CN217721017U - 一种igbt驱动控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种IGBT驱动控制电路，包括PWM传输电路单元、隔离驱动芯片、IGBT驱动电路单元以及防反冲击电压电路单元；所述PWM传输电路单元、隔离驱动芯片、IGBT驱动电路单元以及防反冲击电压电路单元依次电性连接；通过将压敏电阻与放电管串联之后起到开关的作用，当没有暂态过电压作用时，能够有效的减缓压敏电阻性能的衰退，避免损坏IGBT驱动电路单元中的电气元件，从而提高IGBT驱动控制电路的可靠性。

Description

一种IGBT驱动控制电路

技术领域

本实用新型涉及控制电路技术领域，尤其涉及一种IGBT驱动控制电路。

背景技术

IGBT301(Insulated Gate Bipolar Transistor)，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。其技术难点也就是其优点，驱动功率小而饱和压降低，可以大大减少控制电路本身对电池能量的损耗，提高电池能量使用率。

当电压等级上升到一定等级时，假设此时电压为3kV，则需要选用高压IGBT进行控制，但IGBT驱动电路对于驱动信号有一定的要求，其IGBT驱动电路也要着重考虑高压隔离以及负载的反向冲击等安全因素，但是现有的IGBT驱动电路无法满足上述要求，以提高IGBT驱动控制电路的可靠性。

鉴于此，实有必要提供一种新型的IGBT驱动控制电路以克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种IGBT驱动控制电路，能够提高IGBT驱动控制电路的可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种IGBT驱动控制电路，包括PWM传输电路单元、隔离驱动芯片、IGBT驱动电路单元以及防反冲击电压电路单元；所述PWM传输电路单元、隔离驱动芯片、IGBT驱动电路单元以及防反冲击电压电路单元依次电性连接。

优选的，所述PWM传输电路单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容以及第三电容；

所述第二电容的第一端与第一电源和隔离驱动芯片电性连接，所述第一电阻的第一端接入PWM传输信号，所述第一电阻的第二端与所述隔离驱动芯片和第一电容电性连接，所述第一电容的第二端与所述隔离驱动芯片和第二电容的第二端电性连接，所述第二电容的第二端与所述隔离驱动芯片电性连接并接地；

所述第二电阻的第一端与所述隔离驱动芯片电性连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电容的第一端和第三电阻的第一端电性连接，所述第三电容的第二端与隔离驱动芯片和第三电阻的第二端电性连接，所述第三电阻的第一端接地。

优选的，所述IGBT驱动电路单元包括第四电阻、第一二极管、第五电阻、第二二极管、第六电阻、第一光耦、第二光耦、第七电阻、第一稳压管、IGBT、第四电容以及第八电阻；

所述第四电阻的第一端接入第二电源，所述第四电阻的第二端与第一二极管的阳极电性连接，所述第一二极管的阴极与隔离驱动芯片和第一光耦的接收器和第二光耦的接收器电性连接，所述第五电阻的第一端与隔离驱动芯片电性连接，所述第五电阻的第二端与所述第一光耦的光发射端电性连接，所述第一光耦的光发射端与所述第二光耦的光发射端电性连接；

所述第二二极管的阴极与所述第六电阻的第一端、第一光耦的接收器和第二光耦的接收器电性连接，所述第六电阻的第二端与第七电阻的第一端、第一稳压管的第一端以及IGBT的栅极电性连接，所述IGBT的集电极与所述第四电容的第一端和防反冲击电压电路单元电性连接，所述IGBT的发射极与所述第一稳压管的第二端、第七电阻的第二端以及第二光耦的光发射端电性连接并接地，所述第四电容的第二端与第八电阻的第一端电性连接，所述第八电阻的第二端与所述IGBT的发射极电性连接。

优选的，所述防反冲击电压电路单元包括第五电容、压敏电阻、放电管、电感、第三二极管以及第六电容；所述第五电容与所述IGBT的集电极和第一电容的第一端电性连接，所述第五电容的第二端与所述压敏电阻的第一端电性连接，所述压敏电阻的第二端与放电管的第一端电性连接，所述放电管的第二端与所述第三二极管的阴极电性连接，所述第三二极管的阳极与电感的第一端电性连接，所述电感的第二端与所述IGBT的发射极电性连接，所述第六电容的第一端与所述压敏电阻的第一端和高压电的负极电性连接，所述第六电容的第二端与所述放电管的第二端和高压电的正极电性连接。

与现有技术相比，有益效果在于：通过将压敏电阻与放电管串联之后起到开关的作用，当没有暂态过电压作用时，能够有效的减缓压敏电阻性能的衰退，避免损坏IGBT驱动电路单元中的电气元件，从而提高IGBT驱动控制电路的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型提供的IGBT驱动控制电路的部分电路图。

图2为本实用新型提供的IGBT驱动控制电路的部分电路图。

图3为本实用新型提供的IGBT驱动控制电路的部分电路图。

附图标记：1、PWM传输电路单元；11、第一电阻；12、第二电阻；13、第三电阻；14、第一电容；15、第二电容；16、第三电容；2、隔离驱动芯片；3、IGBT驱动电路单元；31、第四电阻；32、第一二极管；33、第五电阻；34、第二二极管；35、第六电阻；36、第一光耦；37、第二光耦；38、第七电阻；39、第一稳压管；301、IGBT；302、第四电容；303、第八电阻；4、防反冲击电压电路单元；41、第五电容；42、压敏电阻；43、放电管；44、电感；45、第三二极管；46、第六电容。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“左”、“右”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，“多个”、“若干”的含义是指两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图3，本实用新型提供一种IGBT驱动控制电路，包括PWM(Pulse widthmodulation)传输电路单元、隔离驱动芯片2、IGBT驱动电路单元3以及防反冲击电压电路单元4；所述PWM传输电路单元1、隔离驱动芯片2、IGBT驱动电路单元3以及防反冲击电压电路单元4依次电性连接。

进一步的，所述PWM传输电路单元1包括第一电阻11、第二电阻12、第三电阻13、第一电容14、第二电容15以及第三电容16；

所述第二电容15的第一端与第一电源和隔离驱动芯片2电性连接，所述第一电阻11的第一端接入PWM传输信号，所述第一电阻11的第二端与所述隔离驱动芯片2和第一电容14电性连接，所述第一电容14的第二端与所述隔离驱动芯片2和第二电容15的第二端电性连接，所述第二电容15的第二端与所述隔离驱动芯片2电性连接并接地；

所述第二电阻12的第一端与所述隔离驱动芯片2电性连接，所述第二电阻12的第二端与所述第三电容16的第一端和第三电阻13的第一端电性连接，所述第三电容16的第二端与隔离驱动芯片2和第三电阻13的第二端电性连接，所述第三电阻13的第一端接地。

进一步的，IGBT驱动电路单元3包括第四电阻31、第一二极管32、第五电阻33、第二二极管34、第六电阻35、第一光耦36、第二光耦37、第七电阻38、第一稳压管39、IGBT301(Insulated Gate Bipolar Transistor)、第四电容302以及第八电阻303；

所述第四电阻31的第一端接入第二电源，所述第四电阻31的第二端与第一二极管32的阳极电性连接，所述第一二极管32的阴极与隔离驱动芯片2和第一光耦36的接收器和第二光耦37的接收器电性连接，所述第五电阻33的第一端与隔离驱动芯片2电性连接，所述第五电阻33的第二端与所述第一光耦36的光发射端(发光二极管)电性连接，所述第一光耦36的光发射端与所述第二光耦37的光发射端电性连接；

所述第二二极管34的阴极与所述第六电阻35的第一端、第一光耦36的接收器和第二光耦37的接收器电性连接，所述第六电阻35的第二端与第七电阻38的第一端、第一稳压管39的第一端以及IGBT301的栅极电性连接，所述IGBT301的集电极与所述第四电容302的第一端和防反冲击电压电路单元4电性连接，所述IGBT301的发射极与所述第一稳压管39的第二端、第七电阻38的第二端以及第二光耦37的光发射端电性连接并接地，所述第四电容302的第二端与第八电阻303的第一端电性连接，所述第八电阻303的第二端与所述IGBT301的发射极电性连接。

需要说明的是，所述隔离驱动芯片2将输入的PWM传输信号经过滤波等处理后输入到隔离驱动芯片2，并且所述隔离驱动芯片2单独供电与IGBT301所需的供电电压完全隔离；IGBT301属于电流控制型器件，而该隔离驱动芯片2的驱动电流并不足以直接驱动IGBT301的栅极使其工作，故在这里使用了两个光耦进行串联将隔离驱动芯片2的驱动信号再次放大，直至放大至能够驱动高压IGBT301的阈值。

其中，根据该IGBT301的驱动电压及电流参数来确定第四电阻31接入电源的电压VCC的电压值，所述第四电阻31的作用为限制输入电流，防止电流烧坏隔离驱动芯片2，所述第一二极管32的作用为防止产生反向电压损坏供电电源，所述第一稳压管39的作用为将IGBT301的栅极与集电极的供电电压稳定在其需要的电压，防止出现电压不稳的情况发生。

进一步需要说明的是，这里所述第七电阻38的作用相当重要，一方面，因为IGBT301的栅极与集电极(或栅极与发射极)之间是容性结构，如果没有第七电阻38，那IGBT301的栅极回路在隔离驱动芯片2驱动脉冲的激励下要产生很强的振荡，因此在此处串联第七电阻38加以迅速衰减驱动脉冲；另一方面，是用于转移隔离驱动芯片2驱动脉冲的功率损耗，由于电容、电感都是无功元件，如果没有第七电阻38，隔离驱动芯片2驱动脉冲的驱动功率就将绝大部分消耗在隔离驱动芯片2驱动脉冲的自身上，使其温度上升很多；再一方面，是作为调节功率开关器件的通断速度，栅极电阻小，开关器件通断快，开关损耗小；反之则开关器件通断慢，同时开关损耗大，但通断速度过快将使开关器件的电压和电流变化率大大提高，从而产生较大的干扰，严重的将使整个装置无法工作，因此必须统筹兼顾。

通过在IGBT301处设置第四电容302和第八电阻303，主要作用是改进电力电子器件开通和关断时刻所承受的电压、电流波形。

进一步的，所述防反冲击电压电路单元4包括第五电容41、压敏电阻42、放电管43、电感44、第三二极管45以及第六电容46；所述第五电容41与所述IGBT301的集电极和第一电容14的第一端电性连接，所述第五电容41的第二端与所述压敏电阻42的第一端电性连接，所述压敏电阻42的第二端与放电管43的第一端电性连接，所述放电管43的第二端与所述第三二极管45的阴极电性连接，所述第三二极管45的阳极与电感44的第一端电性连接，所述电感44的第二端与所述IGBT301的发射极电性连接，所述第六电容46的第一端与所述压敏电阻42的第一端和高压电的负极电性连接，所述第六电容46的第二端与所述放电管43的第二端和高压电的正极电性连接。

需要说明的是，由于电感44的延时特性，在IGBT301处理过的信号传输过来时可以在一定程度上起到缓冲的作用，所述第五电容41以及第六电容46可作为滤波电容，第三二极管45可以在一定程度上防止反向电压；

所述压敏电阻42具有较大的寄生电容，将压敏电阻42与放电管43串联之后，由于放电管43的寄生电容很小，放电管43起开关作用，当没有暂态过电压作用时，它能够较为有效的减缓压敏电阻42性能的衰退，避免损坏IGBT驱动电路单元3中的电气元件，从而提高IGBT驱动控制电路的可靠性。

本实用新型并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的示例。

Claims (4)

1.一种IGBT驱动控制电路，其特征在于，包括PWM传输电路单元(1)、隔离驱动芯片(2)、IGBT驱动电路单元(3)以及防反冲击电压电路单元(4)；所述PWM传输电路单元(1)、隔离驱动芯片(2)、IGBT驱动电路单元(3)以及防反冲击电压电路单元(4)依次电性连接。

2.如权利要求1所述的IGBT驱动控制电路，其特征在于，所述PWM传输电路单元(1)包括第一电阻(11)、第二电阻(12)、第三电阻(13)、第一电容(14)、第二电容(15)以及第三电容(16)；

所述第二电容(15)的第一端与第一电源和隔离驱动芯片(2)电性连接，所述第一电阻(11)的第一端接入PWM传输信号，所述第一电阻(11)的第二端与所述隔离驱动芯片(2)和第一电容(14)电性连接，所述第一电容(14)的第二端与所述隔离驱动芯片(2)和第二电容(15)的第二端电性连接，所述第二电容(15)的第二端与所述隔离驱动芯片(2)电性连接并接地；

所述第二电阻(12)的第一端与所述隔离驱动芯片(2)电性连接，所述第二电阻(12)的第二端与所述第三电容(16)的第一端和第三电阻(13)的第一端电性连接，所述第三电容(16)的第二端与隔离驱动芯片(2)和第三电阻(13)的第二端电性连接，所述第三电阻(13)的第一端接地。

3.如权利要求1所述的IGBT驱动控制电路，其特征在于，所述IGBT驱动电路单元(3)包括第四电阻(31)、第一二极管(32)、第五电阻(33)、第二二极管(34)、第六电阻(35)、第一光耦(36)、第二光耦(37)、第七电阻(38)、第一稳压管(39)、IGBT(301)、第四电容(302)以及第八电阻(303)；

所述第四电阻(31)的第一端接入第二电源，所述第四电阻(31)的第二端与第一二极管(32)的阳极电性连接，所述第一二极管(32)的阴极与隔离驱动芯片(2)和第一光耦(36)的接收器和第二光耦(37)的接收器电性连接，所述第五电阻(33)的第一端与隔离驱动芯片(2)电性连接，所述第五电阻(33)的第二端与所述第一光耦(36)的光发射端电性连接，所述第一光耦(36)的光发射端与所述第二光耦(37)的光发射端电性连接；

所述第二二极管(34)的阴极与所述第六电阻(35)的第一端、第一光耦(36)的接收器和第二光耦(37)的接收器电性连接，所述第六电阻(35)的第二端与第七电阻(38)的第一端、第一稳压管(39)的第一端以及IGBT(301)的栅极电性连接，所述IGBT(301)的集电极与所述第四电容(302)的第一端和防反冲击电压电路单元(4)电性连接，所述IGBT(301)的发射极与所述第一稳压管(39)的第二端、第七电阻(38)的第二端以及第二光耦(37)的光发射端电性连接并接地，所述第四电容(302)的第二端与第八电阻(303)的第一端电性连接，所述第八电阻(303)的第二端与所述IGBT(301)的发射极电性连接。

4.如权利要求1所述的IGBT驱动控制电路，其特征在于，所述防反冲击电压电路单元(4)包括第五电容(41)、压敏电阻(42)、放电管(43)、电感(44)、第三二极管(45)以及第六电容(46)；所述第五电容(41)与所述IGBT(301)的集电极和第一电容(14)的第一端电性连接，所述第五电容(41)的第二端与所述压敏电阻(42)的第一端电性连接，所述压敏电阻(42)的第二端与放电管(43)的第一端电性连接，所述放电管(43)的第二端与所述第三二极管(45)的阴极电性连接，所述第三二极管(45)的阳极与电感(44)的第一端电性连接，所述电感(44)的第二端与所述IGBT(301)的发射极电性连接，所述第六电容(46)的第一端与所述压敏电阻(42)的第一端和高压电的负极电性连接，所述第六电容(46)的第二端与所述放电管(43)的第二端和高压电的正极电性连接。

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