專利名稱：Igbt驅(qū)動電路及三相半橋逆變器驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
IGBT驅(qū)動電路及三相半橋逆變器驅(qū)動電路技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實用新型涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種IGBT驅(qū)動電路及三相半橋逆變器驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
[0002]由于三相半橋逆變器的三組IGBT橋臂(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)相互獨(dú)立工作，使得當(dāng)三相半橋逆變器的三相負(fù)載不平衡時，該三相半橋逆變器也能輸出精度較高的三相電壓，從而使得三相半橋逆變器得到了廣泛的應(yīng)用。目前，對三相半橋逆變器中的電子元器件或整個三相半橋逆變器裝置的一些保護(hù)措施通常是設(shè)置在其驅(qū)動電路(由若干IGBT驅(qū)動電路組成)中，或通過三相半橋逆變器的驅(qū)動電路本身來實現(xiàn)，從而使得三相半橋逆變器驅(qū)動電路的設(shè)計變得越來越重要。然而，現(xiàn)有的三相半橋逆變器的驅(qū)動電路存在以下缺陷=IGBT開關(guān)時間過長，IGBT開關(guān)損耗較高，IGBT開關(guān)狀態(tài)、電路運(yùn)行效率及電路的過流保護(hù)等方面均遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到三相半橋逆變器的要求。實用新型內(nèi)容[0003]本實用新型的主要目的是提供一種IGBT驅(qū)動電路，旨在縮短IGBT的開關(guān)時間，減少IGBT的開關(guān)損耗，提·高電路的運(yùn)行效率、可靠性和安全性。[0004]為了達(dá)到上述目的，本實用新型提出一種IGBT驅(qū)動電路，用于驅(qū)動IGBT的開關(guān)工作，該IGBT驅(qū)動電路包括供電電源、PWM控制信號輸入端、死區(qū)時間設(shè)置電路、IGBT驅(qū)動芯片、推挽驅(qū)動電路及IGBT過流保護(hù)電路；其中[0005]所述IGBT驅(qū)動芯片的電源輸入腳與所述供電電源連接，所述IGBT驅(qū)動芯片的反向信號輸入腳與其輸入端的地線腳連接，且接地；所述死區(qū)時間設(shè)置電路的輸入端與所述 PWM控制信號輸入端連接，其輸出端與所述IGBT驅(qū)動芯片的正向信號輸入腳連接；所述推挽驅(qū)動電路的驅(qū)動輸入端與所述IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動信號輸出腳連接，其驅(qū)動輸出端與 IGBT的柵極連接，其電源輸入端與所述IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動電壓源輸出腳連接；所述IGBT 驅(qū)動芯片的偏置電壓輸出腳及其輸出端的基準(zhǔn)地線腳均與IGBT的源極連接；所述IGBT過流保護(hù)電路連接于IGBT的漏極和所述IGBT驅(qū)動芯片的電流檢測輸入腳之間。[0006]優(yōu)選地，所述死區(qū)時間設(shè)置電路包括第一二極管、第一電阻、第一電容、電壓比較器及一基準(zhǔn)電壓源；其中[0007]所述第一電阻的一端與所述PWM控制信號輸入端連接，且與所述第一二極管的陰極連接，所述第一電阻的另一端與所述電壓比較器的同相輸入端連接，且分別與所述第一二極管的陽極及所述第一電容的一端連接；所述第一電容的另一端接地；所述電壓比較器的反相輸入端與所述基準(zhǔn)電壓源連接，所述電壓比較器的輸出端與所述IGBT驅(qū)動芯片的正向信號輸入腳連接。[0008]優(yōu)選地，所述推挽驅(qū)動電路包括第二電阻、第三電阻、第四電阻、NPN三極管及PNP4三極管；其中[0009]所述第二電阻的一端與所述IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動信號輸出腳連接，所述第二電阻的另一端分別與所述NPN三極管的基極及所述PNP三極管的基極連接；所述NPN三極管的集電極與所述IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動電壓源輸出腳連接，所述NPN三極管的發(fā)射極經(jīng)所述第三電阻與所述IGBT的柵極連接；所述PNP三極管的集電極與所述IGBT驅(qū)動芯片的偏置電壓輸出腳連接，所述PNP三極管的發(fā)射極經(jīng)所述第四電阻與所述IGBT的柵極連接。[0010]優(yōu)選地，所述IGBT過流保護(hù)電路包括第五電阻及第二二極管；其中[0011]所述第五電阻的一端與所述IGBT驅(qū)動芯片的電流檢測輸入腳連接，所述第五電阻的另一端與所述第二二極管的陽極連接，所述第二二極管的陰極與所述IGBT的漏極連接。[0012]優(yōu)選地，所述IGBT驅(qū)動電路還包括第二電容、第三電容、第四電容、第五電容及第一極性電容；其中[0013]所述第二電容連接于所述IGBT驅(qū)動芯片的電源輸入腳和所述IGBT驅(qū)動芯片的輸入端的地線腳之間；所述第三電容連接于所述IGBT驅(qū)動芯片的輸出端的基準(zhǔn)地線腳和所述IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動電壓源輸出腳之間；所述第四電容連接于所述IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動電壓源輸出腳和所述IGBT驅(qū)動芯片的偏置電壓輸出腳之間；所述第五電容連接于所述IGBT驅(qū)動芯片的輸出端的基準(zhǔn)地線腳和所述IGBT驅(qū)動芯片的電流檢測輸入腳連接；所述第一極性電容的正極與所述IGBT驅(qū)動芯片的輸出端的基準(zhǔn)地線腳連接，其負(fù)極與所述 IGBT驅(qū)動芯片的偏置電壓輸出腳連接。[0014]優(yōu)選地，所述IGBT驅(qū)動芯片的型號為HCPL-316J。[0015]優(yōu)選地，所述IGBT驅(qū)動芯片的第13腳為其驅(qū)動電壓源輸出腳，與其第12腳連接， 且與所述NPN三極管的集電極連接；所述IGBT驅(qū)動芯片的第8腳接地。[0016]本實用新型還提出一種三相半橋逆變器驅(qū)動電路，該三相半橋逆變器驅(qū)動電路包括若干IGBT驅(qū)動電路，所述IGBT驅(qū)動電路包括供電電源、PWM控制信號輸入端、死區(qū)時間設(shè)置電路、IGBT驅(qū)動芯片、推挽驅(qū)動電路及IGBT過流保護(hù)電路；其中[0017]所述IGBT驅(qū)動芯片的電源輸入腳與所述供電電源連接，所述IGBT驅(qū)動芯片的反向信號輸入腳與其輸入端的地線腳連接，且接地；所述死區(qū)時間設(shè)置電路的輸入端與所述 PWM控制信號輸入端連接，其輸出端與所述IGBT驅(qū)動芯片的正向信號輸入腳連接；所述推挽驅(qū)動電路的驅(qū)動輸入端與所述IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動信號輸出腳連接，其驅(qū)動輸出端與 IGBT的柵極連接，其電源輸入端與所述IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動電壓源輸出腳連接；所述IGBT 驅(qū)動芯片的偏置電壓輸出腳及其輸出端的基準(zhǔn)地線腳均與IGBT的源極連接；所述IGBT過流保護(hù)電路連接于IGBT的漏極和所述IGBT驅(qū)動芯片的電流檢測輸入腳之間。[0018]優(yōu)選地，還包括用于對所述三相半橋逆變器的三相輸出端的電壓分別進(jìn)行采樣的電壓采樣電路、用于對所述三相半橋逆變器的三相負(fù)載的電流分別進(jìn)行采樣的電流采樣電路、以及用于根據(jù)所述電壓采樣電路采樣到的電壓和所述電流采樣電路采樣到的電流，輸出相應(yīng)的PWM控制信號給各所述IGBT驅(qū)動電路的DSP芯片；所述DSP芯片包括若干PWM控制信號輸出腳、若干I/O 口、米樣電壓輸入腳及米樣電流輸入腳；其中[0019]各所述IGBT驅(qū)動電路中的PWM控制信號輸入端分別與所述DSP芯片的相應(yīng)PWM 控制信號輸出腳連接；各所述IGBT驅(qū)動電路中的IGBT驅(qū)動芯片的故障信號輸出腳分別與所述DSP芯片的相應(yīng)I/O 口連接；所述DSP芯片的采樣電壓輸入腳與所述電壓采樣電路連接，所述DSP芯片的采樣電流輸入腳與所述電流采樣電路連接。[0020]本實用新型提出的IGBT驅(qū)動電路，通過PWM控制信號輸入端輸入相應(yīng)的PWM控制信號，該P(yáng)WM控制信號經(jīng)過死區(qū)時間設(shè)置電路設(shè)置其死區(qū)時間后，輸出至IGBT驅(qū)動芯片的正向信號輸入腳，IGBT驅(qū)動芯片根據(jù)其正向信號輸入腳所輸入的PWM控制信號，輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號，該驅(qū)動信號經(jīng)推挽驅(qū)動電路驅(qū)動IGBT的開關(guān)工作。本實用新型提出的該IGBT 驅(qū)動電路，縮短了 IGBT的開關(guān)時間，減少了 IGBT的開關(guān)損耗，提高了電路的運(yùn)行效率、可靠性和安全性。并且，本實用新型提出的該IGBT驅(qū)動電路還具有成本低及易實現(xiàn)的優(yōu)點。


[0021]圖I是本實用新型中IGBT驅(qū)動電路較佳實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖2是本實用新型中三相半橋逆變器驅(qū)動電路較佳實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；[0023]圖3是本實用新型中三相半橋逆變器驅(qū)動電路較佳實施例的相應(yīng)PWM控制信號的波形圖。[0024]本實用新型目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
具體實施方式
[0025]以下結(jié)合說明書附圖及具體實施例進(jìn)一步說明本實用新型的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。[0026]圖I是本實用新型中IGBT驅(qū)動電路較佳實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。[0027]參照圖1，本實用新型中的IGBT驅(qū)動電路10用于驅(qū)動絕緣柵雙極型晶體管VT(下稱IGBT)的開關(guān)工作。其中，IGBT的漏極和源極之間連接有二極管VD，二極管VD的陰極與 IGBT的漏極連接，二極管VD的陽極與IGBT的源極連接。[0028]本實用新型中的IGBT驅(qū)動電路10包括供電電源VCC、PWM控制信號輸入端101、 死區(qū)時間設(shè)置電路102、IGBT驅(qū)動芯片103、推挽驅(qū)動電路104及IGBT過流保護(hù)電路105。 本實用新型實施例中的IGBT驅(qū)動芯片103的型號為HCPL-316J。[0029]其中，IGBT驅(qū)動芯片103的電源輸入腳VCCl (第3腳)與供電電源VCC的正極連接，供電電源VCC的負(fù)極接地，IGBT驅(qū)動芯片103的反向信號輸入腳VIN-(第2腳)與其輸入端的地線腳GNDl (第4腳)連接，且接地；死區(qū)時間設(shè)置電路102的輸入端與PWM控制信號輸入端101連接，死區(qū)時間設(shè)置電路102的輸出端與IGBT驅(qū)動芯片103的正向信號輸入腳VIN+ (第I腳)連接；推挽驅(qū)動電路104的驅(qū)動輸入端與IGBT驅(qū)動芯片103的驅(qū)動信號輸出腳VOUT (第11腳)連接，推挽驅(qū)動電路104的驅(qū)動輸出端與IGBT的柵極連接，推挽驅(qū)動電路104的電源輸入端與IGBT驅(qū)動芯片103的驅(qū)動電壓源輸出腳VCC2 (第13腳)連接；IGBT驅(qū)動芯片103的驅(qū)動電壓源輸出腳VCC2 (第13腳)還與其VC引腳(第12腳)連接，IGBT驅(qū)動芯片103的VLEDl-引腳(第8腳)接地，IGBT驅(qū)動芯片103的偏置電壓輸出腳VEE (第9腳和第10腳)及其輸出端的基準(zhǔn)地線腳VE (第16腳)均與IGBT的源極連接； IGBT過流保護(hù)電路105連接于IGBT的漏極和IGBT驅(qū)動芯片103的電流檢測輸入腳DESAT (第14腳)之間。[0030]具體地，上述死區(qū)時間設(shè)置電路102包括第一二極管D1、第一電阻R1、第一電容Cl、電壓比較器Ul及一基準(zhǔn)電壓源，其中，基準(zhǔn)電壓源的電壓為Vref/2。[0031]其中，第一電阻Rl的一端為死區(qū)時間設(shè)置電路102的輸入端，與PWM控制信號輸入端101連接，且與第一二極管Dl的陰極連接，第一電阻Rl的另一端與電壓比較器Ul的同相輸入端(+ )連接，且分別與第一二極管Dl的陽極及第一電容Cl的一端連接,第一電容Cl 的另一端接地，電壓比較器的反相輸入端(_)與基準(zhǔn)電壓源連接，電壓比較器的輸出端為死區(qū)時間設(shè)置電路102的輸出端，與IGBT驅(qū)動芯片103的正向信號輸入腳VIN+ (第I腳)連接。[0032]上述推挽驅(qū)動電路包括第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、NPN三極管Tl及 PNP三極管T2。[0033]其中，第二電阻R2的一端為推挽驅(qū)動電路104的驅(qū)動輸入端，與IGBT驅(qū)動芯片 103的驅(qū)動信號輸出腳VOUT (第11腳)連接，第二電阻R2的另一端分別與NPN三極管Tl 的基極及PNP三極管T2的基極連接；NPN三極管Tl的集電極為推挽驅(qū)動電路104的電源輸入端，與IGBT驅(qū)動芯片103的驅(qū)動電壓源輸出腳VCC2 (第13腳)連接，NPN三極管Tl的發(fā)射極經(jīng)第三電阻R3與IGBT的柵極連接；PNP三極管T2的集電極與IGBT驅(qū)動芯片103 的偏置電壓輸出腳VEE (第9腳和第10腳)連接，PNP三極管T2的發(fā)射極經(jīng)第四電阻R4與 IGBT的柵極連接。其中，第三電阻R3與第四電阻R4之間的結(jié)點為推挽驅(qū)動電路104的驅(qū)動輸出端。[0034]上述IGBT過流保護(hù)電路104包括第五電阻R5及第二二極管D2。第二二極管D2 用于檢測IGBT的飽和壓降。[0035]其中，第二二極管D2的陰極與IGBT的漏極連接，第二二極管D2的陽極與第五電阻R5的一端連接，第五電阻R5的另一端與IGBT驅(qū)動芯片103的電流檢測輸入腳DESAT(第 14腳)連接。[0036]并且，本實用新型提出的該IGBT驅(qū)動電路還包括第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5及第一極性電容El。[0037]其中，第二電容C2連接于IGBT驅(qū)動芯片103的電源輸入腳VCCl(第3腳)和IGBT 驅(qū)動芯片103的輸入端的地線腳GNDl (第4腳)之間；第三電容C3連接于IGBT驅(qū)動芯片 103的輸出端的基準(zhǔn)地線腳VE (第16腳)和IGBT驅(qū)動芯片103的驅(qū)動電壓源輸出腳VCC2 (第13腳)之間；第四電容C4連接于IGBT驅(qū)動芯片103的驅(qū)動電壓源輸出腳VCC2 (第13 腳)和IGBT驅(qū)動芯片103的偏置電壓輸出腳VEE (第9腳和第10腳)之間；第五電容C5連接于IGBT驅(qū)動芯片103的輸出端的基準(zhǔn)地線腳VE (第16腳)和IGBT驅(qū)動芯片103的電流檢測輸入腳DESAT (第14腳)連接；第一極性電容El的正極與IGBT驅(qū)動芯片103的輸出端的基準(zhǔn)地線腳VE (第16腳)連接，第一極性電容El的負(fù)極與IGBT驅(qū)動芯片103的偏置電壓輸出腳VEE (第9腳和第10腳)連接。[0038]本實用新型實施例中所采用的IGBT驅(qū)動芯片HCPL-316J是由Agilent公司生產(chǎn)的一種IGBT門極驅(qū)動光耦合器，其內(nèi)部集成了 IGBT的欠壓鎖定保護(hù)電路及故障狀態(tài)反饋電路(即IGBT的過流保護(hù)功能)，IGBT驅(qū)動芯片HCPL-316J所集成的上述兩個功能電路為本實用新型IGBT驅(qū)動電路的可靠工作提供了保障。[0039]另外，本實施例所采用的IGBT驅(qū)動芯片HCPL-316J還具有以下功能可使IGBT的漏極電流高達(dá)150A ;可使IGBT漏極和源極之間的電壓UCE高達(dá)1200V ;兼容CM0S/TTL電平；可使IGBT的開關(guān)時間短至500ns ;寬工作電壓范圍(15 30V);用戶可配置自動復(fù)位、 自動關(guān)閉等。[0040]本實用新型TGBT驅(qū)動電路在上電過程中，IGBT驅(qū)動芯片103的供電電源VCC由 OV逐漸上升到其最大值，若此時IGBT驅(qū)動芯片103的驅(qū)動信號輸出腳VOUT (第11腳)有驅(qū)動信號的輸出，則會造成IGBT的柵極電壓過低，從而使IGBT工作在線性放大區(qū)，以造成 IGBT發(fā)熱過多而燒毀。而本實用新型所采用的IGBT驅(qū)動芯片HCPL-316J，其欠壓鎖定保護(hù)功能就能解決該問題，從而使得本實用新型能夠避免在電路的上電過程中使IGBT工作在線性放大區(qū)。具體地，當(dāng)供電電源VCC與IGBT的漏極和源極之間的電壓UCE的電壓差小于 12V時，IGBT驅(qū)動芯片HCPL-316J的驅(qū)動信號輸出腳VOUT (第11腳)輸出低電平，使IGBT 處于截止?fàn)顟B(tài)，從而防止了 IGBT工作在線性放大區(qū)以造成其發(fā)熱過多而燒毀。并且，與上述欠壓鎖定保護(hù)功能所對應(yīng)的鎖定信號可以通過IGBT驅(qū)動芯片HCPL-316J的復(fù)位腳(第5 腳)進(jìn)行清除。[0041]并且，IGBT驅(qū)動芯片HCPL-316J可以通過檢測IGBT的導(dǎo)通壓降卿IGBT導(dǎo)通時， 其漏極和源極之間的電壓UCE)來實施對IGBT的過流保護(hù)功能。IGBT驅(qū)動芯片HCPL-316J 內(nèi)置有固定的7V電平，在過流保護(hù)電路105工作時，它將檢測到的IGBT的漏極和源極之間的電壓UCE與IGBT驅(qū)動芯片HCPL-316J內(nèi)置的該7V電平進(jìn)行比較，當(dāng)檢測到的IGBT 的漏極和源極之間的電壓UCE超過7V時(S卩IGBT處于過流飽和狀態(tài))，則IGBT驅(qū)動芯片 HCPL-316J的驅(qū)動信號輸出腳VOUT (第11腳)輸出低電平，以關(guān)斷IGBT (即此時封鎖了高電平的驅(qū)動信號的輸出，該封鎖狀態(tài)同樣可以通過IGBT驅(qū)動芯片HCPL-316J的復(fù)位腳(第 5腳)進(jìn)行解除)，同時，一個故障信號通過IGBT驅(qū)動芯片HCPL-316J內(nèi)部的光耦從其故障信號輸出引腳(第6腳)反饋給本實用新型IGBT驅(qū)動電路的輸入側(cè)，以便在本實用新型IGBT 驅(qū)動電路的輸入側(cè)采取相應(yīng)的保護(hù)措施。本實用新型實施例中，當(dāng)IGBT關(guān)斷時，其漏極和源極之間的電壓UCE必定超過7V，但此時，過流保護(hù)電路105已失效，從而IGBT驅(qū)動芯片 HCPL-316J的故障信號輸出引腳(第6腳)不會產(chǎn)生故障信號，而實際上，由于二極管D2本身具有管壓降的因素，在上述UCE不到7V時，IGBT驅(qū)動芯片HCPL-316J就已經(jīng)完成了對IGBT 的過流保護(hù)動作。[0042]本實用新型實施例，當(dāng)PWM控制信號輸入端101所輸入的PWM控制信號的上升沿到來時，其通過第一電阻Rl對第一電容Cl進(jìn)行充電，當(dāng)所輸入的PWM控制信號的下降沿到來時，第一電容Cl中所存儲的電能通過第一二極管Dl進(jìn)行放電，使第一電容Cl的電壓立刻下降，從而使得輸入至IGBT驅(qū)動芯片103的正向信號輸入腳VIN+ (第I腳)的PWM控制信號是一整形后的PWM控制信號(即設(shè)置了死區(qū)時間的PWM控制信號)，整形后的該P(yáng)WM控制信號經(jīng)過IGBT驅(qū)動芯片103的隔離放大后，從IGBT驅(qū)動芯片103的驅(qū)動信號輸出腳VOUT (第11腳)輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號給推挽驅(qū)動電路104，以驅(qū)動IGBT的開關(guān)工作。其中，上述推挽驅(qū)動電路104的主要目的是為了加大IGBT的驅(qū)動電流，以匹配IGBT的驅(qū)動要求。[0043]本實用新型實施例，當(dāng)IGBT驅(qū)動芯片103的驅(qū)動信號輸出腳VOUT (第11腳)輸出高電平時，推挽驅(qū)動電路104中的NPN三極管Tl導(dǎo)通，PNP三極管T2截止，此時，IGBT的柵極和源極之間的電壓UGE為15V，IGBT處于導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)IGBT驅(qū)動芯片103的驅(qū)動信號輸出腳VOUT (第11腳)輸出低電平時，推挽驅(qū)動電路104中的NPN三極管Tl截止，PNP三極管T2導(dǎo)通，此時，IGBT的柵極和源極之間的電壓UGE為-9V，IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)。[0044]本實用新型提出的IGBT驅(qū)動電路，通過PWM控制信號輸入端輸入相應(yīng)的PWM控制信號，該P(yáng)WM控制信號經(jīng)過死區(qū)時間設(shè)置電路設(shè)置其死區(qū)時間后，輸出至IGBT驅(qū)動芯片的正向信號輸入腳，IGBT驅(qū)動芯片根據(jù)其正向信號輸入腳所輸入的PWM控制信號，輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號，該驅(qū)動信號經(jīng)推挽驅(qū)動電路驅(qū)動IGBT的開關(guān)工作。本實用新型提出的該IGBT 驅(qū)動電路，縮短了 IGBT的開關(guān)時間，減少了 IGBT的開關(guān)損耗，提高了電路的運(yùn)行效率、可靠性和安全性。并且，本實用新型提出的該IGBT驅(qū)動電路還具有成本低及易實現(xiàn)的優(yōu)點。[0045]本實用新型還提出一種三相半橋逆變器驅(qū)動電路，圖2是本實用新型中三相半橋逆變器驅(qū)動電路較佳實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。[0046]參照圖2，本實用新型中三相半橋逆變器驅(qū)動電路包括三相半橋逆變器201、電感 LI、電感L2、電感L3、電壓采樣電路202、電流采樣電路203、第一相輸出端UA、第二相輸出端 UB、第三相輸出端UC、地線端GND、負(fù)載1、負(fù)載2、負(fù)載3、電容(11、電容(12、電容(13、DSP 芯片204、第一 IGBT驅(qū)動電路205、第二 IGBT驅(qū)動電路206、第三IGBT驅(qū)動電路207、第四 IGBT驅(qū)動電路208、第五IGBT驅(qū)動電路209及第六IGBT驅(qū)動電路210。第一相輸出端UA、 第二相輸出端UB、第三相輸出端UC及地線端GND構(gòu)成三相半橋逆變器201的三相四線制。 本實用新型實施例中的DSP芯片204的型號為TMS320F2812。[0047]其中，電壓米樣電路202用于對三相半橋逆變器201的三相輸出端(即第一相輸出端UA、第二相輸出端UB及第三相 輸出端UC)的電壓分別進(jìn)行采樣，電流采樣電路203用于對三相半橋逆變器201的三相負(fù)載(即負(fù)載I、負(fù)載2及負(fù)載3)的電流分別進(jìn)行采樣，DSP 芯片204用于根據(jù)電壓采樣電路202采樣到的電壓和電流采樣電路203采樣到的電流，輸出相應(yīng)的PWM控制信號給相應(yīng)的上述IGBT驅(qū)動電路。[0048]具體地，三相半橋逆變器201包括供電電源GBI、供電電源GB2、極性電容E11、極性電容E12、第一絕緣柵雙極型晶體管VTl (下稱VT1)、第二絕緣柵雙極型晶體管VT2 (下稱 VT2)、第三絕緣柵雙極型晶體管VT3 (下稱VT3)、第四絕緣柵雙極型晶體管VT4 (下稱VT4)、 第五絕緣柵雙極型晶體管VT5(下稱VT5)、第六絕緣柵雙極型晶體管VT6(下稱VT6)、第一二極管VD1、第二二極管VD2、第三二極管VD3、第四二極管VD4、第五二極管VD5及第六二極管 VD6。其中，VTl和VT2構(gòu)成三相半橋逆變器201的第一個橋臂，VT3和VT4構(gòu)成三相半橋逆變器201的第二個橋臂，VT5和VT6構(gòu)成三相半橋逆變器201的第三個橋臂。[0049]DSP芯片204包括若干PWM控制信號輸出腳、若干I/O 口、采樣電壓輸入腳及采樣電流輸入腳。[0050]其中，供電電源GB1、GB2相互串聯(lián)，其正極端分別與VT1、VT3、VT5的漏極連接，其負(fù)極端分別與VT2、VT4、VT6的源極連接；VT1的源極與VT2的漏極連接，VT3的源極與VT4 的漏極連接，VT5的源極與VT6的漏極連接；第一二極管VDl連接于VTl的漏極和源極之間， 第二二極管VD2連接于VT2的漏極和源極之間，第三二極管VD3連接于VT3的漏極和源極之間，第四二極管VD4連接于VT4的漏極和源極之間，第五二極管VD5連接于VT5的漏極和源極之間，第六二極管VD6連接于VT6的漏極和源極之間；極性電容Ell的正極與供電電源 GBl的正極連接，其負(fù)極與供電電源GBl的負(fù)極連接；極性電容E12的正極與供電電源GB2 的正極連接，其負(fù)極與供電電源GB2的負(fù)極連接；[0051]電感LI的一端連接于VT5和VT6之間，電感LI的另一端為第一相輸出端UA，電感 L2的一端連接于VT3和VT4之間，電感L2的另一端為第二相輸出端UB，電感L3的一端連接于VTl和VT2之間，電感L3的另一端為第三相輸出端UC ;供電電源GBl與供電電源GB2 之間的結(jié)點為地線端GND ;負(fù)載I的一端與第一相輸出端UA連接，其另一端與地線端GND連接，負(fù)載2的一端與第二相輸出端UB連接，其另一端與地線端GND連接，負(fù)載3的一端與第三相輸出端UC連接，其另一端與地線端GND連接；電容Cll與負(fù)載I并聯(lián)，電容C12與負(fù)載 2并聯(lián)，電容C13與負(fù)載3并聯(lián)；[0052]電壓米樣電路202的米樣輸入端分別與第一相輸出端UA、第二相輸出端UB、第三相輸出端UC連接，電壓采樣電路202的采樣輸出端與DSP芯片204的采樣電壓輸入腳連接； 電流采樣電路203的采樣輸入端分別與負(fù)載I的末端(即負(fù)載I與地線端GND之間)、負(fù)載2 的末端(即負(fù)載2與地線端GND之間)及負(fù)載3的末端(即負(fù)載3與地線端GND之間)連接， 電流采樣電路203的采樣輸出端與DSP芯片204的采樣電流輸入腳連接；[0053]第一 IGBT驅(qū)動電路205、第二 IGBT驅(qū)動電路206、第三IGBT驅(qū)動電路207、第四 IGBT驅(qū)動電路208、第五IGBT驅(qū)動電路209及第六IGBT驅(qū)動電路210的PWM控制信號輸入端分別與DSP芯片204的相應(yīng)PWM控制信號輸出腳連接，第一 IGBT驅(qū)動電路205的驅(qū)動輸出端與VTl的柵極連接，第二 IGBT驅(qū)動電路206的驅(qū)動輸出端與VT2的柵極連接，第三 IGBT驅(qū)動電路207的驅(qū)動輸出端與VT3的柵極連接，第四IGBT驅(qū)動電路208的驅(qū)動輸出端與·VT4的柵極連接，第五IGBT驅(qū)動電路209的驅(qū)動輸出端與VT5的柵極連接，第六IGBT驅(qū)動電路210的驅(qū)動輸出端與VT6的柵極連接。[0054]其中，上述第一 IGBT驅(qū)動電路205、第二 IGBT驅(qū)動電路206、第三IGBT驅(qū)動電路 207、第四IGBT驅(qū)動電路208、第五IGBT驅(qū)動電路209及第六IGBT驅(qū)動電路210的電路結(jié)構(gòu)均與圖I所示的IGBT驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)相同，此處不再贅述。[0055]并且，上述第一 IGBT驅(qū)動電路205、第二 IGBT驅(qū)動電路206、第三IGBT驅(qū)動電路 207、第四IGBT驅(qū)動電路208、第五IGBT驅(qū)動電路209及第六IGBT驅(qū)動電路210中的IGBT 驅(qū)動芯片的故障信號輸出腳(第6腳)分別與上述DSP芯片204的相應(yīng)I/O 口連接。[0056]本實用新型提出的三相半橋逆變器驅(qū)動電路，通過電壓采樣電路對三相半橋逆變器的三相輸出端的電壓分別進(jìn)行采樣，通過電流采樣電路對三相半橋逆變器的三相負(fù)載的電流分別進(jìn)行采樣，電路中的DSP芯片根據(jù)電壓采樣電路采樣到的電壓和電流采樣電路采樣到的電流，輸出相應(yīng)的PWM控制信號給第一 IGBT驅(qū)動電路、第二 IGBT驅(qū)動電路、第三 IGBT驅(qū)動電路、第四IGBT驅(qū)動電路、第五IGBT驅(qū)動電路及第六IGBT驅(qū)動電路，以分別驅(qū)動三相半橋逆變器中六個絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的工作。本實用新型提出的該三相半橋逆變器驅(qū)動電路縮短了三相半橋逆變器中IGBT的開關(guān)時間，減少了 IGBT的開關(guān)損耗，提高了電路的運(yùn)行效率、可靠性和安全性。并且，本實用新型提出的該三相半橋逆變器驅(qū)動電路還具有成本低和易實現(xiàn)的優(yōu)點。[0057]圖3是本實用新型中三相半橋逆變器驅(qū)動電路較佳實施例的相應(yīng)PWM控制信號的波形圖。[0058]一并參照圖2和圖3，圖中PWM1、PWM2分別為DSP芯片204輸出至第一 IGBT驅(qū)動電路205和第二 IGBT驅(qū)動電路206的PWM控制信號的波形，圖中Vca、Vcb為三相半橋逆變器201的上下橋臂VT1、VT2所對應(yīng)的IGBT驅(qū)動電路(即上述第一 IGBT驅(qū)動電路205和第二 IGBT驅(qū)動電路206)的死區(qū)時間設(shè)置電路中第一電容上的電壓，Vrefl/2、Vref2/2為三相半橋逆變器201的上下橋臂VTl、VT2所對應(yīng)的IGBT驅(qū)動電路(即第一 IGBT驅(qū)動電路205和第二 IGBT驅(qū)動電路206)的死區(qū)時間設(shè)置電路中電壓比較器的門檻電壓(即電壓比較器反向輸入端所輸入的參考電壓源的電壓)，圖中DPWM1、DPWM2分別為經(jīng)整形后的輸出至第一 IGBT驅(qū) 動電路205和第二 IGBT驅(qū)動電路206中IGBT驅(qū)動芯片第I腳的PWM控制信號的波形，圖中Td為PWM控制信號的死區(qū)時間。[0059]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍， 凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種IGBT驅(qū)動電路，用于驅(qū)動IGBT的開關(guān)工作，其特征在于，包括供電電源、PWM控制信號輸入端、死區(qū)時間設(shè)置電路、IGBT驅(qū)動芯片、推挽驅(qū)動電路及IGBT過流保護(hù)電路；其中所述IGBT驅(qū)動芯片的電源輸入腳與所述供電電源連接，所述IGBT驅(qū)動芯片的反向信號輸入腳與其輸入端的地線腳連接，且接地；所述死區(qū)時間設(shè)置電路的輸入端與所述PWM 控制信號輸入端連接，其輸出端與所述IGBT驅(qū)動芯片的正向信號輸入腳連接；所述推挽驅(qū)動電路的驅(qū)動輸入端與所述IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動信號輸出腳連接，其驅(qū)動輸出端與IGBT 的柵極連接，其電源輸入端與所述IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動電壓源輸出腳連接；所述IGBT驅(qū)動芯片的偏置電壓輸出腳及其輸出端的基準(zhǔn)地線腳均與IGBT的源極連接；所述IGBT過流保護(hù)電路連接于IGBT的漏極和所述IGBT驅(qū)動芯片的電流檢測輸入腳之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的IGBT驅(qū)動電路，其特征在于，所述死區(qū)時間設(shè)置電路包括第一二極管、第一電阻、第一電容、電壓比較器及一基準(zhǔn)電壓源；其中所述第一電阻的一端與所述PWM控制信號輸入端連接，且與所述第一二極管的陰極連接，所述第一電阻的另一端與所述電壓比較器的同相輸入端連接，且分別與所述第一二極管的陽極及所述第一電容的一端連接；所述第一電容的另一端接地；所述電壓比較器的反相輸入端與所述基準(zhǔn)電壓源連接，所述電壓比較器的輸出端與所述IGBT驅(qū)動芯片的正向信號輸入腳連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的IGBT驅(qū)動電路，其特征在于，所述推挽驅(qū)動電路包括第二電阻、第三電阻、第四電阻、NPN三極管及PNP三極管；其中所述第二電阻的一端與所述IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動信號輸出腳連接，所述第二電阻的另一端分別與所述NPN三極管的基極及所述PNP三極管的基極連接；所述NPN三極管的集電極與所述IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動電壓源輸出腳連接，所述NPN三極管的發(fā)射極經(jīng)所述第三電阻與所述IGBT的柵極連接；所述PNP三極管的集電極與所述IGBT驅(qū)動芯片的偏置電壓輸出腳連接，所述PNP三極管的發(fā)射極經(jīng)所述第四電阻與所述IGBT的柵極連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGBT驅(qū)動電路，其特征在于，所述IGBT過流保護(hù)電路包括第五電阻及第二二極管；其中所述第五電阻的一端與所述IGBT驅(qū)動芯片的電流檢測輸入腳連接，所述第五電阻的另一端與所述第二二極管的陽極連接，所述第二二極管的陰極與所述IGBT的漏極連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的IGBT驅(qū)動電路，其特征在于，所述IGBT驅(qū)動電路還包括第二電容、第三電容、第四電容、第五電容及第一極性電容；其中所述第二電容連接于所述IGBT驅(qū)動芯片的電源輸入腳和所述IGBT驅(qū)動芯片的輸入端的地線腳之間；所述第三電容連接于所述IGBT驅(qū)動芯片的輸出端的基準(zhǔn)地線腳和所述IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動電壓源輸出腳之間；所述第四電容連接于所述IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動電壓源輸出腳和所述IGBT驅(qū)動芯片的偏置電壓輸出腳之間；所述第五電容連接于所述IGBT驅(qū)動芯片的輸出端的基準(zhǔn)地線腳和所述IGBT驅(qū)動芯片的電流檢測輸入腳連接；所述第一極性電容的正極與所述IGBT驅(qū)動芯片的輸出端的基準(zhǔn)地線腳連接，其負(fù)極與所述 IGBT驅(qū)動芯片的偏置電壓輸出腳連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的IGBT驅(qū)動電路，其特征在于，所述IGBT驅(qū)動芯片的型號為 HCPL-316J。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的IGBT驅(qū)動電路，其特征在于，所述IGBT驅(qū)動芯片的第13腳為其驅(qū)動電壓源輸出腳，與其第12腳連接，且與所述NPN三極管的集電極連接；所述IGBT 驅(qū)動芯片的第8腳接地。
8.—種三相半橋逆變器驅(qū)動電路，包括若干IGBT驅(qū)動電路，其特征在于，所述IGBT驅(qū)動電路為權(quán)利要求1-7中任一項所述的IGBT驅(qū)動電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的三相半橋逆變器驅(qū)動電路，其特征在于，還包括用于對所述三相半橋逆變器的三相輸出端的電壓分別進(jìn)行采樣的電壓采樣電路、用于對所述三相半橋逆變器的三相負(fù)載的電流分別進(jìn)行采樣的電流采樣電路、以及用于根據(jù)所述電壓采樣電路采樣到的電壓和所述電流采樣電路采樣到的電流，輸出相應(yīng)的PWM控制信號給各所述IGBT 驅(qū)動電路的DSP芯片；所述DSP芯片包括若干PWM控制信號輸出腳、若干I/O 口、采樣電壓輸入腳及采樣電流輸入腳；其中各所述IGBT驅(qū)動電路中的PWM控制信號輸入端分別與所述DSP芯片的相應(yīng)PWM控制信號輸出腳連接；各所述IGBT驅(qū)動電路中的IGBT驅(qū)動芯片的故障信號輸出腳分別與所述 DSP芯片的相應(yīng)I/O 口連接；所述DSP芯片的采樣電壓輸入腳與所述電壓采樣電路連接，所述DSP芯片的采樣電流輸入腳與所述電流采樣電路連接。
專利摘要本實用新型公開一種IGBT驅(qū)動電路及三相半橋逆變器驅(qū)動電路，IGBT驅(qū)動電路包括供電電源、PWM控制信號輸入端、死區(qū)時間設(shè)置電路、IGBT驅(qū)動芯片、推挽驅(qū)動電路及IGBT過流保護(hù)電路；死區(qū)時間設(shè)置電路連接于PWM控制信號輸入端和IGBT驅(qū)動芯片的正向信號輸入腳之間；IGBT驅(qū)動芯片的反向信號輸入腳接地；推挽驅(qū)動電路連接于IGBT驅(qū)動芯片的驅(qū)動信號輸出腳和IGBT的柵極之間；IGBT驅(qū)動芯片的偏置電壓輸出腳與IGBT的源極連接；IGBT過流保護(hù)電路連接于IGBT的漏極和IGBT驅(qū)動芯片的電流檢測輸入腳之間。本實用新型縮短了IGBT的開關(guān)時間，減少了IGBT的開關(guān)損耗，提高了電路的可靠性和安全性。
文檔編號H02M1/08GK202737730SQ20122031607
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者辛玉剛, 陳紀(jì)亭, 李仁山, 周文華 申請人:辛玉剛, 陳紀(jì)亭, 李仁山, 周文華