大功率igbt柵極驅(qū)動器的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及電力電子系統(tǒng)技術領域，尤其指代一種可針對3300V/1500A的高電壓大功率IGBT提供驅(qū)動的柵極驅(qū)動器。
【背景技術】
[0002]由于IGBT具有開關頻率高、導通功耗小及門極控制方便等特點，在大功率變換系統(tǒng)中得到廣泛的應用。目前IGBT應用領域的驅(qū)動方案很多，許多公司都設計制造了專用的驅(qū)動芯片，這些驅(qū)動芯片各有特點，但往往針對本公司的產(chǎn)品，以維護其知識產(chǎn)權，造成驅(qū)動芯片通用性差，在驅(qū)動保護設計上有許多不完善的地方;而且許多芯片直接驅(qū)動功率小，對于大驅(qū)動功率的產(chǎn)品往往價格昂貴，甚至超過對應IGBT。在實際應用中遇到許多難題，如許多芯片都是基于IGBT單管設計，并沒有考慮在實際應用中的IGBT之間的觸發(fā)信號及多路驅(qū)動電源的隔離、同一橋臂的死區(qū)控制、外部保護接口電磁干擾消除等問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對于上述現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種大功率IGBT柵極驅(qū)動器，以保證IGBT在額定功率情況下的最優(yōu)控制，并提供驅(qū)動、欠壓、短路和過壓全方位保護。
[0004]為達到上述目的，本實用新型的一種大功率IGBT柵極驅(qū)動器，包括:驅(qū)動模塊、保護模塊及電氣隔離模塊，三者分別與IGBT及外界上位機電性連接，所述的電氣隔離模塊包含:隔離電路、驅(qū)動電路及柵壓保護電路，三者依次電性連接，隔離電路電性連接外界上位機并接收輸出的脈沖信號，柵壓保護電路電性連接IGBT;所述的驅(qū)動模塊包含:驅(qū)動板電源電路、欠壓保護電路，二者電性連接，驅(qū)動板電源電路電性連接外界上位機;所述的保護模塊包含:控制回饋電路、短路保護電路、驅(qū)動保護電路、過壓保護電路，控制回饋電路電性連接外界上位機，并分別與短路保護電路、驅(qū)動保護電路及過壓保護電路電性連接;短路保護電路及過壓保護電路還分別電性連接IGBT;驅(qū)動保護電路電性連接上述隔離電路。
[0005]優(yōu)選地，所述的驅(qū)動板電源電路接收上位機輸出的±24V方波電源，并調(diào)壓輸出+15V和-12V電壓。
[0006]優(yōu)選地，所述的欠壓保護電路控制輸出的電壓為:13.5V?16.5V、-10.5V?-13.5Vo
[0007]本實用新型的有益效果:
[0008]I)本實用新型針對3300V/1500A的高電壓大功率IGBT設計外圍驅(qū)動及保護電路，保證IGBT在額定功率能正常開通和關斷，并提供短路和過流保護。
[0009]2)設計了完善的驅(qū)動脈沖信號預處理功能，保證IGBT柵極的脈沖信號的可靠性。
[0010]3)脈沖變壓器采用脈沖邊緣耦合傳遞方式，這種方式的優(yōu)點是脈沖變壓器只傳遞脈沖寬度固定的窄脈沖信號，可以適應占空比寬范圍變化的驅(qū)動脈沖信號。
[0011]4)驅(qū)動器設計高度集成化，減小驅(qū)動器的體積，減小驅(qū)動器與IGBT模塊之間的連接線長度，減小引線電感。
【附圖說明】
[0012]圖1繪示本實用新型的結(jié)構原理框圖。
【具體實施方式】
[0013]為了便于本領域技術人員的理解，下面結(jié)合實施例與附圖對本實用新型作進一步的說明，實施方式提及的內(nèi)容并非對本實用新型的限定。
[0014]參照圖1所示，本實用新型的一種大功率IGBT柵極驅(qū)動器，包括:驅(qū)動模塊、保護模塊及電氣隔離模塊，三者分別與IGBT及外界上位機電性連接，所述的電氣隔離模塊包含:隔離電路、驅(qū)動電路及柵壓保護電路，三者依次電性連接，隔離電路電性連接外界上位機并接收輸出的脈沖信號，柵壓保護電路電性連接IGBT;所述的驅(qū)動模塊包含:驅(qū)動板電源電路、欠壓保護電路，二者電性連接，驅(qū)動板電源電路電性連接外界上位機;所述的保護模塊包含:控制回饋電路、短路保護電路、驅(qū)動保護電路、過壓保護電路，控制回饋電路電性連接外界上位機，并分別與短路保護電路、驅(qū)動保護電路及過壓保護電路電性連接;短路保護電路及過壓保護電路還分別電性連接IGBT;驅(qū)動保護電路電性連接上述隔離電路。
[0015]其中，電氣隔離模塊中的隔離電路，接收上位機輸出的雙路脈沖信號(PffM)，通過驅(qū)動電路對信號進行放大，經(jīng)柵壓保護電路將電壓限制在20V以內(nèi)，保證控制電路不會受功率電路的干擾和影響。
[0016]驅(qū)動模塊中的驅(qū)動板電源電路收上位機輸出的±24V方波電源，并調(diào)壓輸出+15V和-12V電壓，經(jīng)欠壓保護電路將電壓控制在13.5V?16.5V、-10.5V?-13.5V，然后輸出給電氣隔離模塊及保護模塊。
[0017]保護模塊中的短路保護電路保護通過檢測IGBT直流母線正極電壓來確定IGBT是否被短路，當外界母線電壓超過設定值1950V時，過壓保護電路斷開電路進行保護;驅(qū)動保護電路檢測隔離電路輸出的PWM波形，判斷是否與原PWM波形保持一致，若不一致則進行保護;控制回饋電路輸出反饋信號給上位機，該反饋信號包含:1.剛上電時外界母線上電超過160￥時反饋一個15￥高點品信號；2.PffM波形輸入控制IGBT打開，則輸出一個低電平信號，反之則輸出高電平信號；3.上述短路保護電路、驅(qū)動保護電路、過壓保護電路、欠壓保護電路中任何一個電路出現(xiàn)故障，則輸出7.5V信號。
[0018]本實用新型的驅(qū)動器為IGBT開關提供足夠大的驅(qū)動電流，保證IGBT能在其控制下可靠地開通和關斷；當IGBT發(fā)生短路或者過流時，驅(qū)動器能在最短的時間關斷IGBT，保護功率器件;保證控制電路不會受功率電路的干擾和影響；確保當輸入兩路脈沖信號同時為高時，兩路輸出同時為低電平，防止出現(xiàn)直通現(xiàn)象。
[0019]本實用新型具體應用途徑很多，以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種大功率IGBT柵極驅(qū)動器，其特征在于，包括:驅(qū)動模塊、保護模塊及電氣隔離模塊，三者分別與IGBT及外界上位機電性連接，所述的電氣隔離模塊包含:隔離電路、驅(qū)動電路及柵壓保護電路，三者依次電性連接，隔離電路電性連接外界上位機并接收輸出的脈沖信號，柵壓保護電路電性連接IGBT;所述的驅(qū)動模塊包含:驅(qū)動板電源電路、欠壓保護電路，二者電性連接，驅(qū)動板電源電路電性連接外界上位機;所述的保護模塊包含:控制回饋電路、短路保護電路、驅(qū)動保護電路、過壓保護電路，控制回饋電路電性連接外界上位機，并分別與短路保護電路、驅(qū)動保護電路及過壓保護電路電性連接;短路保護電路及過壓保護電路還分別電性連接IGBT;驅(qū)動保護電路電性連接上述隔離電路。2.根據(jù)權利要求1所述的大功率IGBT柵極驅(qū)動器，其特征在于，所述的驅(qū)動板電源電路接收上位機輸出的± 24V方波電源，并調(diào)壓輸出+15V和-12V電壓。3.根據(jù)權利要求1或2所述的大功率IGBT柵極驅(qū)動器，其特征在于，所述的欠壓保護電路控制輸出的電壓為:13.5￥?16.5￥、-10.5￥?-13.5￥。
【專利摘要】本實用新型公開了一種大功率IGBT柵極驅(qū)動器，包括：驅(qū)動模塊、保護模塊及電氣隔離模塊，三者分別與IGBT及外界上位機電性連接，所述的電氣隔離模塊包含：隔離電路、驅(qū)動電路及柵壓保護電路，三者依次電性連接，隔離電路電性連接外界上位機并接收輸出的脈沖信號，柵壓保護電路電性連接IGBT；所述的驅(qū)動模塊包含：驅(qū)動板電源電路、欠壓保護電路，二者電性連接；所述的保護模塊包含：控制回饋電路、短路保護電路、驅(qū)動保護電路、過壓保護電路，控制回饋電路電性連接外界上位機，并分別與短路保護電路、驅(qū)動保護電路及過壓保護電路電性連接。本實用新型保證IGBT在額定功率情況下的最優(yōu)控制，并提供驅(qū)動、欠壓、短路和過壓全方位保護。
【IPC分類】H02H7/12, H02M1/08
【公開號】CN205178855
【申請?zhí)枴緾N201521030260
【發(fā)明人】馬劍, 陳鵬, 佟妍, 王超, 田立嶺
【申請人】南京軌道交通系統(tǒng)工程有限公司, 江蘇省城市軌道交通研究設計院股份有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月11日