CN211127563U - 双变压器的igbt分级关断电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种双变压器的IGBT分级关断电路，控制器转换输入信号PWM为第一输入信号PWM1和第二输入信号PWM2，其中第一输入信号PWM1与输入信号PWM保持一致，第二输入信号PWM2用于产生分级关断控制信号VMTOFF，在关断电路时，控制第二输入信号PWM2由低电平转换为高电平，通过分级关断控制信号VMTOFF将一个关断逻辑分解为两个关断逻辑，从而实现分级关断的效果，抑制关断尖峰的影响，且采用了连续脉冲传输的方式，增强了抗干扰能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电力领域，特别涉及一种双变压器的IGBT分级关断电路。
背景技术
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是双极型晶体管(BJT)和场效应晶体管 (MOSFET)的复合器件,同时吸收了两者的优点，具有输入阻抗高、开关速度快、驱动功率小、饱和压降低、控制电路简单、承受电流大等特点，在各种电力电子变换装置中得到广泛的应用。然而在一些部分应用场合中，由于线路和器件内部分布杂感电流的存在，在IGBT关断瞬态时，IGBT集电极电流快速下降到零，与之并接的反向恢复二级管逆向恢复时会产生一个较高的开关浪涌电压，叠加在母线电压上，若电压尖峰过大就会发生电压击穿，因此抑制关断瞬态时的电压尖峰对提高器件和***的可靠性具有重要的意义。
目前大部分驱动芯片仅采用磁隔离传输技术传输PWM信号，但未集成分级关断功能，应用时多采用有源钳位电路来实现抑制IGBT关断尖峰的功能，有源钳位电路图如图1所示，电路中的关键器件为TVS二极管，TVS二极管的电压值决定了实际的钳位电压，也就是IGBT的关断尖峰电压，而TVS二极管的电压精度误差大，从而导致IGBT关断尖峰的抑制效果不理想。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种双变压器的IGBT分级关断电路，该电路通过将输入信号转换为两路信号，通过两路信号的控制关系控制IGBT的开通、关断和分级关断，降低关断时候的电流变化率，实现抑制关断尖峰的效果；该双变压器的IGBT分级关断电路相较现有的关断尖峰抑制方案而言，采用了连续脉冲传输的方式，增强了抗干扰能力，具有控制方式灵活，参数设置简便，适应性强等特点，能根据不同的应用进行调整的，实现IGBT关断尖峰可控，减少因控制电路中器件差异而导致的关断尖峰差异大的问题的优势和特点。
一种双变压器的IBGT分级关断电路，包括：
控制器，控制器的输出端分别连接第一转换电路和第二转换电路，其中第一转换电路的输出端分别连接第一开关管和第二开关管，第一开关管和第二开关管连接第一变压器；其中第二转换电路的输出端分别连接第三开关管和第四开关管，第三开关管和第四开关管连接第二变压器；控制器转换输入信号PWM 为第一输入信号PWM1和第二输入信号PWM2，其中第一输入信号PWM1与输入信号PWM保持一致，第二输入信号PWM2用于产生分级关断控制信号VMTOFF，在关断电路时，控制第二输入信号PWM2由低电平转换为高电平。
附图说明
图1是有源钳位的电路图。
图2是根据本实用新型的的一实施例的双变压器的IGBT分级关断电路的电路结构示意图。
图3是根据本实用新型的的一实施例的双变压器的IGBT分级关断电路的信号变化示意图。
图中：10-驱动器，21-第一转换电路，22-第二转换电路，31-第一开关管， 32-第二开关管，33-第三开关管，34-第四开关管，41-第一变压器，42-第二变压器。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
如图1所示，本实用新型提供的双变压器的IBGT分级关断电路包括：控制器(10)，控制器的输出端分别连接第一转换电路(21)和第二转换电路(22)，其中第一转换电路(21)的输出端分别连接第一开关管(31)和第二开关管(32)，第一开关管(31)和第二开关管(32)连接第一变压器(41)；其中第二转换电路(22)的输出端分别连接第三开关管(33)和第四开关管(34)，第三开关管(33)和第四开关管(34)连接第二变压器(42)。第一变压器(41)和第二变压器(42)后接整形电路和检波电路。
具体的，第一转换电路(21)的输出端分别连接第一开关管(31)和第二开关管(32)，其中第一开关管(31)和第二开关管(32)的一端接地，另一端连接第一变压器(41)的正边，第一变压器(41)上连接VIN，VIN对应的是电路的工作电源。
相同的，第二转换电路(22)的输出端分别连接第三开关管(33)和第四开关管(34)，其中第三开关管(33)和第四开关管(34)的一端接地，另一端连接第二变压器(42)的正边，第二变压器(42)上连接VIN,VIN对应的是电路的工作电源。
其中第一开关管(31)、第二开关管(32)、第三开关管(33)和第四开关管(34)为MOSFET。
控制器(10)转换输入信号PWM为第一输入信号PWM1和第二输入信号PWM2，其中第一输入信号PWM1与输入信号PWM保持一致，第二输入信号PWM2用于产生分级关断控制信号VMTOFF，在关断电路时，控制第二输入信号PWM2由低电平转换为高电平，通过分级关断控制信号VMTOFF将一个关断逻辑分解为两个关断逻辑，从而实现分级关断的效果，抑制关断尖峰的影响。
其中第一输入信号PWM1经第一转换电路(21)转换为互补的第一开关信号 S1和第二开关信号S2，第一开关信号S1和第二开关信号S2经第一变压器(41) 传输后检测分别得到电路开通信号VTON和电路关断信号VTOFF，第二输入信号 PWM2经第二转换电路(22)转换为互补的第三开关信号S3和第四开关信号S4，第三开关信号S3和第四开关信号S4经第二变压器(42)传输后检测得到分级关断控制信号VMTOFF。
如图2所示，在T1-T2时刻，此时需开通电路，输入信号PWM由低电平转换为高电平。控制器(10)产生第一输入信号PWM1和第二输入信号PWM2，其中第一输入信号PWM1也从低电平转换为高电平，第二输入信号PWM2维持低电平，第一转换电路(21)转换第一输入信号PWM1为第一开关信号S1和第二开关信号S2，其中第一开关信号S1和第二开关信号S2为互补信号，即，当第一开关信号S1由低电平转换为高电平，则第二开关信号S2由高电平转换为低电平，若第一开关信号S1由高电平转换为低电平，则第二开关信号S2由低电平转换为高电平；第一开关信号S1和第二开关信号S2经过第一变压器(41)传输到副边得到第一副边电压Vo1，检波电路检测此时第一副边电压Vo1信号产生对应的电路开通信号VTON和电路关断信号VTOFF，此时电路开通信号VTON为高电平，电路关断信号VTOFF为低电平。此时，由于第二输入信号PWM2为低电平，第三开关信号S3和第四开关信号S4始终为低电平，第二变压器(42)不工作，此时对应第二变压器(42)的第二副边电压Vo2为低电平，检测电路检测此时第二副边电压Vo2产生对应的分级关断控制信号VMTOFF，分级关断控制信号VMTOFF为低电平，故该双变压器的IGBT分级关断电路处于开通状态。
即，在T1-T2时，此时需开通电路，输入信号PWM由低电平转换为高电平。第一开关(31)和第二开关(32)中的一个开关开启，第三开关(33)和第四开关(34)关闭，因此，该双变压器的IGBT分级关断电路处于开通状态。
在T2-T3时，此时需关断电路，输入信号PWM由高电平转换为低电平。控制器(10)产生第一输入信号PWM1和第二输入信号PWM2，其中第一输入信号 PWM1也从高电平转换为低电平，第二输入信号PWM2维持为低电平，第一转换电路(21)转换第一输入信号PWM1为第一开关信号S1和第二开关信号S2，在本方案中，第一开关信号S1和第二开关信号S2维持低电平，第一开关(31)关闭，第二开关(32)关闭，第一变压器(41)不工作，第一副边电压Vo1为低电平，检波电路检测此时第一副边电压Vo1信号产生对应的电路开通信号VTON和电路关断信号VTOFF，此时电路开通信号VTON为低电平，电路关断信号VTOFF为高电平。此时，由于第二输入信号PWM2维持低电平，第三开关(33)和第四开关(34)关闭，第二变压器(42)不工作，此时对应第二变压器(42)的第二副边电压Vo2为低电平，检测电路检测此时第二副边电压Vo2产生对应的分级关断控制信号VMTOFF，分级关断控制信号VMTOFF为低电平，故该双变压器的 IGBT分级关断电路处于关断状态。
即，在T2-T3时，此时需关断电路，输入信号PWM由高电平转换为低电平。第一开关(31)，第二开关(32)，第三开关(33)和第四开关(34)均关闭，因此，该双变压器的IGBT分级关断电路处于关断状态。
在T3时，在关断瞬间，依旧处于关断电路的状态，此时，输入信号PWM维持低电平。控制器(10)产生第一输入信号PWM1和第二输入信号PWM2，其中第一输入信号PWM1维持低电平，第二输入信号PWM2由低电平转变为高电平，第一转换电路(21)转换第一输入信号PWM1为第一开关信号S1和第二开关信号 S2，在本方案中，第一开关信号S1和第二开关信号S2维持低电平，第一开关 (31)关闭，第二开关(32)关闭，第一变压器(41)不工作，第一副边电压Vo1为低电平，检波电路检测此时第一副边电压Vo1信号产生对应的电路开通信号VTON和电路关断信号VTOFF，此时电路开通信号VTON为低电平，电路关断信号VTOFF为高电平。此时，由于第二输入信号PWM2由低电平转换为高电平，第二转换电路(22)转换第二输入信号PWM2为第三开关信号S3和第二开关信号 S4，第三开关信号S3由低电平转换为高电平，第四开关信号S4维持低电平，第三开关(33)开启，第四开关(34)关闭，此时对应第二变压器(42)的第二副边电压Vo2，检测电路检测此时第二副边电压Vo2产生对应的分级关断控制信号VMTOFF，分级关断控制信号VMTOFF为高电平，故该双变压器的IGBT分级关断电路处于分级关断状态。
即，在T3时，第一开关(31)，第二开关(32)关闭，第三开关(33)开启，第四开关(34)均关闭，因此，该双变压器的IGBT分级关断电路处于关断状态。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种双变压器的IGBT分级关断电路，其特征在于，包括：
控制器(10)，控制器的输出端分别连接第一转换电路(21)和第二转换电路(22)，其中第一转换电路(21)的输出端分别连接第一开关管(31)和第二开关管(32)，第一开关管(31)和第二开关管(32)连接第一变压器(41)；其中第二转换电路(22)的输出端分别连接第三开关管(33)和第四开关管(34)，第三开关管(33)和第四开关管(34)连接第二变压器(42)；
控制器(10)转换输入信号PWM为第一输入信号PWM1和第二输入信号PWM2，其中第一输入信号PWM1与输入信号PWM保持一致，第二输入信号PWM2用于产生分级关断控制信号VMTOFF，在关断电路时，控制第二输入信号PWM2由低电平转换为高电平。
2.根据权利要求1所述的双变压器的IGBT分级关断电路，其特征在于，第一转换电路(21)的输出端分别连接第一开关管(31)和第二开关管(32)，其中第一开关管(31)和第二开关管(32)的一端接地，另一端连接第一变压器(41)的正边。
3.根据权利要求1所述的双变压器的IGBT分级关断电路，其特征在于，第二转换电路(22)的输出端分别连接第三开关管(33)和第四开关管(34)，其中第三开关管(33)和第四开关管(34)的一端接地，另一端连接第二变压器(42)的正边。
4.根据权利要求1所述的双变压器的IGBT分级关断电路，其特征在于，第一输入信号PWM1经第一转换电路(21)转换为互补的第一开关信号S1和第二开关信号S2，第一开关信号S1和第二开关信号S2经第一变压器(41)传输后检测分别得到电路开通信号VTON和电路关断信号VTOFF，第二输入信号PWM2经第二转换电路(22)转换为互补的第三开关信号S3和第四开关信号S4，第三开关信号S3和第四开关信号S4经第二变压器(42)传输后检测得到分级关断控制信号VMTOFF。
5.根据权利要求1所述的双变压器的IGBT分级关断电路，其特征在于，当输入信号PWM由低电平转换为高电平，第一开关管(31)和第二开关管(32)中的一个开关开启，第三开关管(33)和第四开关管(34)关闭。
6.根据权利要求1所述的双变压器的IGBT分级关断电路，其特征在于，输入信号PWM由高电平转换为低电平，第一开关管(31)，第二开关管(32)，第三开关管(33)和第四开关管(34)均关闭。
7.根据权利要求6所述的双变压器的IGBT分级关断电路，其特征在于，在关断瞬间，输入信号PWM维持低电平，第一开关管(31)，第二开关管(32)关闭，第三开关管(33)开启，第四开关管(34)均关闭。
8.根据权利要求1所述的双变压器的IGBT分级关断电路，其特征在于，第一开关管(31)、第二开关管(32)、第三开关管(33)和第四开关管(34)为MOSFET。
9.根据权利要求1所述的双变压器的IGBT分级关断电路，其特征在于，第一变压器(41)和第二变压器(42)后接整形电路和检波电路。
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| CN114844492A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-08-02 | 深圳芯能半导体技术有限公司 | 一种两级关断的栅极驱动电路 |
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