CN209330092U - 一种igbt驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种IGBT驱动电路，涉及电子电路技术领域，包括光耦驱动电路、接口电路、输出级电路、过流检测电路及软关断电路，光耦驱动电路的输入端输入光耦控制信号，光耦驱动电路的输出端及软关断电路的输出端分别与接口电路的输入端连接，接口电路的输出端与输出级电路的输入端连接，输出级电路的输出端与IGBT的门极连接，过流检测电路的输入端与IGBT的集电极连接，其输出端与软关断电路的输入端连接；本实用新型的驱动电路驱动能力好、保护性能、可靠性高，有效提高了驱动大功率器件的可靠性，同时可有效保护IGBT，且防止控制电路损毁。

Description

一种IGBT驱动电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其是涉及一种IGBT驱动电路。

背景技术

目前IGBT技术广泛的应用于电力电子行业的各个领域，IGBT的驱动设计直接关系到整个***的稳定性，所以对驱动设计要求也比较高，特别是在大功率IGBT驱动场景下，IGBT驱动的保护性和可靠性尤为重要。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种IGBT驱动电路。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

具体的，一种IGBT驱动电路，用于驱动IGBT，包括光耦驱动电路、接口电路、输出级电路、过流检测电路及软关断电路；

所述光耦驱动电路的输入端输入光耦控制信号，光耦驱动电路的输出端及所述软关断电路的输出端分别与所述接口电路的输入端连接，接口电路的输出端与所述输出级电路的输入端连接，所述输出级电路的输出端与IGBT的门极连接，所述过流检测电路的输入端与IGBT的集电极连接，其输出端与软关断电路的输入端连接。

进一步的，所述接口电路包括第一比较器，所述第一比较器的输入端与所述光耦驱动电路的输出端连接，第一比较器的输出端与所述输出级电路的输入端连接。

进一步的，所述软关断电路包括第二比较器、第三比较器、第四比较器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第一电容、第二电容、第一三极管及第二三极管，所述第一二极管正极与所述第五电阻的第一端连接并接所述过流检测电路的输出端，第一二极管的负极与所述第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与所述第二比较器的正向输入端连接，所述第二电阻串联在第二比较器的正向输入端与负电压之间，所述第一电容与第二电阻并联，第二比较器的反向输入端与所述第三比较器的正向输入端连接，所述第三电阻串联在第二比较器的反向输入端与正电压之间，所述第四电阻串联在第三比较器的反向输入端与负电压之间，第五电阻的第二端与第三比较器的反向输入端连接，第六电阻串联在第三比较器的反向输入端与负电压之间；

所述第七电阻串联在所述第二比较器的输出端与所述第四比较器的正向输入端连接，第四比较器的正向输入端与所述第一比较器的正向输入端连接，第四比较器的反向输入端与第一比较器的反向输入端连接，且通过所述第九电阻与所述第二二极管的正极连接，第二二极管的负极与所述第一三极管的集电极连接，第一三极管的发射极接地，其基极与所述第三比较器的输出端连接，所述第八电阻的第一端接正电压，其第二端与第一三极管的基极连接；

所述第十二电阻的第一端与所述第四比较器的输出端连接，其第二端与所述第十三电阻的第二端连接并与所述过流检测电路连接，第十三电阻的第一端接正电压，所述第十一电阻串联在第四比较器的输出端与所述第二三极管的基极之间，第二三极管的发射极接正电压，其集电极与所述第十电阻的第二端及第十四电阻的第一端连接，第十电阻的第一端与所述第二二极管的负极连接，第十四电阻的第二端与所述第二电容的第一端连接，第二电容的第二端接负电压，第十四电阻的第一端与所述第三二极管的负极连接，第三二极管的正极与所述第一比较器的输出端连接。

进一步的，所述过流检测电路包括第四二极管及第三三极管，所述第四二极管的负极与IGBT的集电极连接，其正极与所述第三三极管的基极连接，第三三极管的发射极接正电压，其集电极与所述第一二极管正极及所述第五电阻的第一端连接，第三三极管的基极与所述第十二电阻的第二端及所述第十三电阻的第二端连接。

进一步的，所述输出级电路包括第四三极管、第五三极管、第六三极管、第七三极管、第十五电阻、第十六电阻及第十七电阻，所述第四三极管的基极与所述所述第一比较器的输出端、第十五电阻的第二端及第五三极管的基极连接，第四三极管的集电极与第十五电阻的第一端及第六三极管的集电极连接并接正电压，第四三极管的发射极与所述第十六电阻第一端及第六三极管的基极连接，第十六电阻的第二端与第五三极管的发射极及第七三极管的基极连接，第五三极管的集电极与第七三极管的集电极连接并接负电压，第六三极管的发射极与第七三极管的发射极及第十七电阻的第一端连接，第十七电阻的第二端与IGBT的门极连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的驱动电路驱动能力好、保护性能、可靠性高，有效提高了驱动大功率器件的可靠性，同时可有效保护IGBT，且防止控制电路损毁。

附图说明

图1为本优选实施例提供的一种IGBT驱动电路的结构示意图；

图2为本优选实施例提供的一种IGBT驱动电路的电路结构图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1及图2所示，一种IGBT驱动电路，用于驱动IGBT，包括光耦驱动电路、接口电路、输出级电路、过流检测电路及软关断电路；

光耦驱动电路的输入端输入光耦控制信号，光耦控制信号为PWM信号，光耦驱动电路的输出端及软关断电路的输出端分别与接口电路的输入端连接，接口电路的输出端与输出级电路的输入端连接，输出级电路的输出端与IGBT的门极连接，过流检测电路的输入端与IGBT的集电极连接，其输出端与软关断电路的输入端连接。

进一步的，接口电路包括第一比较器IC1A，第一比较器IC1A的输入端与光耦驱动电路的输出端连接，第一比较器IC1A的输出端与输出级电路的输入端连接。

进一步的，软关断电路包括第二比较器IC1B、第三比较器IC1D、第四比较器IC1C、第一二极管VD1、第二二极管VD4、第三二极管VD2、第一电阻R3、第二电阻R4、第三电阻R15、第四电阻R16、第五电阻R17、第六电阻R18、第七电阻R6、第八电阻R19、第九电阻R20、第十电阻R21、第十一电阻R10、第十二电阻R9、第十三电阻R11、第十四电阻R12、第一电容C1、第二电容C6、第一三极管V6及第二三极管V1，第一二极管VD1正极与第五电阻R17的第一端连接并接过流检测电路的输出端，第一二极管VD1的负极与第一电阻R3的第一端连接，第一电阻R3的第二端与第二比较器IC1B的正向输入端连接，第二电阻R4串联在第二比较器IC1B的正向输入端与负电压之间，第一电容C1与第二电阻R4并联，第二比较器IC1B的反向输入端与第三比较器IC1D的正向输入端连接，第三电阻R15串联在第二比较器IC1B的反向输入端与正电压之间，第四电阻R16串联在第三比较器IC1D的反向输入端与负电压之间，第五电阻R17的第二端与第三比较器IC1D的反向输入端连接，第六电阻R18串联在第三比较器IC1D的反向输入端与负电压之间；

第七电阻R6串联在第二比较器IC1B的输出端与第四比较器IC1C的正向输入端连接，第四比较器IC1C的正向输入端与第一比较器IC1A的正向输入端连接，第四比较器IC1C的反向输入端与第一比较器IC1A的反向输入端连接，且通过第九电阻R20与第二二极管VD4的正极连接，第二二极管VD4的负极与第一三极管V6的集电极连接，第一三极管V6的发射极接地，其基极与第三比较器IC1D的输出端连接，第八电阻R19的第一端接正电压，其第二端与第一三极管V6的基极连接；

第十二电阻R9的第一端与第四比较器IC1C的输出端连接，其第二端与第十三电阻R11的第二端连接并与过流检测电路连接，第十三电阻R11的第一端接正电压，第十一电阻R10串联在第四比较器IC1C的输出端与第二三极管V1的基极之间，第二三极管V1的发射极接正电压，其集电极与第十电阻R21的第二端及第十四电阻R12的第一端连接，第十电阻R21的第一端与第二二极管VD4的负极连接，第十四电阻R12的第二端与第二电容C6的第一端连接，第二电容C6的第二端接负电压，第十四电阻R12的第一端与第三二极管VD2的负极连接，第三二极管VD2的正极与第一比较器IC1A的输出端连接。

进一步的，输出级电路包括第四三极管V2、第五三极管V3、第六三极管V4、第七三极管V5、第十五电阻R13、第十六电阻R14及第十七电阻RG1，第四三极管V2的基极与第一比较器IC1A的输出端、第十五电阻R13的第二端及第五三极管V3的基极连接，第四三极管V2的集电极与第十五电阻R13的第一端及第六三极管V4的集电极连接并接正电压，第四三极管V2的发射极与第十六电阻R14第一端及第六三极管V4的基极连接，第十六电阻R14的第二端与第五三极管V3的发射极及第七三极管V5的基极连接，第五三极管V3的集电极与第七三极管V5的集电极连接并接负电压，第六三极管V4的发射极与第七三极管V5的发射极及第十七电阻RG1的第一端连接，第十七电阻RG1的第二端与IGBT的门极连接，IGBT的发射极通过第五电容C4与正电压连接，并通过第六电容C5与负电压连接。

本实施例中，光耦驱动电路还包括第十八电阻R2、第十九电阻R5、第二十电阻R1、第二十一电阻R7、第二十二电阻R8、第三电容C2、第四电容C3、第一TVS二极管VS1及光耦IC2，第十八电阻R2的第一端及光耦IC2的阴极端与PWM信号输入端连接，第十八电阻R2的第二端与光耦IC2的阳极端连接，光耦IC2的基极与第十九电阻R5的第一端、第三电容C2的第一端、第二十电阻R1的第二端、第一TVS二极管VS1的负极及第二十一电阻R7的第一端连接，第二十电阻R1的第一端接正电压，第十九电阻R5的第二端与光耦IC2的集电极及第一比较器IC1A的反向输入端连接，光耦IC2的发射极与第三电容C2的第二端、第一TVS二极管VS1的正极、第二十二电阻R8的第二端及第四电容C3的第二端连接并接负电压，第二十一电阻R7的第二端与第二十二电阻R8的第一端、第四电容C3的第一端及第一比较器IC1A的正向输入端连接。本实施例的光耦驱动电路用于数字隔离保护以及对输入的PWM信号进行整形，使得外部PWM信号上升沿和下降沿时间大大减低，波形更加干净。

进一步的，过流检测电路包括第四二极管VD6、第三三极管VT7、第二TVS二极管VS2、第三TVS二极管VS3、第五二极管VD5及第二十三电阻R22，第四二极管VD6的负极与IGBT的集电极连接，其正极与第二十三电阻R22的第二端及第三TVS二极管VS3的负极连接，第三TVS二极管VS3的正极接负电压，第二十三电阻R22的第一端与第五二极管VD5的负极连接，第五二极管VD5的正极与第二TVS二极管VS2的正极连接，第二TVS二极管VS2的负极与第三三极管VT7的基极连接，第三三极管VT7的发射极接正电压，其集电极与第一二极管VD1正极及第五电阻R17的第一端连接，第三三极管VT7的基极与第十二电阻R9的第二端及第十三电阻R11的第二端连接，第二TVS二极管VS2、第三TVS二极管VS3、第五二极管VD5及第二十三电阻R22组成保护电路，以保护在IGBT过流时检测电路不受损坏。

驱动电路正常工作时，第一二极管VD1正极及第五电阻R17的第一端为高电平，当IGBT已导通发生过流现象时，第四二极管VD6正极处的E点电压升高，经过保护延时使得第三三极管VT7的基极电压升高，导致第三三极管VT7截止，从而导致第一二极管VD1及第五电阻R17的电压降低，从而将第二比较器IC1B的正向输入端及第三比较器IC1D的反向输入端电平拉低，使得第二比较器IC1B的正向输入端电平低于其反向输入端电平，第二比较器IC1B输出低电平，从而将第一比较器IC1A的正向输入端电平拉低，使得第一比较器IC1A的输出端输出一个恒定的低电平，使得输出级电路的第四三极管V2、第五三极管V3、第六三极管V4及第七三极管V5截止，使得IGBT断开；同时，第三比较器IC1D的反向输入端电平低于其正向输入端电平，第三比较器IC1D输出高电平，使得第一三极管V6的基极拉高至高电平，第一三极管V6导通，从而使得第一三极管V6集电极与第十电阻R21第一端处的G点输出一个恒定的低电平的故障信号。同时，第四比较器IC1C输出低电平，第二三极管V1导通，第二三极管V1集电极处的F点电势升高至正电压，在第二电容C6及第十四电阻R12的作用下，第二电容C6充电，使得输出级电路在一定延时后关断。

当IGBT关断后，同理可知，过流检测电路中电流为0，E点电势下降，从而使得第三三极管VT7基极电势下降，使得第三三极管VT7导通，从而使得第一比较器IC1A输出高电平，使得输出级电路导通，IGBT导通，同时，第四比较器IC1C输出高电平，第二三极管V1截止，第二三极管V1集电极处的F点电降低为0，在第二电容C6及第十四电阻R12的作用下，第二电容C6放电，使得输出级电路在一定延时后导通，通过上述过程，实现电路的软开关，从而起到保护电路的作用。

Claims (5)

1.一种IGBT驱动电路，用于驱动IGBT，其特征在于，包括光耦驱动电路、接口电路、输出级电路、过流检测电路及软关断电路；

所述光耦驱动电路的输入端输入光耦控制信号，光耦驱动电路的输出端及所述软关断电路的输出端分别与所述接口电路的输入端连接，接口电路的输出端与所述输出级电路的输入端连接，所述输出级电路的输出端与IGBT的门极连接，所述过流检测电路的输入端与IGBT的集电极连接，其输出端与软关断电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种IGBT驱动电路，其特征在于，所述接口电路包括第一比较器(IC1A)，所述第一比较器(IC1A)的输入端与所述光耦驱动电路的输出端连接，第一比较器(IC1A)的输出端与所述输出级电路的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种IGBT驱动电路，其特征在于，所述软关断电路包括第二比较器(IC1B)、第三比较器(IC1D)、第四比较器(IC1C)、第一二极管(VD1)、第二二极管(VD4)、第三二极管(VD2)、第一电阻(R3)、第二电阻(R4)、第三电阻(R15)、第四电阻(R16)、第五电阻(R17)、第六电阻(R18)、第七电阻(R6)、第八电阻(R19)、第九电阻(R20)、第十电阻(R21)、第十一电阻(R10)、第十二电阻(R9)、第十三电阻(R11)、第十四电阻(R12)、第一电容(C1)、第二电容(C6)、第一三极管(V6)及第二三极管(V1)，所述第一二极管(VD1)正极与所述第五电阻(R17)的第一端连接并接所述过流检测电路的输出端，第一二极管(VD1)的负极与所述第一电阻(R3)的第一端连接，第一电阻(R3)的第二端与所述第二比较器(IC1B)的正向输入端连接，所述第二电阻(R4)串联在第二比较器(IC1B)的正向输入端与负电压之间，所述第一电容(C1)与第二电阻(R4)并联，第二比较器(IC1B)的反向输入端与所述第三比较器(IC1D)的正向输入端连接，所述第三电阻(R15)串联在第二比较器(IC1B)的反向输入端与正电压之间，所述第四电阻(R16)串联在第三比较器(IC1D)的反向输入端与负电压之间，第五电阻(R17)的第二端与第三比较器(IC1D)的反向输入端连接，第六电阻(R18)串联在第三比较器(IC1D)的反向输入端与负电压之间；

所述第七电阻(R6)串联在所述第二比较器(IC1B)的输出端与所述第四比较器(IC1C)的正向输入端连接，第四比较器(IC1C)的正向输入端与所述第一比较器(IC1A)的正向输入端连接，第四比较器(IC1C)的反向输入端与第一比较器(IC1A)的反向输入端连接，且通过所述第九电阻(R20)与所述第二二极管(VD4)的正极连接，第二二极管(VD4)的负极与所述第一三极管(V6)的集电极连接，第一三极管(V6)的发射极接地，其基极与所述第三比较器(IC1D)的输出端连接，所述第八电阻(R19)的第一端接正电压，其第二端与第一三极管(V6)的基极连接；

所述第十二电阻(R9)的第一端与所述第四比较器(IC1C)的输出端连接，其第二端与所述第十三电阻(R11)的第二端连接并与所述过流检测电路连接，第十三电阻(R11)的第一端接正电压，所述第十一电阻(R10)串联在第四比较器(IC1C)的输出端与所述第二三极管(V1)的基极之间，第二三极管(V1)的发射极接正电压，其集电极与所述第十电阻(R21)的第二端及第十四电阻(R12)的第一端连接，第十电阻(R21)的第一端与所述第二二极管(VD4)的负极连接，第十四电阻(R12)的第二端与所述第二电容(C6)的第一端连接，第二电容(C6)的第二端接负电压，第十四电阻(R12)的第一端与所述第三二极管(VD2)的负极连接，第三二极管(VD2)的正极与所述第一比较器(IC1A)的输出端连接。

4.根据权利要求3所述的一种IGBT驱动电路，其特征在于，所述过流检测电路包括第四二极管(VD6)及第三三极管(VT7)，所述第四二极管(VD6)的负极与IGBT的集电极连接，其正极与所述第三三极管(VT7)的基极连接，第三三极管(VT7)的发射极接正电压，其集电极与所述第一二极管(VD1)正极及所述第五电阻(R17)的第一端连接，第三三极管(VT7)的基极与所述第十二电阻(R9)的第二端及所述第十三电阻(R11)的第二端连接。

5.根据权利要求3所述的一种IGBT驱动电路，其特征在于，所述输出级电路包括第四三极管(V2)、第五三极管(V3)、第六三极管(V4)、第七三极管(V5)、第十五电阻(R13)、第十六电阻(R14)及第十七电阻(RG1)，所述第四三极管(V2)的基极与所述第一比较器(IC1A)的输出端、第十五电阻(R13)的第二端及第五三极管(V3)的基极连接，第四三极管(V2)的集电极与第十五电阻(R13)的第一端及第六三极管(V4)的集电极连接并接正电压，第四三极管(V2)的发射极与所述第十六电阻(R14)第一端及第六三极管(V4)的基极连接，第十六电阻(R14)的第二端与第五三极管(V3)的发射极及第七三极管(V5)的基极连接，第五三极管(V3)的集电极与第七三极管(V5)的集电极连接并接负电压，第六三极管(V4)的发射极与第七三极管(V5)的发射极及第十七电阻(RG1)的第一端连接，第十七电阻(RG1)的第二端与IGBT的门极连接。