一種電動(dòng)汽車用三并聯(lián)igbt驅(qū)動(dòng)控制電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)汽車用三并聯(lián)IGBT驅(qū)動(dòng)控制電路，包括用于接收PWM驅(qū)動(dòng)脈沖K1的推挽輸出電路，其輸出端與電流均衡電路的輸入端相連，電流均衡電路的輸出端分別與第一、二、三IGBT的門極相連；過壓平衡保護(hù)電路的輸入端接收控制端信號(hào)K2，過壓平衡保護(hù)電路的輸出端分別與第一、二、三IGBT的門極相連；第一、二、三IGBT的發(fā)射極均接參考基準(zhǔn)信號(hào)K3，電壓均衡電路的輸出端分別接第一、二、三IGBT的門極以及第一、二、三IGBT的發(fā)射極。本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，采用推挽電路將PWM信號(hào)同時(shí)驅(qū)動(dòng)三路IGBT門極信號(hào)；本實(shí)用新型通過推挽輸出電路、電壓均衡電路和過壓平衡保護(hù)電路確保三IGBT并聯(lián)輸出的對(duì)稱性好，保證了三IGBT并聯(lián)工作三相輸出的穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種電動(dòng)汽車用三并聯(lián)IGBT驅(qū)動(dòng)控制電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及新能源汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種電動(dòng)汽車用三并聯(lián)IGBT驅(qū)動(dòng)控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]新能源汽車的逆變驅(qū)動(dòng)控制大部分采用一路控制驅(qū)動(dòng)一個(gè)IGBT的方式，但是由于單個(gè)IGBT的帶荷能力是有限的，特別是在對(duì)逆變輸出功率要求較大時(shí)，單一的IGBT帶荷能力遠(yuǎn)無法滿足要求，甚至在使用雙IGBT并聯(lián)仍無法滿足使用要求的情況下，這就可以通過用三IGBT并聯(lián)工作方式，提高逆變器的負(fù)載能力。在新能源汽車領(lǐng)域中，相對(duì)于小型乘用車而言，對(duì)于純電動(dòng)大巴車的開發(fā)，在負(fù)載輸出功率方面具有更高的要求，為了滿足高輸出功率，并且能夠獲得更高經(jīng)濟(jì)效益的情況下，急需采用三并聯(lián)IGBT驅(qū)動(dòng)控制電路。
[0003]在并聯(lián)使用IGBT時(shí)，特別是在三IGBT并聯(lián)使用時(shí)，必須要保證三管通斷狀態(tài)以及均流能力的一致性，否則在使用時(shí)極易因三管通斷不一致或者電流差別較大而造成對(duì)IGBT的損害，這也是在IGBT并聯(lián)使用時(shí)較難解決但也是必須解決的一大難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、確保三IGBT并聯(lián)輸出的對(duì)稱性好，保證了三IGBT并聯(lián)工作三相輸出的穩(wěn)定性的電動(dòng)汽車用三并聯(lián)IGBT驅(qū)動(dòng)控制電路。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:一種電動(dòng)汽車用三并聯(lián)IGBT驅(qū)動(dòng)控制電路，包括用于接收PWM驅(qū)動(dòng)脈沖KI的推挽輸出電路，其輸出端與電流均衡電路的輸入端相連，電流均衡電路的輸出端分別與第一、二、三IGBT的門極相連;過壓平衡保護(hù)電路的輸入端接收控制端信號(hào)K2，過壓平衡保護(hù)電路的輸出端分別與第一、二、三IGBT的門極相連;第一、二、三IGBT的發(fā)射極均接參考基準(zhǔn)信號(hào)K3，電壓均衡電路的輸出端分別接第一、二、三IGBT的門極以及第一、二、三IGBT的發(fā)射極。
[0006]所述推挽輸出電路由三極管Ql和三極管Q2組成，所述三極管Ql的基極和三極管Q2的基極均接PWM驅(qū)動(dòng)脈沖Kl，三極管Ql的集電極接電源VCC，三極管Q2的集電極接地，三極管Ql的發(fā)射極和三極管Q2的發(fā)射極均接電流均衡電路的輸入端。
[0007]所述電壓均衡電路包括第一電壓均衡電路、第二電壓均衡電路和第三電壓均衡電路，所述第一電壓均衡電路由穩(wěn)壓二極管Z1、電阻R7、電阻RlO和二極管Dl組成，穩(wěn)壓二極管Zl與電阻R7并聯(lián)，其一并聯(lián)端接第一 IGBT的門極，其另一并聯(lián)端分別與電阻R10、二極管Dl的陰極和第一 IGBT的發(fā)射極相連，電阻RlO與二極管Dl并聯(lián);所述第二電壓均衡電路由穩(wěn)壓二極管Z2、電阻R8、電阻Rll和二極管D2組成，穩(wěn)壓二極管Z2與電阻R8并聯(lián)，其一并聯(lián)端接第二IGBT的門極，其另一并聯(lián)端分別與電阻Rl1、二極管D2的陰極和第二IGBT的發(fā)射極相連，電阻Rll與二極管D2并聯(lián);第三電壓均衡電路由穩(wěn)壓二極管Z3、電阻R9、電阻R12和二極管D3組成，穩(wěn)壓二極管Z3與電阻R9并聯(lián)，其一并聯(lián)端接第三IGBT的門極，其另一并聯(lián)端分別與電阻R12、二極管D3的陰極和第三IGBT的發(fā)射極相連，電阻R12與二極管D3并聯(lián)。
[0008]所述過壓平衡保護(hù)電路由三極管Q3、電阻R13和二極管D4、D5、D6組成，所述三極管Q3的基極接控制端信號(hào)K2，三極管Q3的集電極接地，三極管Q3的發(fā)射極分別與二極管D4、D5、D6的陰極相連，二極管D4的陽極接第一IGBT的門極，二極管D5的陽極接第二IGBT的門極，二極管D6的陽極接第三IGBT的門極，電阻R13跨接在三極管Q3的發(fā)射極和基極之間。
[0009]所述電流均衡電路包括第一電流均衡電路、第二電流均衡電路和第三電流均衡電路，所述第一電流均衡電路由電阻R1、R2組成，所述第二電流均衡電路由電阻R3、R4組成，所述第三電流均衡電路由電阻R5、R6組成，所述電阻Rl、R2串聯(lián)，電阻R3、R4串聯(lián)，電阻R5、R6串聯(lián)，電阻Rl、R3、R5的一端并聯(lián)，且該并聯(lián)端接三極管Ql的發(fā)射極；電阻R2、R4、R6的一端并聯(lián)，且該并聯(lián)端接三極管Q2的發(fā)射極。
[0010]由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，采用推挽電路將PWM信號(hào)同時(shí)驅(qū)動(dòng)三路IGBT門極信號(hào);本實(shí)用新型通過推挽輸出電路、電壓均衡電路和過壓平衡保護(hù)電路確保三IGBT并聯(lián)輸出的對(duì)稱性好，保證了三IGBT并聯(lián)工作三相輸出的穩(wěn)定性;本實(shí)用新型通過實(shí)現(xiàn)三IGBT并聯(lián)使用，使得因單IGBT或者雙IGBT并聯(lián)時(shí)功率輸出無法達(dá)到的平臺(tái)得以開發(fā)，同時(shí)，也大大降低了在高功率輸出的成本。
【附圖說明】
[0011 ]圖1、2分別為本實(shí)用新型的電路框圖和電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示，一種電動(dòng)汽車用三并聯(lián)IGBT驅(qū)動(dòng)控制電路，包括用于接收HVM驅(qū)動(dòng)脈沖KI的推挽輸出電路，其輸出端與電流均衡電路的輸入端相連，電流均衡電路的輸出端分別與第一、二、三IGBT的門極相連;過壓平衡保護(hù)電路7的輸入端接收控制端信號(hào)K2，過壓平衡保護(hù)電路7的輸出端分別與第一、二、三IGBT的門極相連;第一、二、三IGBT的發(fā)射極均接參考基準(zhǔn)信號(hào)K3，電壓均衡電路的輸出端分別接第一、二、三IGBT的門極以及第一、二、三IGBT的發(fā)射極。推挽輸出電路的主要作用是對(duì)三個(gè)IGBT門極的驅(qū)動(dòng)輸出，主要是因?yàn)橥仆燧敵瞿芰^高，所以在同時(shí)對(duì)三個(gè)IGBT并聯(lián)時(shí)能夠提供足夠的門極動(dòng)電流；電流均衡電路的作用就是在推挽輸出電路到IGBT門極這段電路中串接相同阻值的電阻，使得三個(gè)IGBT并聯(lián)使用時(shí)門極的電流保持一致，從而使其在開關(guān)動(dòng)作時(shí)盡量保持一致;電壓均衡電路，首先是給三個(gè)IGBT發(fā)射極同一個(gè)電平基準(zhǔn)，然后通過相同型號(hào)的穩(wěn)壓二極管使IGBT門極和發(fā)射極之間有相同的電壓差，這樣就可以確保給到三個(gè)IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是處于等電平狀態(tài)下，進(jìn)一步確保驅(qū)動(dòng)一致性;過壓平衡保護(hù)電路7就是在三路IGBT的控制端出現(xiàn)任一過壓情況時(shí)，能夠立即通過控制端信號(hào)K2同時(shí)將三路驅(qū)動(dòng)端電平拉低，以此完成對(duì)IGBT的保護(hù)。
[0013]如圖1、2所示，所述推挽輸出電路由三極管Ql和三極管Q2組成，所述三極管Ql的基極和三極管Q2的基極均接PWM驅(qū)動(dòng)脈沖Kl，三極管Ql的集電極接電源VCC，三極管Q2的集電極接地，三極管QI的發(fā)射極和三極管Q2的發(fā)射極均接電流均衡電路的輸入端。三極管Ql為NPN型，三極管Q2為PNP型，三極管Ql、Q2對(duì)IGBT的驅(qū)動(dòng)提供推挽輸出。所述電流均衡電路包括第一電流均衡電路1、第二電流均衡電路2和第三電流均衡電路3，所述第一電流均衡電路I由電阻Rl、R2組成，所述第二電流均衡電路2由電阻R3、R4組成，所述第三電流均衡電路3由電阻R5、R6組成，所述電阻R1、R2串聯(lián)，電阻R3、R4串聯(lián)，電阻R5、R6串聯(lián)，電阻R1、R3、R5的一端并聯(lián)，且該并聯(lián)端接三極管Ql的發(fā)射極；電阻R2、R4、R6的一端并聯(lián)，且該并聯(lián)端接三極管Q2的發(fā)射極。
[0014]如圖1、2所示，所述電壓均衡電路包括第一電壓均衡電路4、第二電壓均衡電路5和第三電壓均衡電路6，所述第一電壓均衡電路4由穩(wěn)壓二極管Zl、電阻R7、電阻RlO和二極管Dl組成，穩(wěn)壓二極管Zl與電阻R7并聯(lián)，其一并聯(lián)端接第一 IGBT的門極，其另一并聯(lián)端分別與電阻R10、二極管Dl的陰極和第一 IGBT的發(fā)射極相連，電阻RlO與二極管Dl并聯(lián);所述第二電壓均衡電路5由穩(wěn)壓二極管Z2、電阻R8、電阻Rll和二極管D2組成，穩(wěn)壓二極管Z2與電阻R8并聯(lián)，其一并聯(lián)端接第二 IGBT的門極，其另一并聯(lián)端分別與電阻R11、二極管D2的陰極和第二IGBT的發(fā)射極相連，電阻Rll與二極管D2并聯(lián)；第三電壓均衡電路6由穩(wěn)壓二極管Z3、電阻R9、電阻R12和二極管D3組成，穩(wěn)壓二極管Z3與電阻R9并聯(lián)，其一并聯(lián)端接第三IGBT的門極，其另一并聯(lián)端分別與電阻R12、二極管D3的陰極和第三IGBT的發(fā)射極相連，電阻R12與二極管D3并聯(lián)。
[0015]如圖1、2所示，所述過壓平衡保護(hù)電路7由三極管Q3、電阻Rl 3和二極管D4、D5、D6組成，所述三極管Q3的基極接控制端信號(hào)K2，三極管Q3的集電極接地，三極管Q3的發(fā)射極分別與二極管D4、D5、D6的陰極相連，二極管D4的陽極接第一 IGBT的門極，二極管D5的陽極接第二 IGBT的門極，二極管D6的陽極接第三IGBT的門極，電阻R13跨接在三極管Q3的發(fā)射極和基極之間。
[0016]以下結(jié)合圖1、2對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0017]Kl為推挽晶體對(duì)管即三極管Ql和三極管Q2提供PWM驅(qū)動(dòng)脈沖，通過推挽輸出電路為IGBT提供相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流，當(dāng)三極管Ql導(dǎo)通時(shí)，三極管Q2截止，電源VCC經(jīng)過三極管Ql提供電驅(qū)動(dòng)電流，經(jīng)電阻Rl、R3、R5分流，為并聯(lián)的IGBT提供均衡的控制電流到UTG、VTG、WTG端，為三個(gè)并聯(lián)的IGBT的門極做充電動(dòng)作，同理，當(dāng)三極管Ql截止，三極管Q2導(dǎo)通時(shí)，電流均衡地經(jīng)過電阻R2、R4、R6，為三個(gè)并聯(lián)的IGBT的門極放充電動(dòng)作，在IGBT的門極電荷反復(fù)充放的過程中，通過以上設(shè)計(jì)可以保證并聯(lián)的IGBT主回路電流也是一致的，以此保證IGBT并聯(lián)的三個(gè)門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的一致性，使三個(gè)IGBT在通斷狀態(tài)和電流均衡能力保持一致性，這樣才能確保三相輸出的平穩(wěn)性。在推挽輸出電路到IGBT門極的電路中串接相同規(guī)格型號(hào)的電阻Rl、R3、R5，使得到達(dá)三個(gè)IGBT門極的電流保持相等，從而使三個(gè)IGBT的開關(guān)動(dòng)作保持一致;電阻R2、R4、R6為相同規(guī)格型號(hào)的電阻，其作用同電阻Rl、R3、R5。
[0018]穩(wěn)壓二極管Z1、Z2、Z3的規(guī)格型號(hào)完全相同，電阻R7、R8、R9的規(guī)格型號(hào)完全相同，穩(wěn)壓二極管Z1、Z2、Z3和電阻R7、R8、R9的作用就是確保三個(gè)IGBT門極與發(fā)射極的電壓差保持一致，在電路工作的過程中可以確保IGBT的G、E級(jí)的電壓值，從而使三個(gè)IGBT的開關(guān)動(dòng)作保持一致。另外，為了保證IGBT門極驅(qū)動(dòng)的電平的穩(wěn)定和一致性，在IGBT的E級(jí)通過二極管
01、02、03和電阻1?10、1?11、1?12連接至1(3，1(3是給出的一個(gè)1681'發(fā)射極參考基準(zhǔn)，所以三個(gè)IGBT的控制一端UTE、VTE和WTE是等電位，保證了兩個(gè)IGBT的控制側(cè)是在等電位下運(yùn)行。二極管D1、D2、D3是規(guī)格型號(hào)完全相同的二極管，電阻R10、R11、R12是規(guī)格型號(hào)完全相同的電阻，他們串接在K3分別到三個(gè)IGBT的發(fā)射極的電路中，作用即為確保三個(gè)IGBT的發(fā)射極電平保持一致。所述電壓均衡電路，首先是給三個(gè)IGBT發(fā)射極同一個(gè)電平基準(zhǔn)，然后通過相同型號(hào)的穩(wěn)壓二極管使IGBT門極和發(fā)射極之間有相同的電壓差，這樣就可以確保給到三個(gè)IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是處于等電平狀態(tài)下，進(jìn)一步確保驅(qū)動(dòng)一致性。
[0019]過壓平衡保護(hù)電路7的優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)保護(hù)三路IGBT，其原理是如果其中一路IGBT控制端電壓UTG超過一定值時(shí)，打開K2端(K2端此時(shí)為低電平)，三極管Q3導(dǎo)通，限制UTG的電平被拉低，進(jìn)而保護(hù)IGBT控制端，同理，當(dāng)其他兩路IGBT出現(xiàn)電壓超值時(shí)也會(huì)做相同的動(dòng)作保護(hù)該路IGBT控制端。過壓平衡保護(hù)電路7就是在三路IGBT的控制端出現(xiàn)任一過壓情況時(shí)，能夠立即通過控制端信號(hào)K2同時(shí)將三路驅(qū)動(dòng)端電平拉低，以此完成對(duì)IGBT的保護(hù)
[0020]綜上所述，本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，采用推挽電路將HVM信號(hào)同時(shí)驅(qū)動(dòng)三路IGBT門極信號(hào)；本實(shí)用新型通過推挽輸出電路、電壓均衡電路和過壓平衡保護(hù)電路確保三IGBT并聯(lián)輸出的對(duì)稱性好，保證了三IGBT并聯(lián)工作三相輸出的穩(wěn)定性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動(dòng)汽車用三并聯(lián)IGBT驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于:包括用于接收PffM驅(qū)動(dòng)脈沖KI的推挽輸出電路，其輸出端與電流均衡電路的輸入端相連，電流均衡電路的輸出端分另Ij與第一、二、三IGBT的門極相連;過壓平衡保護(hù)電路(7)的輸入端接收控制端信號(hào)K2，過壓平衡保護(hù)電路(7)的輸出端分別與第一、二、三IGBT的門極相連;第一、二、三IGBT的發(fā)射極均接參考基準(zhǔn)信號(hào)K3，電壓均衡電路的輸出端分別接第一、二、三IGBT的門極以及第一、二、三IGBT的發(fā)射極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車用三并聯(lián)IGBT驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于:所述推挽輸出電路由三極管Ql和三極管Q2組成，所述三極管Ql的基極和三極管Q2的基極均接PWM驅(qū)動(dòng)脈沖Kl，三極管Ql的集電極接電源VCC，三極管Q2的集電極接地，三極管Ql的發(fā)射極和三極管Q2的發(fā)射極均接電流均衡電路的輸入端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車用三并聯(lián)IGBT驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于:所述電壓均衡電路包括第一電壓均衡電路(4)、第二電壓均衡電路(5)和第三電壓均衡電路(6)，所述第一電壓均衡電路(4)由穩(wěn)壓二極管Z1、電阻R7、電阻RlO和二極管Dl組成，穩(wěn)壓二極管Zl與電阻R7并聯(lián)，其一并聯(lián)端接第一 IGBT的門極，其另一并聯(lián)端分別與電阻R10、二極管Dl的陰極和第一 IGBT的發(fā)射極相連，電阻RlO與二極管Dl并聯(lián);所述第二電壓均衡電路(5)由穩(wěn)壓二極管Z2、電阻R8、電阻Rll和二極管D2組成，穩(wěn)壓二極管Z2與電阻R8并聯(lián)，其一并聯(lián)端接第二IGBT的門極，其另一并聯(lián)端分別與電阻Rl1、二極管D2的陰極和第二IGBT的發(fā)射極相連，電阻Rll與二極管D2并聯(lián);第三電壓均衡電路(6)由穩(wěn)壓二極管Z3、電阻R9、電阻R12和二極管D3組成，穩(wěn)壓二極管Z3與電阻R9并聯(lián)，其一并聯(lián)端接第三IGBT的門極，其另一并聯(lián)端分別與電阻R12、二極管D3的陰極和第三IGBT的發(fā)射極相連，電阻R12與二極管D3并聯(lián)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車用三并聯(lián)IGBT驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于:所述過壓平衡保護(hù)電路(7)由三極管Q3、電阻R13和二極管D4、D5、D6組成，所述三極管Q3的基極接控制端信號(hào)K2，三極管Q3的集電極接地，三極管Q3的發(fā)射極分別與二極管D4、D5、D6的陰極相連，二極管D4的陽極接第一 IGBT的門極，二極管D5的陽極接第二 IGBT的門極，二極管D6的陽極接第三IGBT的門極，電阻R13跨接在三極管Q3的發(fā)射極和基極之間。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)汽車用三并聯(lián)IGBT驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于:所述電流均衡電路包括第一電流均衡電路(I)、第二電流均衡電路(2)和第三電流均衡電路(3)，所述第一電流均衡電路(I)由電阻Rl、R2組成，所述第二電流均衡電路(2)由電阻R3、R4組成，所述第三電流均衡電路(3 )由電阻R5、R6組成，所述電阻Rl、R2串聯(lián)，電阻R3、R4串聯(lián)，電阻R5、R6串聯(lián)，電阻Rl、R3、R5的一端并聯(lián)，且該并聯(lián)端接三極管Ql的發(fā)射極；電阻R2、R4、R6的一端并聯(lián)，且該并聯(lián)端接三極管Q2的發(fā)射極。
【文檔編號(hào)】H02M1/088GK205430040SQ201620145906
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年2月28日
【發(fā)明人】劉蕾, 王體偉, 苑紅偉, 萬富翔
【申請(qǐng)人】合肥巨動(dòng)力系統(tǒng)有限公司, 合肥巨一動(dòng)力系統(tǒng)有限公司