q5的栅极接场效应管Q14的漏极；场效应管Q5的源极依次正向经二极管D9和二极管D12后接电源VCC2；场效应管Q5的源极正向经二极管D9后接分别双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道漏极和P沟道漏极间。驱动电路是将PWM控制电路输出的方波信号通过双硅N/P沟道MOSFET芯片等核心器件实现PWM信号的产生，并将产生的PWM信号传递给IGBT模块，控制IGBT模块的开通、关断过程。

进一步地，上述IGBT驱动控制电路中，所述故障检测电路包括电容C5、电容C6、电容C12、电容C13、电阻R3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R11、电阻R13、电阻R15、电阻R18、电阻R19、三极管Q3、三极管Q6、三极管Q8、三极管Q22、快恢复二极管Q11、稳压二极管D6、稳压二极管D7、场效应管Q14和场效应管Q15；稳压二极管D6的负极接电阻R24，稳压二极管D6的正极接三极管Q6的集电极，稳压二极管D6的正极分别经电容C6和电阻R7后接场效应管Q14的漏极；电阻R25和电阻R26间的节点分别接场效应管Q14的栅极和场效应管Q15的栅极；场效应管Q14的源极和场效应管Q15的源极均接地，场效应管Q14的漏极依次经电阻R11和电阻R15后接场效应管Q15的漏极；电阻R11和电阻R15间的节点经电容C13接地，电阻R11和电阻R15间的节点经电阻R13接地，电阻R11和电阻R15间的节点接稳压二极管D7的正极；稳压二极管D7的负极接快恢复二极管Q11的二脚，快恢复二极管Q11的一脚接地，快恢复二极管Q11的三脚接连接器X2；电阻R11和电阻R15间的节点接三极管Q8的基极，电阻R11和电阻R15间的节点经电容C12接三极管Q6的发射极；三极管Q8的基极经电容C12接电源VCC1；三极管Q6的基极经电阻R8接电源VCC1，经电阻R9接三极管Q8的集电极；三极管Q8的发射极接三极管Q3的基极，经电阻R3接地；三极管Q3的发射极经电阻R3接三极管Q3的基极；三极管Q3的集电极经电阻R19接快恢复二极管Q16的三脚，三极管Q3的集电极依次经电容C5和电阻R18接快恢复二极管Q16的三脚；三极管Q22的集电极经电阻R32接电阻R31；场效应管Q14的栅极和场效应管Q15的栅极间的节点作为故障检测电路的故障检测电路的第一输入端，快恢复二极管Q11的三脚作为故障检测电路的第二输入端，三极管Q22的集电极作为故障检测电路的输出端。

上述电路中，场效应管Q14的漏极接Q5的栅极；三极管Q22的基极经电阻R32接电阻R31，三极管Q22的基极经电容C20接地，三极管Q22的基极经电容C20接三极管Q22的发射极，三极管Q22的基极依次经电容C20和电容C2接三极管Q22的集电极；三极管Q22的集电极经电阻R2接电源VCC，三极管Q22的集电极接连接器X1。故障检测电路是对IGBT模块的反馈信号进行检测，将方波信号和反馈信号作为输入，将检测出来的故障信号传递给控制板，实现闭环控制，保护IGBT模块。

本实用新型电路结构简单，具有精确控制IGBT的导通或关断、驱动电路平衡稳定、电路数据测量快速准确等优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例中IGBT驱动控制电路的原理框图；

图2为本实用新型实施例中PWM控制电路电路图；

图3为本实用新型实施例中驱动电源电路电路图；

图4为本实用新型实施例中驱动电路电路图；

图5为本实用新型实施例中故障检测电路电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

最优实施例，

参照图1，一种IGBT驱动控制电路，所述IGBT驱动控制电路用于设置在控制板与IGBT模块之间，包括驱动电路、PWM控制电路、驱动电源电路和故障检测电路；PWM控制电路的控制信号输入端用于与控制板输出端连接，PWM控制电路的方波信号A输出端分别与驱动电路的第一输入端和故障检测电路的第一输入端连接；驱动电源电路的电压输入端用于与控制板外接电源连接，驱动电源电路的电压信号输出端与驱动电路的第二输入端连接；驱动电路的输出端用于与IGBT模块的输入端连接；故障检测电路的第二输入端用于与IGBT模块的反馈输出端连接，故障检测电路的输出端用于与控制板的故障检测输入端连接。

上述IGBT驱动控制电路中，IGBT驱动控制电路设置在控制板和IGBT模块之间；控制板将控制信号传输到PWM控制电路，PWM控制电路将接收的控制信号转换为方波信号A并将方波信号A传输到驱动电路和故障检测电路；控制板将外接电源提供的电源信号传输到驱动电源电路，驱动电源电路将电压信号B传输到驱动电路；驱动电路将方波信号A和电压信号B作为输入信号，输出PWM信号C；IGBT模块接收驱动电路传输的PWM信号C并将反馈信号传输到故障检测电路，故障检测电路将方波信号A和反馈信号作为输入信号，故障检测电路将故障信号Z传输给控制板，实现闭环控制。保证IGBT驱动电路的正常运行，保护IGBT模块实现正常的开通、关断过程。

参照图2，本实施例中，所述PWM控制电路包括连接器X1、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R33、电阻R34、快恢复二极管Q20、三极管Q21、二极管D1、稳压二极管D17、光电耦合器U2、场效应管Q12和场效应管Q13；连接器X1与三极管Q21的基极连接，三极管Q21的基极经电阻R34接地，三极管Q21的基极经快恢复二极管Q20接地；二极管D1的正极与电源VCC连接，二极管D1的负极与三极管Q21的集电极连接；三极管Q21的发射极经电阻R33接稳压二极管D17的负极；稳压二极管D17的正极接光电耦合器U2的信号输入端，稳压二极管D17的正极经电阻R27接地，稳压二极管D17的正极接快恢复二极管Q20的中间引脚；光电耦合器U2的供电端与电源VCC1连接，光电耦合器U2的供电端与场效应管Q12的漏极连接；光电耦合器U2的信号输出端与场效应管Q12的栅极连接，光电耦合器U2的信号输出端与场效应管Q13的栅极连接；场效应管Q12的源极依次经电阻R26和电阻R25后接场效应管Q13的漏极；场效应管Q13的源极接地；三极管Q21的基极作为PWM控制电路的控制信号输入端，电阻R26和电阻R25间的节点作为PWM控制电路的方波信号A输出端。

上述电路中，电阻R26和电阻R25间的节点接驱动电路中的电阻R24，电阻R26和电阻R25间的节点接故障检测电路中场效应管Q14的栅极、场效应管Q15的栅极；通过光电耦合器U2，可以将控制板发出的控制信号进行电气隔离，对控制信号快速反应，为驱动电路和故障检测电路提供方波信号A；连接器X1用于连接PWM控制电路和控制板，连接器为常规技术，不做赘述；通过光电耦合器U2，可以使得场效应管Q12和场效应管Q13交替导通和关断，从而经电阻R25和电阻R26间的公共节点输出方波信号A。

连接器X1采用5脚连接器，连接器X2采用7脚连接器，连接器X1用在控制板和本IGBT驱动控制电路间，连接器X2用在IGBT驱动控制电路和IGBT模块间；三极管Q21的基极接连接器X1的第二引脚；光电耦合器U2的型号为HCNW2211，光电耦合器U2的第一引脚和第四引脚悬空，第三引脚接地，第二引脚接稳压二极管D17的正极，第五引脚和第六引脚连接并接地，第八引脚接电源VCC1，第七引脚分别接场效应管Q12的栅极和场效应管Q13栅极；光电耦合器U2采用芯片HCNW2211的原因，其运行电压范围广，传输速度快，输入回路动作电流低，有效隔离输入信号的干扰，而又可靠的反应了输入信号的信息。三极管Q21的型号为BC817-40LT1，二极管D1采用BAS81，稳压二极管D17采用ZMM55B3V9，快恢复二极管Q20采用BAV99，场效应管Q12采用TP0610K，场效应管Q13采用BSS7728N；场效应管Q12为P沟增强型MOS场效应管，场效应管Q13为N沟增强型MOS场效应管。

参照图3，本实施例中，所述驱动电源电路包括单稳态芯片U1、变压器T1、连接器X2、电阻R1、电阻R12、电阻R14、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电容C1、电容C3、电容C4、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C14、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q18、三极管Q19、快恢复二极管Q4、快恢复二极管Q16、快恢复二极管Q17、稳压二极管D2、稳压二极管D8、稳压二极管D10、稳压二极管D11、稳压二极管D13、稳压二极管D14、稳压二极管D15、稳压二极管D16；单稳态芯片U1的控制输入端同时接连接器X1和电源VCC，单稳态芯片U1的控制输入端经电容C3接地，单稳态芯片U1的控制输入端经电容C4接地；单稳态芯片U1的输出端分别接三极管Q2的基极和三极管Q19的基极，单稳态芯片U1的反相输出端分别接三极管Q1的基极和三极管Q18的基极；三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极接电源VCC；三极管Q2的发射极接三极管Q19的发射极，三极管Q1的发射极接三极管Q18的发射极；三极管Q2的发射极和三极管Q19的发射极间的节点接变压器T1初级线圈的二脚，三极管Q1的发射极和三极管Q18的发射极间的节点经C18接变压器T1初级线圈的一脚；三极管Q18的集电极和三极管Q19集电极分别经电阻R29接地，三极管Q18的集电极和三极管Q19集电极分别经电阻R30接地，三极管Q18的集电极和三极管Q19集电极分别经电阻R31接地，三极管Q18的集电极和三极管Q19集电极分别经电容C19接地；变压器T1次级线圈的三脚接快恢复二极管Q16的一脚，变压器T1次级线圈的四脚接快恢复二极管Q16的二脚；变压器T1次级线圈的四脚接快恢复二极管Q17的中间引脚，变压器T1次级线圈的三脚接快恢复二极管Q4的中间引脚；快恢复二极管Q17的一脚接快恢复二极管Q4的一脚，快恢复二极管Q17的一脚和快恢复二极管Q4的1脚间的节点接地；快恢复二极管Q17的二脚和快恢复二极管Q4的二脚接电源VCC2；快恢复二极管Q17的一脚和快恢复二极管Q4的一脚间的节点与快恢复二极管Q17的二脚和快恢复二极管Q4的二脚间的节点间依次正向连接有稳压二极管D8、稳压二极管D11、稳压二极管D10、稳压二极管D13、稳压二极管D14、稳压二极管D15和稳压二极管D16；稳压二极管D16的负极和稳压二极管D8的正极间依次正向连接有电容C9和电容C10，稳压二极管D16的负极和稳压二极管D8的正极间依次连接有电阻R12和电阻R14，稳压二极管D16的负极和稳压二极管D8的正极间依次连接有电容C16和电容C14；电容C9和电容C10间的节点、电阻R12和电阻R14间的节点和电容C16和电容C14间的节点相互连接且均与连接器X2连接；单稳态芯片U1的控制输入端作为驱动电源电路的电压输入端，快恢复二极管Q17的一脚和二脚间的电压作为驱动电源电路的电压信号B输出端。

上述电路中，单稳态芯片U1的稳态控制输入端与连接器X1连接，故障检测电路中的R18和R19间的节点接快恢复二极管Q16的三脚；稳压二极管D2的负极接电源VCC2，稳压二极管D2的负极经电容C17接地，稳压二极管D2的负极经电容C8接稳压二极管D2的正极；稳压二极管D2的正极经电容C11接地，稳压二极管D2的正极经电容C17接地，稳压二极管D2的正极接电源VCC1。驱动电源电路通过变压器、稳压二极管等元器件实现对驱动电路的稳定供应。

单稳态芯片U1采用HEF4047BT，U1的第一引脚和第三引脚间接有电容C1，第二引脚和第三引脚间接有电阻R1，第四引脚、第五引脚和第六引脚相互连接后接至连接器X1的第三引脚，第七引脚接地，第十引脚分别接三极管Q2的基极和三极管Q19的基极，第十一引脚分别接三极管Q1的基极和三极管Q18的基极；电容C14和电容C16间节点接连接器X2的第七引脚；电阻R1和电容C1的大小决定单稳态电路的稳态时间常数。三极管Q1和三极管Q2采用BCP54，三极管Q18和三极管Q19采用BCP51；快恢复二极管Q16采用BAV70，快恢复二极管Q4和快恢复二极管Q17采用BAV99，稳压二极管D8、稳压二极管D11、稳压二极管D10、稳压二极管D13、稳压二极管D14、稳压二极管D15和稳压二极管D16均采用ZMM55B2V4，稳压二极管D2采用ZMM55B3V0。

参照图4，本实施例中，所述驱动电路包括双硅N/P沟道MOSFET芯片U3、电阻R4、电阻R6、电阻R10、电阻R16、电阻R17、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R24、二极管D3、二极管D5、二极管D9、二极管D12、稳压二极管D4、三极管Q9、三极管Q10、电容C15、场效应管Q5、场效应管Q7；电阻R24接三极管Q9的基极，电阻R24接三极管Q10的基极；三极管Q10的集电极接电源VCC1，三极管Q10发射极接三极管Q9的发射极，三极管Q9的集电极接地；三极管Q10的发射极和三极管Q9的发射极间的节点依次正向经稳压二极管D4和二极管D3后接双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道栅极，三极管Q10的发射极和三极管Q9的发射极间的节点依次经电容C15和电阻R16后接双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道栅极，三极管Q10的发射极和三极管Q9的发射极间的节点反向经二极管D5接双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道栅极，三极管Q10的发射极和三极管Q9的发射极间的节点经电阻R17接双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道栅极，三极管Q10的发射极和三极管Q9的发射极间的节点依次经电阻R17和电阻R20接地；电容C15和电阻R16间的节点与稳压二极管D4和二极管D3间的节点连接；双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道栅极经电阻R10接电源VCC2；双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道源极接电源VCC2，双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道漏极依次经电阻R21和电阻R22接N沟道漏极，且P沟道漏极经电阻R21接连接器X2，N沟道漏极经电阻R22接连接器X2；电阻R21和电阻R22间的节点正向经二极管D12接电源VCC2；双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道源极接连接器X2；三极管Q9的基极和三极管Q10的基极间的节点作为驱动电路的第一输入端，双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道栅极作为驱动电路的第二输入端，电阻R21和电阻R22间的节点和双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道源极作为驱动电路的输出端。

上述电路中，双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道源极接场效应管Q7的漏极，双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道源极经电阻R6后分别接场效应管Q7的源极和场效应管Q5的源极；场效应管Q7的栅极接场效应管Q5的漏极，场效应管Q7的栅极和场效应管Q5的漏极间的节点经电阻R4接电源VCC1；场效应管Q5的栅极接场效应管Q14的漏极；场效应管Q5的源极依次正向经二极管D9和二极管D12后接电源VCC2；场效应管Q5的源极正向经二极管D9后接分别双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道漏极和P沟道漏极间。驱动电路是将PWM控制电路输出的方波信号A通过双硅N/P沟道MOSFET芯片等核心器件实现PWM信号C的产生，并将产生的PWM信号C传递给IGBT模块，控制IGBT模块的开通、关断过程。

双硅N/P沟道MOSFET芯片U3采用IRF7319PBF，电阻R21和电阻R22间的节点接连接器X2的第六引脚，U3的第一引脚接连接器X2的第二引脚；三极管Q10采用BC817-40LT1，三极管Q9采用BC807-25，稳压二极管D4采用ZMM55B3V3，二极管D3、三极管D5、二极管D9和二极管D12采用BAS81，场效应管Q5采用BSS7728N、场效应管Q7IRLU024N。

参照图5，本实施例中，所述故障检测电路包括电容C2、电容C5、电容C6、电容C12、电容C13、电容C20、电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R11、电阻R13、电阻R15、电阻R18、电阻R19、电阻R23、电阻R32、三极管Q3、三极管Q6、三极管Q8、三极管Q22、快恢复二极管Q11、稳压二极管D6、稳压二极管D7、场效应管Q14和场效应管Q15；稳压二极管D6的负极接电阻R24，稳压二极管D6的正极接三极管Q6的集电极，稳压二极管D6的正极分别经电容C6和电阻R7后接场效应管Q14的漏极；电阻R25和电阻R26间的节点分别接场效应管Q14的栅极和场效应管Q15的栅极；场效应管Q14的源极和场效应管Q15的源极均接地，场效应管Q14的漏极依次经电阻R11和电阻R15后接场效应管Q15的漏极；电阻R11和电阻R15间的节点经电容C13接地，电阻R11和电阻R15间的节点经电阻R13接地，电阻R11和电阻R15间的节点接稳压二极管D7的正极；稳压二极管D7的负极接快恢复二极管Q11的二脚，快恢复二极管Q11的一脚接地，快恢复二极管Q11的三脚接连接器X2；电阻R11和电阻R15间的节点接三极管Q8的基极，电阻R11和电阻R15间的节点经电容C12接三极管Q6的发射极；三极管Q8的基极经电容C12接电源VCC1；三极管Q6的基极经电阻R8接电源VCC1，经电阻R9接三极管Q8的集电极；三极管Q8的发射极接三极管Q3的基极，经电阻R3接地；三极管Q3的发射极经电阻R3接三极管Q3的基极；三极管Q3的集电极经电阻R19接快恢复二极管Q16的三脚，三极管Q3的集电极依次经电容C5和电阻R18接快恢复二极管Q16的三脚；三极管Q22的集电极经电阻R32接电阻R31；场效应管Q14的栅极和场效应管Q15的栅极间的节点作为故障检测电路的故障检测电路的第一输入端，快恢复二极管Q11的三脚作为故障检测电路的第二输入端，三极管Q22的集电极作为故障检测电路的输出端。

上述电路中，场效应管Q14的漏极接Q5的栅极；三极管Q22的基极经电阻R32接电阻R31，三极管Q22的基极经电容C20接地，三极管Q22的基极经电容C20接三极管Q22的发射极，三极管Q22的基极依次经电容C20和电容C2接三极管Q22的集电极；三极管Q22的集电极经电阻R2接电源VCC，三极管Q22的集电极接连接器X1。故障检测电路是对IGBT模块的反馈信号进行检测，将方波信号A和反馈信号作为输入，将检测出来的故障信号Z传递给控制板，实现闭环控制，保护IGBT模块。

快恢复二极管Q11的三脚经电阻R5接连接器X2的第五引脚，快恢复二极管Q11的三脚依次经电阻R5和电阻R23接连接器X2的第六引脚；三极管Q22的集电极接连接器X1的第一引脚；三极管Q3、三极管Q8和三极管Q22采用BC817-40LTI，三极管Q6采用BC807-25，快恢复二极管Q11采用BAV99，稳压二极管D6采用BAS81，稳压二极管D7采用ZMM55B15，场效应管Q14和场效应管Q15采用BSS7728N。

本实施例中，电源VCC为控制板提供的电源，电源VCC1为暂稳压电源，电源VCC2为驱动电路提供电压信号，电源VCC1为电源VCC2经稳压二极管后的电压；为了提高方波信号A的负载能力，设置三极管Q9和三极管Q10、场效应管Q14和场效应管Q15、场效应管Q12和场效应管Q13；单稳态芯片U1的输出端与反相输出端导致三极管Q2与三极管Q19、三极管Q1与三极管Q18交替导通，变压器T1初级线圈的电流流通方向随之改变，快恢复二极管Q4、快恢复二极管Q16、快恢复二极管Q17快速响应，保证电源VCC2的稳定性；故障检测电路与快恢复二极管Q16的三脚连接，一旦有故障，会将快恢复二极管Q16三脚处的电压通过三极管Q3的导通拉低至0，通过变压器T1影响驱动电源电路，拉低VCC2及电阻R32的电压，导致三极管Q22截止，使得三极管Q22的集电极变为15V高电平信号，此即为故障信号Z，通过连接器X1连接至控制板。

本实用新型电路结构简单，具有精确控制IGBT的导通或关断、驱动电路平衡稳定、电路数据测量快速准确等优点。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种IGBT驱动控制电路，所述IGBT驱动控制电路用于设置在控制板与IGBT模块之间，其特征在于：包括驱动电路、PWM控制电路、驱动电源电路和故障检测电路；PWM控制电路的控制信号输入端用于与控制板输出端连接，PWM控制电路的方波信号输出端分别与驱动电路的第一输入端和故障检测电路的第一输入端连接；驱动电源电路的电压输入端用于与控制板外接电源连接，驱动电源电路的电压信号输出端与驱动电路的第二输入端连接；驱动电路的输出端用于与IGBT模块的输入端连接；故障检测电路的第二输入端用于与IGBT模块的反馈输出端连接，故障检测电路的输出端用于与控制板的故障检测输入端连接。

2.根据权利要求1所述的IGBT驱动控制电路，其特征在于：所述PWM控制电路包括连接器X1、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R33、电阻R34、快恢复二极管Q20、三极管Q21、二极管D1、稳压二极管D17、光电耦合器U2、场效应管Q12和场效应管Q13；连接器X1与三极管Q21的基极连接，三极管Q21的基极经电阻R34接地，三极管Q21的基极经快恢复二极管Q20接地；二极管D1的正极与电源VCC连接，二极管D1的负极与三极管Q21的集电极连接；三极管Q21的发射极经电阻R33接稳压二极管D17的负极；稳压二极管D17的正极接光电耦合器U2的信号输入端，稳压二极管D17的正极经电阻R27接地，稳压二极管D17的正极接快恢复二极管Q20的中间引脚；光电耦合器U2的供电端与电源VCC1连接，光电耦合器U2的供电端与场效应管Q12的漏极连接；光电耦合器U2的信号输出端与场效应管Q12的栅极连接，光电耦合器U2的信号输出端与场效应管Q13的栅极连接；场效应管Q12的源极依次经电阻R26和电阻R25后接场效应管Q13的漏极；场效应管Q13的源极接地；三极管Q21的基极作为PWM控制电路的控制信号输入端，电阻R26和电阻R25间的节点作为PWM控制电路的方波信号输出端。

3.根据权利要求2所述的IGBT驱动控制电路，其特征在于：所述驱动电源电路包括单稳态芯片U1、变压器T1、连接器X2、电阻R12、电阻R14、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电容C3、电容C4、电容C9、电容C10、电容C14、电容C16、电容C18、电容C19、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q18、三极管Q19、快恢复二极管Q4、快恢复二极管Q16、快恢复二极管Q17、稳压二极管D8、稳压二极管D10、稳压二极管D11、稳压二极管D13、稳压二极管D14、稳压二极管D15、稳压二极管D16；单稳态芯片U1的控制输入端同时接连接器X1和电源VCC，单稳态芯片U1的控制输入端经电容C3接地，单稳态芯片U1的控制输入端经电容C4接地；单稳态芯片U1的输出端分别接三极管Q2的基极和三极管Q19的基极，单稳态芯片U1的反相输出端分别接三极管Q1的基极和三极管Q18的基极；三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极接电源VCC；三极管Q2的发射极接三极管Q19的发射极，三极管Q1的发射极接三极管Q18的发射极；三极管Q2的发射极和三极管Q19的发射极间的节点接变压器T1初级线圈的二脚，三极管Q1的发射极和三极管Q18的发射极间的节点经C18接变压器T1初级线圈的一脚；三极管Q18的集电极和三极管Q19集电极分别经电阻R29接地，三极管Q18的集电极和三极管Q19集电极分别经电阻R30接地，三极管Q18的集电极和三极管Q19集电极分别经电阻R31接地，三极管Q18的集电极和三极管Q19集电极分别经电容C19接地；变压器T1次级线圈的三脚接快恢复二极管Q16的一脚，变压器T1次级线圈的四脚接快恢复二极管Q16的二脚；变压器T1次级线圈的四脚接快恢复二极管Q17的中间引脚，变压器T1次级线圈的三脚接快恢复二极管Q4的中间引脚；快恢复二极管Q17的一脚接快恢复二极管Q4的一脚，快恢复二极管Q17的一脚和快恢复二极管Q4的1脚间的节点接地；快恢复二极管Q17的二脚和快恢复二极管Q4的二脚接电源VCC2；快恢复二极管Q17的一脚和快恢复二极管Q4的一脚间的节点与快恢复二极管Q17的二脚和快恢复二极管Q4的二脚间的节点间依次正向连接有稳压二极管D8、稳压二极管D11、稳压二极管D10、稳压二极管D13、稳压二极管D14、稳压二极管D15和稳压二极管D16；稳压二极管D16的负极和稳压二极管D8的正极间依次正向连接有电容C9和电容C10，稳压二极管D16的负极和稳压二极管D8的正极间依次连接有电阻R12和电阻R14，稳压二极管D16的负极和稳压二极管D8的正极间依次连接有电容C16和电容C14；电容C9和电容C10间的节点、电阻R12和电阻R14间的节点和电容C16和电容C14间的节点相互连接且均与连接器X2连接；单稳态芯片U1的控制输入端作为驱动电源电路的电压输入端，快恢复二极管Q17的一脚和二脚间的电压作为驱动电源电路的电压信号输出端。

4.根据权利要求3所述的IGBT驱动控制电路，其特征在于：所述驱动电路包括双硅N/P沟道MOSFET芯片U3、电阻R10、电阻R16、电阻R17、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R24、二极管D3、二极管D5、二极管D12、稳压二极管D4、三极管Q9、三极管Q10、电容C15；电阻R24接三极管Q9的基极，电阻R24接三极管Q10的基极；三极管Q10的集电极接电源VCC1，三极管Q10发射极接三极管Q9的发射极，三极管Q9的集电极接地；三极管Q10的发射极和三极管Q9的发射极间的节点依次正向经稳压二极管D4和二极管D3后接双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道栅极，三极管Q10的发射极和三极管Q9的发射极间的节点依次经电容C15和电阻R16后接双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道栅极，三极管Q10的发射极和三极管Q9的发射极间的节点反向经二极管D5接双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道栅极，三极管Q10的发射极和三极管Q9的发射极间的节点经电阻R17接双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道栅极，三极管Q10的发射极和三极管Q9的发射极间的节点依次经电阻R17和电阻R20接地；电容C15和电阻R16间的节点与稳压二极管D4和二极管D3间的节点连接；双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道栅极经电阻R10接电源VCC2；双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道源极接电源VCC2，双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道漏极依次经电阻R21和电阻R22接N沟道漏极，且P沟道漏极经电阻R21接连接器X2，N沟道漏极经电阻R22接连接器X2；电阻R21和电阻R22间的节点正向经二极管D12接电源VCC2；双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道源极接连接器X2；三极管Q9的基极和三极管Q10的基极间的节点作为驱动电路的第一输入端，双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的P沟道栅极作为驱动电路的第二输入端，电阻R21和电阻R22间的节点和双硅N/P沟道MOSFET芯片U3的N沟道源极作为驱动电路的输出端。

5.根据权利要求4所述的IGBT驱动控制电路，其特征在于：所述故障检测电路包括电容C5、电容C6、电容C12、电容C13、电阻R3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R11、电阻R13、电阻R15、电阻R18、电阻R19、三极管Q3、三极管Q6、三极管Q8、三极管Q22、快恢复二极管Q11、稳压二极管D6、稳压二极管D7、场效应管Q14和场效应管Q15；稳压二极管D6的负极接电阻R24，稳压二极管D6的正极接三极管Q6的集电极，稳压二极管D6的正极分别经电容C6和电阻R7后接场效应管Q14的漏极；电阻R25和电阻R26间的节点分别接场效应管Q14的栅极和场效应管Q15的栅极；场效应管Q14的源极和场效应管Q15的源极均接地，场效应管Q14的漏极依次经电阻R11和电阻R15后接场效应管Q15的漏极；电阻R11和电阻R15间的节点经电容C13接地，电阻R11和电阻R15间的节点经电阻R13接地，电阻R11和电阻R15间的节点接稳压二极管D7的正极；稳压二极管D7的负极接快恢复二极管Q11的二脚，快恢复二极管Q11的一脚接地，快恢复二极管Q11的三脚接连接器X2；电阻R11和电阻R15间的节点接三极管Q8的基极，电阻R11和电阻R15间的节点经电容C12接三极管Q6的发射极；三极管Q8的基极经电容C12接电源VCC1；三极管Q6的基极经电阻R8接电源VCC1，经电阻R9接三极管Q8的集电极；三极管Q8的发射极接三极管Q3的基极，经电阻R3接地；三极管Q3的发射极经电阻R3接三极管Q3的基极；三极管Q3的集电极经电阻R19接快恢复二极管Q16的三脚，三极管Q3的集电极依次经电容C5和电阻R18接快恢复二极管Q16的三脚；三极管Q22的集电极经电阻R32接电阻R31；场效应管Q14的栅极和场效应管Q15的栅极间的节点作为故障检测电路的故障检测电路的第一输入端，快恢复二极管Q11的三脚作为故障检测电路的第二输入端，三极管Q22的集电极作为故障检测电路的输出端。