CN208572049U - 一种igbt控制驱动保护模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种IGBT控制驱动保护模块,包括稳压源、输入调理电路、驱动芯片和***输出电路,所述稳压源的输出端与输入调理电路、驱动芯片和***输出电路的电源端分别连接用于提供工作电源,所述输入调理电路的输入端连接PWM控制信号,所述输入调理电路的输出端1与驱动芯片的输入端1连接用于输出控制信号,输入调理电路的输出端2和驱动芯片的输入端2连接用于输出复位信号,所述驱动芯片输出端1连接***输出电路的输入端用于输出控制信号给***输出电路,所述***输出电路信号输出端1、2、3分别对应与IGBT的发射极、集电极和门极连接。本实用新型电路设计简单可靠,可为IGBT提供稳定、精确的驱动信号,能有效保护IGBT的正常工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种IGBT控制驱动保护模块,属于电力电子电路技术领域。
背景技术
IGBT因其导通压降低、驱动功率小、工作频率高等优点在逆变、整流等电路中得到广泛使用,是电力电子领域中重要的开关器件。良好的驱动保护电路是决定IGBT工作性能的关键,目前的驱动模块可以提供合适的正方向驱动电压,使IGBT能可靠地开通与关断,但也存在一些不足,例如:驱动输入输出延迟时间长,工作效率低;触发IGBT过流保护时无自锁功能;电路设计复杂,可靠性不够等。
因此,随着电力电子设备的不断发展,IGBT可应用的领域也越来越多,设计一个控制信号稳定、保护功能完善的驱动模块,对IGBT 的精确调节具有重要的作用。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决现有技术中的电路设计复杂、可靠性不够的问题,提供一种IGBT控制驱动保护模块,电路设计简单可靠,可为IGBT提供稳定、精确的驱动信号。
为解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案是提供一种 IGBT控制驱动保护模块,其特征是,包括稳压源、输入调理电路、驱动芯片和***输出电路,所述稳压源的输出端与输入调理电路、驱动芯片和***输出电路的电源端分别连接用于提供工作电源,所述输入调理电路的输入端连接PWM控制信号,所述输入调理电路的输出端1与驱动芯片的输入端1连接用于输出控制信号,输入调理电路的输出端2和驱动芯片的输入端2连接用于输出复位信号,所述驱动芯片输出端1连接***输出电路的输入端用于输出控制信号给***输出电路,所述***输出电路信号输出端1、2、3分别对应与IGBT的发射极、集电极和门极连接。
进一步地,所述稳压源包括±10V和-10V电压输出端,所述稳压源+10V电压输出端与输入调理电路的电源输入端连接,所述稳压源+10V电压输出端分别与驱动芯片和***输出电路的VCC端连接,所述稳压源-10V电压输出端分别与驱动芯片和***输出电路的 VEE端连接。
进一步地,所述驱动芯片采用光耦隔离芯片HCPL-316J,所述 HCPL-316J的VIN-接地,HCPL-316J的VIN+通过电阻1连接输入调理电路的输出端1,所述HCPL-316J的RESET芯片复位输入端连接输入调理电路的输出端2;所述HCPL-316J的VCC2和VC端连接稳压源的+10V输出端;
本实用新型所达到的有益效果:电路设计简单可靠,可为IGBT 提供稳定、精确的驱动信号,具备故障反馈、过流保护等功能,能有效保护IGBT的正常工作,有良好的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的结构框图;
图2是本实用新型一个实施例的稳压源的原理图;
图3是本实用新型一个实施例的输入调理电路的原理图;
图4是本实用新型一个实施例的驱动芯片的原理图;
图5是本实用新型一个实施例的***输出电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。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,而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1所示,包括稳压源、输入调理电路、驱动芯片和***输出电路。所述稳压源为输入调理电路和驱动芯片提供工作电源,所述输入调理电路的输入端接受PWM控制信号,所述输入调理电路的输出端与驱动芯片的VIN+脚和RESET脚连接,所述驱动芯片的VOUT脚输出控制信号给***输出电路,所述***输出电路的信号输出端与 IGBT的发射极、集电极和门极连接。
图2是本实用新型一个实施例的稳压源的原理图;如图2所示,稳压源输入端为220V单项交流电,由共模电感L1、X电容和Y电容消除干扰,再经过整流滤波后供给Viper22A电源控制芯片转换为高频的交流信号,经反激变压器耦合输出+10V和-10V电压,SC431 和TLP181光耦芯片组成电压采样反馈回路,Vdd脚为控制芯片供电,同时也为光耦的接收部分供电,变压器的输出电压为光耦的发射部分供电,光耦的采样信号通过FB脚发送给控制芯片,从而控制开关频率,实现电源电压的稳定,起到稳压作用。
图3是本实用新型一个实施例的输入调理电路的原理图。
IGBT控制驱动保护模块还包括主控芯片,主控芯片控制PWM 波输出。如图3所示,输入调理电路对输入PWM信号起到整形和过滤窄脉冲作用,为驱动芯片提供复位控制。D1、D2和D5为施密特触发器,选用CD4093集成芯片,PWM信号经过D1和D2缓冲后,作为驱动芯片的VIN+脚输入信号,减小了输入阻抗,提高了PWM波形边沿陡峭度。D1和D2之间并联一个小电容C1,可以过滤掉输入信号中脉宽低于500ns的尖峰窄脉冲,避免IGBT误导通。若IGBT 出现故障,主控芯片封锁PWM信号,当故障排除后,将输入信号置低,二极管D4截止,+10V电源通过电阻R5对C2充电,通过设置合适的R5和C2型号,可保证充电时间在10us内,C2电压达到10V,此时D3输出信号RST置低,即对驱动芯片的RESET脚置低,进行复位。
图4是本实用新型一个实施例的驱动芯片的原理图;如图4所示,驱动芯片选用HCPL-316J光耦隔离芯片,具有UCE过压检测保护和故障反馈功能,最大能驱动1200V/15A的IGBT。
HCPL-316J原边VIN+脚接输入调理电路的PWM输出, RESET芯片复位输入引脚接输入调理电路的复位信号,该芯片对 PWM信号进行电器隔离后,副边输出三路控制信号VE即HCPL-316J 的VE引脚、VC即HCPL-316J的DESAT引脚、VOUT即HCPL-316J 的VOUT引脚给***输出电路。VIN+脚和VOUT脚之间的响应时间不能超过500ns,并需保证输入输出信号同步。
当IGBT出现短路或过流状况时,UCE迅速升高,当超过设定的保护电压时即DESAT端对地电压大于7V时,FAULT故障输出端置低并将错误信号ERROR反馈给主控芯片,HCPL-316J维持低电平输出,IGBT关断,直到故障解除后,RESET芯片复位输入引脚接收到复位信号才恢复输出。所述主控芯片采用现有技术中的DSP或单片机均可实现,主控芯片的作用是产生PWM输入信号并接收 HCPL-316J反馈的错误信号并根据错误信号调节输出的PWM输入信号的占空比。
图5是本实用新型一个实施例的***输出电路的原理图;如图5 所示,C、G、E分别与IGBT的集电极、门极和发射极连接,***输出电路由两个三极管Q1、Q2组成互补电路,***输出电路能降低 IGBT开关损耗,具有故障检测和动态尖峰电压抑制作用。当VOUT输出高电平时,Q1导通,Q2关断,UGE=+10V,IGBT导通;当VOUT输出低电平时,Q1关断,Q2导通,UGE=-10V,IGBT关断。根据不同的IGBT型号,选择合适的门极开通电阻Rgon和关断电阻Rgoff可以降低开关损耗。在门极和发射极之间并联一只双向钳位二极管D8,防止门极电路出现振荡。输入端VC通过一个限流电阻RC和一只高压隔离二极管D5与集电极C连接,用来检测IGBT的导通压降UCE,当其高于参考电压时,可认为IGBT出现故障。在集电极和门极间并联一只瞬态抑制二极管D6,当尖峰电压UCE超过D6的门槛电压时, D6被击穿,UCE直接作用于门极,此时IGBT微导通,起到动态尖峰电压抑制作用。
以上所述介绍了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。应当指出,上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变化,这些改进和变化都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (10)
1.一种IGBT控制驱动保护模块,其特征是,包括稳压源、输入调理电路、驱动芯片和***输出电路,所述稳压源的输出端与输入调理电路、驱动芯片和***输出电路的电源端分别连接用于提供工作电源,所述输入调理电路的输入端连接PWM输入信号,所述输入调理电路的输出端1与驱动芯片的输入端1连接用于输出控制信号,输入调理电路的输出端2和驱动芯片的输入端2连接用于输出复位信号,所述驱动芯片输出端1连接***输出电路的输入端用于输出控制信号给***输出电路,所述***输出电路信号输出端1、2、3分别对应与IGBT的发射极、集电极和门极连接。
2.根据权利要求书1所述的一种IGBT控制驱动保护模块,其特征是:所述稳压源包括+10V和-10V电压输出端,稳压源+10V电压输出端与输入调理电路的电源输入端连接,稳压源+10V电压输出端分别与驱动芯片和***输出电路的VCC端连接,稳压源-10V电压输出端分别与驱动芯片和***输出电路的VEE端连接。
3.根据权利要求书2所述的一种IGBT控制驱动保护模块,其特征是:所述驱动芯片采用光耦隔离器。
4.根据权利要求3所述的一种IGBT控制驱动保护模块,其特征是:所述光耦隔离器的型号是HCPL-316J,HCPL-316J的VIN-接地,HCPL-316J的VIN+通过电阻1连接输入调理电路的输出端1,HCPL-316J的RESET芯片复位输入端连接输入调理电路的输出端2;HCPL-316J的VCC2和VC端连接稳压源的+10V输出端。
5.根据权利要求4所述的一种IGBT控制驱动保护模块,其特征是:HCPL-316J的DESAT引脚串联电阻R和二极管后作为IGBT集电极的控制端,HCPL-316J的VOUT引脚连接由两个三极管Q1和Q2组成的互补电路,VOUT引脚连接Q1、Q2的基极,Q1的发射极连接电阻Rgon的1脚,Rgon的2脚连接IGBT门极的控制端;Q1的集电极连接+10V,Q2的发射极通过电阻Rgoff连接IGBT门极的控制端,HCPL-316J的VE引脚连接IGBT发射极的控制端。
6.根据权利要求4所述的一种IGBT控制驱动保护模块,其特征是:所述HCPL-316J的FAULT故障输出端连接主控芯片的输入端反馈错误信号。
7.根据权利要求6所述的一种IGBT控制驱动保护模块,其特征是:所述主控芯片为DSP或单片机。
8.根据权利要求书2所述的一种IGBT控制驱动保护模块,其特征是:所述稳压源输入端连接220V单项交流电,所述220V单项交流电火线与邻线连接共模电感L1,共模电感L1两端并联整流滤波电容后连接电源芯片的输入端,电源控制芯片输出高频的交流信号经反激变压器耦合输出+10V和-10V电压。
9.根据权利要求8所述的一种IGBT控制驱动保护模块,其特征是:所述电源控制芯片的型号是Viper22A。
10.根据权利要求1所述的一种IGBT控制驱动保护模块,其特征是:所述输入调理电路包括施密特触发器电路。
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CN110176855A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-08-27 | 芜湖康爱而电气有限公司 | 一种基于hcpl-316j的igbt驱动的有源钳位保护电路 |
CN112260229A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-01-22 | 上海芯龙半导体技术股份有限公司南京分公司 | 一种电源芯片电路 |
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