專利名稱：一種可負壓關(guān)斷的igbt變壓器驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種IGBT的柵極驅(qū)動電路，特別是涉及一種可負壓關(guān)斷的IGBT 變壓器驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
IGBT的柵極驅(qū)動主要有兩種方式專用IC驅(qū)動和變壓器驅(qū)動。專用IC驅(qū)動通常
采用光耦和其它一些外圍電路組成。專用ic驅(qū)動的優(yōu)點是容易使用，帶一定的保護功能
(如短路保護)，能實現(xiàn)負壓快速關(guān)斷，降低開關(guān)損壞；缺點是成本高，需要多路電源。而變 壓器驅(qū)動主要是由變壓器及其一些外圍電路組成。變壓器驅(qū)動的特點是需要的電源少，成 本低，結(jié)構(gòu)簡單；缺點是不具備保護功能，而且目前使用的變壓器電路都無法很好的實現(xiàn)負 壓快速關(guān)斷。 圖1為現(xiàn)有的一種變壓器驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路主要包括變壓器TM11、二極管D11 和三級管Vll ;二極管Dll和三級管Vll串接在變壓器TM11的次級回路中，三級管Vll的 發(fā)射極接IGBT的柵極，三極管Vll的集電極接IGBT的發(fā)射極。該驅(qū)動電路在關(guān)斷時無法 為IGBT的柵極提供負壓偏置，使IGBT容易受到外界的干擾而發(fā)生誤動作，從而可能導(dǎo)致上 下橋同時導(dǎo)通而損壞IGBT。 圖2為現(xiàn)有的另一種變壓器驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路主要包括變壓器TM21、 MOS管 Q21、二極管D21和電阻R23 ;M0S管Q21、二極管D21和電阻R23串接在變壓器TM21的次級 回路中；二極管D21的兩端并聯(lián)一電阻R22 ;電阻R23并聯(lián)一電容C21。該驅(qū)動電路雖然在 關(guān)斷時能提供IGBT柵極的負壓偏置，但是由于關(guān)斷時電流需要流過變壓器TM21，而變壓器 TM21的電感會阻礙關(guān)斷電流的增加，從而導(dǎo)致IGBT無法快速關(guān)斷，并最終導(dǎo)致關(guān)斷損耗增 加。 圖3為現(xiàn)有的又一種變壓器驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路主要包括變壓器TM31、二極管 D31、二極管D32、穩(wěn)壓管D33、二極管D34、電阻R31、電容C31和復(fù)合晶體管；復(fù)合晶體管由 三極管V31和三極管V32構(gòu)成；二極管D31、二極管D34和復(fù)合晶體管串接在變壓器TM31的 次級回路中；電阻R31、二極管D32和穩(wěn)壓管D33構(gòu)成二極管D31的負極與變壓器TM31的 負輸出端之間的串接支路；電容C31與穩(wěn)壓管D33相并聯(lián)。該驅(qū)動電路雖然可以實現(xiàn)快速 關(guān)斷，也能為柵極提供負壓偏置，但是由于電容C31和柵極是串聯(lián)的關(guān)系，因此電容C31會 分掉變壓器TM31輸出的一部分電壓，導(dǎo)致柵極上的電壓下降。大多數(shù)情況下，變壓器TM31 的輸出電壓是士15V，由于電容C31分掉了一部分電壓，導(dǎo)致柵極上的電壓減小，使得該電 路不能很好地應(yīng)用在需要15V驅(qū)動的IGBT上。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種可負壓關(guān)斷的IGBT變壓 器驅(qū)動電路，它不僅可以很好地實現(xiàn)快速關(guān)斷，而且能夠提供負壓偏置，并能彌補現(xiàn)有的幾 種變壓器驅(qū)動電路的不足之處。[0007] 本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種可負壓關(guān)斷的IGBT變壓 器驅(qū)動電路，包括一變壓器、一第一MOS管、一第一穩(wěn)壓管、一驅(qū)動器；第一MOS管、第一穩(wěn) 壓管和驅(qū)動器依著變壓器的正輸出端指向負輸出端的方向串接在變壓器的次級回路中； 該驅(qū)動器設(shè)有用來連接IGBT的柵極的第一輸出端和用來連接IGBT的發(fā)射極的第二輸出 端；在第一MOS管的漏極與變壓器的負輸出端之間接有由第一電阻和第一二極管構(gòu)成的串 聯(lián)支路；在所述串聯(lián)支路中還串接有一第一電容，該第一電容的一端與第一二極管的負極 相連接，第一電容的另一端與變壓器的負輸出端相連接；所述的驅(qū)動器包括第二MOS管、第 三MOS管和第二電容；第二MOS管的柵極與第一MOS管的漏極相連接，第二MOS管的源極與 第一二極管的負極相連接，第二 MOS管的漏極與第三MOS管的柵極相連接，第三MOS管的漏 極連接第二電容后作為驅(qū)動器的第一輸出端，第三MOS管的源極作為驅(qū)動器的第二輸出端 并與變壓器的負輸出端相連接。 所述的第一穩(wěn)壓管與驅(qū)動器之間還接有第二電阻，第一穩(wěn)壓管的負極端與第一 MOS管的漏極相連接，第一穩(wěn)壓管的正極端與第二電阻的一端相連接，第二電阻的另一端與 第二電容相連接。 所述的驅(qū)動器還包括第三電阻，該第三電阻的一端與第三MOS管的源極相連接，
該第三電阻的另一端作為驅(qū)動器的第二輸出端并與變壓器的負輸出端相連接。 本實用新型的一種可負壓關(guān)斷的IGBT變壓器驅(qū)動電路，當(dāng)變壓器輸出為-15V時，
變壓器的輸出電壓通過第二電阻、第一穩(wěn)壓管、第一 MOS管內(nèi)的二極管給IGBT提供一個負
壓偏置，并同時通過第三電阻、第三MOS管內(nèi)的二極管給第二電容充電，第二電容的充電電
壓為變壓器的輸出電壓扣除第一穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓、第一MOS管內(nèi)的二極管壓降和第
二 MOS管內(nèi)的二極管壓降之后的電壓。 當(dāng)變壓器的輸出電壓從-15V變到0V時，由于第一 MOS管處于關(guān)斷狀態(tài)，因此IGBT 的柵極電壓繼續(xù)保持負壓狀態(tài)。 當(dāng)變壓器的輸出電壓從OV變?yōu)?15V時，第一 MOS管導(dǎo)通，電壓通過第一 MOS管、 第一穩(wěn)壓管、第二電阻給IGBT的柵極充電，從而使被驅(qū)動的IGBT導(dǎo)通；同時輸出電壓通過 第一電阻、第一二極管給第一電容充電。此時第三MOS管處于關(guān)斷狀態(tài)，第二電容的電壓保 持不變。 當(dāng)變壓器的輸出電壓從+15V變?yōu)?V時，第二 MOS管導(dǎo)通，第一電容的電壓通過第 二 MOS管加在第三MOS管的柵極上，使第三MOS管導(dǎo)通。第二電容的電壓通過第三MOS管 和第三電阻加在IGBT的柵極上，使IGBT快速關(guān)斷，并在關(guān)斷后為IGBT的柵極提供一個負 壓偏置，以提高IGBT的抗干擾能力。 本實用新型的有益效果是由于采用了在所述串聯(lián)支路中還串接有一第一電容， 該第一電容的一端與第一二極管的負極相連接，第一電容的另一端與變壓器的負輸出端相 連接；所述的驅(qū)動器包括第二MOS管、第三MOS管和第二電容；第二MOS管的柵極與第一MOS 管的漏極相連接，第二 MOS管的源極與第一二極管的負極相連接，第二 MOS管的漏極與第 三MOS管的柵極相連接，第三MOS管的漏極連接第二電容后作為驅(qū)動器的第一輸出端，第三 MOS管的源極作為驅(qū)動器的第二輸出端并與變壓器的負輸出端相連接。本實用新型可以很 好地實現(xiàn)快速關(guān)斷，而且能夠提供負壓偏置；一是無需更改變壓器的輸入信號、電壓大小及 匝數(shù)比，即可直接替換現(xiàn)有的變壓器驅(qū)動電路，直接驅(qū)動IGBT ;二是選擇不同的反向擊穿電壓的第一穩(wěn)壓管，能得到在很寬范圍內(nèi)(-2V -14V)的任意負壓偏置，且不會對正向驅(qū) 動電壓有任何影響；三是調(diào)節(jié)第二電阻和第三電阻的阻值，可以很簡單的控制IGBT的開關(guān) 速度。此外，把該驅(qū)動電路應(yīng)用于國內(nèi)某IGBT逆變電焊機上(該電焊機的驅(qū)動采用圖2所 示的變壓器驅(qū)動電路)，在其它電路都不改變的情況下，該電焊機連續(xù)滿負載工作的過溫保 護時間延長了 15%，即從中降低了 IGBT的損耗，并提高了電焊機的整機可靠性。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳細說明；但本實用新型的一種可 負壓關(guān)斷的IGBT變壓器驅(qū)動電路不局限于實施例。

圖1是現(xiàn)有的一種變壓器驅(qū)動電路的電路圖。 圖2是現(xiàn)有的另一種變壓器驅(qū)動電路的電路圖。 圖3是現(xiàn)有的又一種變壓器驅(qū)動電路的電路圖。 圖4是實施例本實用新型的電路圖。
具體實施方式實施例，參見圖4所示，本實用新型的一種可負壓關(guān)斷的IGBT變壓器驅(qū)動電路，包 括一變壓器TM、一第一MOS管Ql、一第一穩(wěn)壓管Vl、一驅(qū)動器；第一MOS管Ql、第一穩(wěn)壓管 VI和驅(qū)動器依著變壓器TM的正輸出端指向負輸出端的方向串接在變壓器TM的次級回路 中；該驅(qū)動器設(shè)有用來連接IGBT的柵極G的第一輸出端和用來連接IGBT的發(fā)射極E的第二 輸出端；在第一M0S管Q1的漏極與變壓器TM的負輸出端之間接有由第一電阻R1和第一二 極管Dl構(gòu)成的串聯(lián)支路；在所述串聯(lián)支路中還串接有一第一電容Cl，該第一電容Cl的一 端與第一二極管D1的負極相連接，第一電容C1的另一端與變壓器TM的負輸出端相連接； 所述的驅(qū)動器包括第二 MOS管Q2、第三MOS管Q3和第二電容C2 ;第二 MOS管Q2的柵極與 第一M0S管Q1的漏極相連接，第二M0S管Q2的源極與第一二極管Dl的負極相連接，第二 M0S管Q2的漏極與第三M0S管Q3的柵極相連接，第三M0S管Q3的漏極連接第二電容C2后 作為驅(qū)動器的第一輸出端，第三MOS管Q3的源極作為驅(qū)動器的第二輸出端并與變壓器TM
的負輸出端相連接。 其中， 第一穩(wěn)壓管VI與驅(qū)動器之間還接有第二電阻R2，第一穩(wěn)壓管VI的負極端與第一 M0S管Q1的漏極相連接，第一穩(wěn)壓管V1的正極端與第二電阻R2的一端相連接，第二電阻 R2的另一端與第二電容C2相連接； 驅(qū)動器還包括第三電阻R3，該第三電阻R3的一端與第三M0S管Q3的源極相連接， 該第三電阻R3的另一端作為驅(qū)動器的第二輸出端并與變壓器TM的負輸出端相連接； 該驅(qū)動電路中還包括第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第三電 容C3、第二穩(wěn)壓管V2和第三穩(wěn)壓管V3，其中第四電阻R4接在第一 MOS管Ql的柵極與變壓 器TM的負輸出端之間；第五電阻R5接在第二 MOS管Q2的柵極與第一穩(wěn)壓管VI的負極端 之間；第六電阻R6接在第三M0S管Q3的柵極與變壓器TM的負輸出端之間；第七電阻R7和 第三電容C3并聯(lián)，且該并聯(lián)支路的兩端分別接IGBT的柵極G和發(fā)射極E ;第二穩(wěn)壓管V2的 負極接IGBT的柵極G，正極接第三穩(wěn)壓管V3的正極，且第三穩(wěn)壓管V3的負極接IGBT的集電極E。 這里，第二電容C2的電容值遠大于第三電容C3和IGBT柵極電容值之和；第二電 阻R2和第三電阻R6的電阻值可以調(diào)節(jié)。 本實用新型的一種可負壓關(guān)斷的IGBT變壓器驅(qū)動電路，當(dāng)變壓器TM輸出為-15V 時，變壓器TM的輸出電壓通過第二電阻R2、第一穩(wěn)壓管Vl、第一 M0S管Ql內(nèi)的二極管給 IGBT提供一個負壓偏置，并同時通過第三電阻R3、第三M0S管Q3內(nèi)的二極管給第二電容C2 充電；第二電容C2的充電電壓為變壓器TM的輸出電壓扣除第一穩(wěn)壓管V1的反向擊穿電 壓、第一M0S管Q1內(nèi)的二極管壓降和第二M0S管Q2內(nèi)的二極管壓降之后的電壓。 當(dāng)變壓器TM的輸出電壓從-15V變到0V時，由于第一 M0S管Ql處于關(guān)斷狀態(tài)，因 此IGBT柵極G的電壓繼續(xù)保持負壓狀態(tài)。 當(dāng)變壓器TM的輸出電壓從0V變?yōu)?15V時，第一 MOS管Ql導(dǎo)通，輸出電壓通過第 一 MOS管Ql、第一穩(wěn)壓管Vl、第二電阻R2給IGBT的柵極G充電，從而使被驅(qū)動的IGBT導(dǎo) 通。同時輸出電壓通過第一電阻R1、第一二極管D1給第一電容C1充電。此時第三MOS管 Q3處于關(guān)斷狀態(tài)，第二電容C2的電壓保持不變。 當(dāng)變壓器TM的輸出電壓從+15V變?yōu)?V時，第二 MOS管Q2導(dǎo)通，第一電容Cl的 電壓通過第二 MOS管Q2加在第三MOS管Q3的柵極上，使第三MOS管Q3導(dǎo)通。第二電容C2 的電壓通過第三MOS管Q3和第三電阻R3加在IGBT的柵極G上，使IGBT快速關(guān)斷，并在關(guān) 斷后為IGBT的柵極提供一個負壓偏置，以提高IGBT的抗干擾能力。 上述實施例僅用來進一步說明本實用新型的一種可負壓關(guān)斷的IGBT變壓器驅(qū)動 電路，但本實用新型并不局限于實施例，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所 作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本實用新型技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求一種可負壓關(guān)斷的IGBT變壓器驅(qū)動電路，包括一變壓器、一第一MOS管、一第一穩(wěn)壓管、一驅(qū)動器；第一MOS管、第一穩(wěn)壓管和驅(qū)動器依著變壓器的正輸出端指向負輸出端的方向串接在變壓器的次級回路中；該驅(qū)動器設(shè)有用來連接IGBT的柵極的第一輸出端和用來連接IGBT的發(fā)射極的第二輸出端；在第一MOS管的漏極與變壓器的負輸出端之間接有由第一電阻和第一二極管構(gòu)成的串聯(lián)支路；其特征在于在所述串聯(lián)支路中還串接有一第一電容，該第一電容的一端與第一二極管的負極相連接，第一電容的另一端與變壓器的負輸出端相連接；所述的驅(qū)動器包括第二MOS管、第三MOS管和第二電容；第二MOS管的柵極與第一MOS管的漏極相連接，第二MOS管的源極與第一二極管的負極相連接，第二MOS管的漏極與第三MOS管的柵極相連接，第三MOS管的漏極連接第二電容后作為驅(qū)動器的第一輸出端，第三MOS管的源極作為驅(qū)動器的第二輸出端并與變壓器的負輸出端相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可負壓關(guān)斷的IGBT變壓器驅(qū)動電路，其特征在于所述的 第一穩(wěn)壓管與驅(qū)動器之間還接有第二電阻，第一穩(wěn)壓管的負極端與第一 MOS管的漏極相連 接，第一穩(wěn)壓管的正極端與第二電阻的一端相連接，第二電阻的另一端與第二電容相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可負壓關(guān)斷的IGBT變壓器驅(qū)動電路，其特征在于所述 的驅(qū)動器還包括第三電阻，該第三電阻的一端與第三MOS管的源極相連接，該第三電阻的 另一端作為驅(qū)動器的第二輸出端并與變壓器的負輸出端相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種可負壓關(guān)斷的IGBT變壓器驅(qū)動電路，包括一變壓器、一第一MOS管、一第一穩(wěn)壓管、一驅(qū)動器；第一MOS管、第一穩(wěn)壓管和驅(qū)動器依著變壓器的正輸出端指向負輸出端的方向串接在變壓器的次級回路中；在第一MOS管的漏極與變壓器的負輸出端之間接有由第一電阻、第一二極管和第一電容構(gòu)成的串聯(lián)支路；驅(qū)動器包括第二MOS管、第三MOS管和第二電容；第二MOS管的柵極接第一MOS管的漏極，源極接第一二極管的負極，漏極接第三MOS管的柵極；第三MOS管的漏極連接第二電容后作為驅(qū)動器的第一輸出端，第三MOS管的源極作為驅(qū)動器的第二輸出端并與變壓器的負輸出端相連接。本實用新型不僅可以很好地實現(xiàn)快速關(guān)斷，而且能夠提供負壓偏置。
文檔編號H02M7/217GK201499099SQ20092030966
公開日2010年6月2日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者林育超, 范結(jié)義 申請人:廈門宏發(fā)電聲股份有限公司