基于單電源的大功率igbt驅(qū)動(dòng)供電電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于單電源的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)供電電路，包括主控芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片、MOSFET管；所述主控芯片發(fā)出的正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)、負(fù)向關(guān)斷信號(hào)、正向控制信號(hào)和負(fù)向控制信號(hào)；控制當(dāng)正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)和正向控制信號(hào)使得加載在IGBT的門極G和發(fā)射極E兩端的電壓為V+，此時(shí)，IGBT開通；關(guān)斷過程：控制負(fù)向關(guān)斷信號(hào)和負(fù)向控制信號(hào)，使得加載在IGBT的門極G和發(fā)射極E兩端的電壓為?V+，此時(shí)，IGBT關(guān)斷。本發(fā)明能夠基于單電源變換得到正負(fù)驅(qū)動(dòng)供電電壓，該電路具有以下特點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)供電電壓基于同一單電源，不需要構(gòu)造負(fù)電源，通過電力電子變換得到正負(fù)驅(qū)動(dòng)供電電壓；由于不使用變壓器，可降低驅(qū)動(dòng)供電電路的體積。
【專利說明】
基于單電源的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)供電電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及電子電力技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種IGBT驅(qū)動(dòng)供電電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種功率開關(guān)器件得到越來越廣泛的應(yīng)用，如PowerMOSFET、IGBT (絕緣柵雙極晶體管)等，同時(shí)各種開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)芯片也同樣得到了高度的重視。
[0003]IGBT是一種電流型驅(qū)動(dòng)的復(fù)合型電力電子功率器件，在驅(qū)動(dòng)電壓上需要施加正電壓驅(qū)動(dòng)，施加負(fù)電壓加速關(guān)斷，并可避免干擾可靠關(guān)閉IGBT。為達(dá)到可靠驅(qū)動(dòng)IGBT的目的電源建立方法一般是，通過隔離變壓器將供電源轉(zhuǎn)換為正負(fù)驅(qū)動(dòng)供電電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于單電源的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)供電電路，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大的問題。
[0005]為達(dá)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種基于單電源的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)供電電路，包括主控芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片、MOSFET管;所述主控芯片發(fā)出的正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)、負(fù)向關(guān)斷信號(hào)、正向控制信號(hào)和負(fù)向控制信號(hào)；所述正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接第一電平轉(zhuǎn)換芯片，通過第一電平轉(zhuǎn)換芯片得到驅(qū)動(dòng)第一MOSFET管的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào);所述第一MOSFET管的柵極連接所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，漏極連接所述供電源的正極V+，源極連接第一驅(qū)動(dòng)電阻，所述第一驅(qū)動(dòng)電阻另一端連接IGBT的門極G;所述負(fù)向關(guān)斷信號(hào)連接第二電平轉(zhuǎn)換芯片，通過第二電平轉(zhuǎn)換芯片得到驅(qū)動(dòng)第二 MOSFET管的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào);所第二MOSFET管的柵極連接所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，源極連接所述供電源的地，漏極連接第一關(guān)斷電阻，所述第一關(guān)斷電阻另一端連接IGBT的門極G;所述負(fù)向控制信號(hào)連接第三電平轉(zhuǎn)換芯片，通過第三電平轉(zhuǎn)換芯片得到驅(qū)動(dòng)第三MOSFET管的第三驅(qū)動(dòng)信號(hào);所述第三MOSFET管的柵極連接所述第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)，漏極連接所述供電源的正極V+，源極連接第二關(guān)斷電阻，所述第二關(guān)斷電阻的另一端連接IGBT的發(fā)射極E;所述正向控制信號(hào)連接第四電平轉(zhuǎn)換芯片，通過第四電平轉(zhuǎn)換芯片得到驅(qū)動(dòng)第四MOSFET管的第四驅(qū)動(dòng)信號(hào);所述第四MOSFET管的柵極連接所述第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)，源極連接所述供電源的地，源極連接第二驅(qū)動(dòng)電阻，所述第二驅(qū)動(dòng)電阻另一端連接IGBT的發(fā)射極E。
[0007]優(yōu)選地，所述第一MOSFET管和第三MOSFET管為N溝道增強(qiáng)型MOSFET，所述第二MOSFET管和第四MOSFET管為P溝道增強(qiáng)型MOSFET。
[0008]基于本發(fā)明的單電源的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)供電電路的IGBT驅(qū)動(dòng)控制方法，包括開通過程:當(dāng)正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平且正向控制信號(hào)為低電平時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平，第一MOSFET管導(dǎo)通，第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，第四MOSFET管導(dǎo)通，供電源V+通過第一 MOSFET管以及第一驅(qū)動(dòng)電阻、第四MOSFET管以及第二驅(qū)動(dòng)電阻施加在IGBT的門極G和發(fā)射極E兩端，故G、E間電壓為V+，IGBT開通;關(guān)斷過程:當(dāng)負(fù)向關(guān)斷信號(hào)為低電平且負(fù)向控制信號(hào)為高電平時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，第二 MOSFET管導(dǎo)通，第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，第三MOSFET管導(dǎo)通，供電源V+通過第三MOSFET管以及第二關(guān)斷電阻、第二 MOSFET管以及第一關(guān)斷電阻施加在IGBT的門極G和發(fā)射極E兩端，故G、E間電壓為-V+，IGBT關(guān)斷。
[0009]開通過程中，負(fù)向關(guān)斷信號(hào)為高電平、負(fù)向控制信號(hào)為低電平，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平，第二 MOSFET管關(guān)斷，第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，第三MOSFET管關(guān)斷。
[0010]關(guān)斷過程中，正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平、正向控制信號(hào)為高電平，第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，第一 MOSFET管關(guān)斷，第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，第四MOSFET管關(guān)斷。
[0011]主控單元發(fā)出正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電平與主控單元I/O電平Vsig—致，經(jīng)過第一電平轉(zhuǎn)換芯片得到的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯與所述正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同、電平與所述供電源一致為V+;主控單元發(fā)出的正向控制信號(hào)的電平與主控單元I/O電平Vsig—致，經(jīng)過第四電平轉(zhuǎn)換芯片得到的第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯與所述正向控制信號(hào)相同、電平與所述供電源一致為V+。
[0012]主控單元發(fā)出負(fù)向驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電平與主控單元I/O電平Vslg—致，經(jīng)過第二電平轉(zhuǎn)換芯片得到的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯與所述負(fù)向驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同、電平與所述供電源一致為V+;主控單元發(fā)出的負(fù)向控制信號(hào)的電平與主控單元I/O電平Vsig—致，經(jīng)過第三電平轉(zhuǎn)換芯片得到的第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯與所述負(fù)向控制信號(hào)相同、電平與所述供電源一致為V+。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的基于單電源的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)供電電路，能夠基于單電源變換得到正負(fù)驅(qū)動(dòng)供電電壓，該電路具有以下特點(diǎn):1.驅(qū)動(dòng)供電電壓基于同一單電源，不需要構(gòu)造負(fù)電源，通過電力電子變換得到正負(fù)驅(qū)動(dòng)供電電壓；2.由于不使用變壓器，可降低驅(qū)動(dòng)供電電路的體積。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的基于單電源的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)供電電路拓?fù)鋱D；
[0015]圖2是本發(fā)明的IGBT驅(qū)動(dòng)供電電路各點(diǎn)的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合【附圖說明】及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0017]本發(fā)明的基于單電源的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)供電電路，如附圖1所示。所述供電電路由驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過功能模塊的電力電子變換電路，實(shí)現(xiàn)正電壓開通IGBT，負(fù)電壓關(guān)斷IGBT。
[00?8]所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)為主控芯片發(fā)出的信號(hào)，包含正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM—up，負(fù)向關(guān)斷信號(hào)PWMdown，正向控制信號(hào)PWM—upe，負(fù)向控制信號(hào)PWM—dqwne。
[0019]所述正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM—UP連接第一電平轉(zhuǎn)換芯片，通過第一電平轉(zhuǎn)換芯片得到可以驅(qū)動(dòng)MOSFET S1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV—up。所述MOSFET S1SN溝道增強(qiáng)型MOSFET，其柵極連接所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV—UP，漏極連接所述供電源的正極V+，源極連接驅(qū)動(dòng)電阻RDRV—UP，所述驅(qū)動(dòng)電阻Rdrv—up另一端連接IGBT的門極G。
[0020]所述負(fù)向關(guān)斷信號(hào)PWM—down連接第二電平轉(zhuǎn)換芯片，通過第二電平轉(zhuǎn)換芯片得到可以驅(qū)動(dòng)MOSFET S2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV—dqto。所述MOSFET S2為P溝道增強(qiáng)型MOSFET，其柵極連接所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV—DQm，源極連接所述供電源的地，漏極連接關(guān)斷電阻Rdrv—dc?，所述關(guān)斷電阻Rdrv—down另一端連接IGBT的門極G0
[0021]所述正向控制信號(hào)PWM—upe連接第四電平轉(zhuǎn)換芯片，通過第四電平轉(zhuǎn)換芯片得到可以驅(qū)動(dòng)MOSFET S4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV—upe。所述MOSFET S4為P溝道增強(qiáng)型MOSFET，其柵極連接所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV—UPE，源極連接所述供電源的地，源極連接驅(qū)動(dòng)電阻Rdrv—UPE，所述驅(qū)動(dòng)電阻Rdrv—upe另一端連接IGBT的發(fā)射極E。
[0022]所述負(fù)向控制信號(hào)PWM—_NE連接第三電平轉(zhuǎn)換芯片，通過第三電平轉(zhuǎn)換芯片得到可以驅(qū)動(dòng)MOSFET S3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV—DQToE。所述MOSFET S3為N溝道增強(qiáng)型MOSFET，其柵極連接所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV—DCiTOE，漏極連接所述供電源的正極V+，源極連接關(guān)斷電阻Rdrv—DCiTOE，所述關(guān)斷電阻Rdrv—dqwne另一端連接IGBT的發(fā)射極E。
[0023]本發(fā)明的基于單電源的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)供電電路的具體工作原理如下:
[0024]各點(diǎn)驅(qū)動(dòng)波形如圖2所示。主控單元發(fā)出正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM—UP，其信號(hào)電平與主控單元I/o電平Vsig—致，經(jīng)過第一電平轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換為DRV—UP，其邏輯與PWM—UP相同，電平與所述供電源一致為V+。主控單元發(fā)出正向控制信號(hào)PWM—upe，其信號(hào)電平與主控單元I/O電平Vslg—致，經(jīng)過第四電平轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換為DRV—UPE，其邏輯與PWM—upe相同，電平與所述供電源一致為V+。
[0025]主控單元發(fā)出負(fù)向驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM—dotn，其信號(hào)電平與主控單元I/O電平Vsig—致，經(jīng)過第二電平轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換為DRV—DOTN，其邏輯與PWM—DOWN相同，電平與所述供電源一致為V+。主控單元發(fā)出負(fù)向控制信號(hào)PWM—DCimE，其信號(hào)電平與主控單元I/O電平Vsig—致，經(jīng)過第三電平轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換為DRV—DQWNE，其邏輯與PWM—DQWNE相同，電平與所述供電源一致為V+。
[0026]開通過程:當(dāng)PWM—up為高電平且PWM—upe為低電平時(shí)，DRV—up為高電平，MOSFET 3!導(dǎo)通，DRV—upe為低電平，MOSFET S4導(dǎo)通，供電源V+通過MOSFEtS1、驅(qū)動(dòng)電阻Rdrv—up、驅(qū)動(dòng)電阻Rdrv—upe、M0SFET S4施加在IGBT的門極G和發(fā)射極E兩端，故G、E間電壓為V+，IGBT開通。此時(shí)PWM—DCim為高電平、PWM—_ΝΕ為低電平，DRV—DQm為高電平，MOSFET S2關(guān)斷，DRV—眶他為低電平，MOSFET S3關(guān)斷。
[0027]關(guān)斷過程:當(dāng)PWM—DQWN為低電平且PWM dqwne為高電平時(shí)，DRV—Dtim為低電平，MOSFET S2導(dǎo)通，DRV—d_e為低電平，MOSFET S3導(dǎo)通，供電源V+通過MOSFET S3、關(guān)斷電阻Rdrv—downe、關(guān)斷電阻Rdrv—Dom、MOSFET S2施加在IGBT的門極G和發(fā)射極E兩端，故G、E間電壓為_V+，IGBT關(guān)斷。此時(shí)PWM—up為低電平、PWM—upe為高電平，DRV—up為低電平，MOSFET S1關(guān)斷，DRV—upe為低電平，MOSFET S4關(guān)斷。
[0028]綜上，可實(shí)現(xiàn)該發(fā)明構(gòu)建的基于單電源供電，由驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過功能模塊的電力電子變換電路，實(shí)現(xiàn)正電壓開通IGBT，負(fù)電壓關(guān)斷IGBT。
[0029]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于單電源的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)供電電路，其特征在于:所述電路包括主控芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片、MOSFET管;所述主控芯片發(fā)出的正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)、負(fù)向關(guān)斷信號(hào)、正向控制信號(hào)和負(fù)向控制信號(hào);所述正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接第一電平轉(zhuǎn)換芯片，通過第一電平轉(zhuǎn)換芯片得到驅(qū)動(dòng)第一MOSFET管的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào);所述第一MOSFET管的柵極連接所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，漏極連接所述供電源的正極V+，源極連接第一驅(qū)動(dòng)電阻，所述第一驅(qū)動(dòng)電阻另一端連接IGBT的門極G;所述負(fù)向關(guān)斷信號(hào)連接第二電平轉(zhuǎn)換芯片，通過第二電平轉(zhuǎn)換芯片得到驅(qū)動(dòng)第二MOSFET管的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào);所第二MOSFET管的柵極連接所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，源極連接所述供電源的地，漏極連接第一關(guān)斷電阻，所述第一關(guān)斷電阻另一端連接IGBT的門極G;所述負(fù)向控制信號(hào)連接第三電平轉(zhuǎn)換芯片，通過第三電平轉(zhuǎn)換芯片得到驅(qū)動(dòng)第三MOSFET管的第三驅(qū)動(dòng)信號(hào);所述第三MOSFET管的柵極連接所述第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)，源極連接所述供電源的正極V+，源極連接第二關(guān)斷電阻，所述第二驅(qū)動(dòng)電阻另一端連接IGBT的發(fā)射極E;所述正向控制信號(hào)連接第四電平轉(zhuǎn)換芯片，通過第四電平轉(zhuǎn)換芯片得到驅(qū)動(dòng)第四MOSFET管的第四驅(qū)動(dòng)信號(hào);所述第四MOSFET管的柵極連接所述第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)，漏極連接所述供電源的地，源極連接第二驅(qū)動(dòng)電阻，所述第二關(guān)斷電阻的另一端連接IGBT的發(fā)射極E。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IGBT驅(qū)動(dòng)供電電路，其特征在于:所述第一MOSFET管和第三MOSFET管為N溝道增強(qiáng)型MOSFET，所述第二MOSFET管和第四MOSFET管為P溝道增強(qiáng)型MOSFETo3.—種IGBT驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在于:所述控制方法基于如權(quán)利要求1或2所述的IGBT驅(qū)動(dòng)供電電路，所述控制方法包括開通過程和關(guān)斷過程，所述開通過程為:當(dāng)正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平且正向控制信號(hào)為低電平時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平，第一 MOSFET管導(dǎo)通，第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，第四MOSFET管導(dǎo)通，供電源V+通過第一 MOSFET管以及第一驅(qū)動(dòng)電阻、第四MOSFET管以及第二驅(qū)動(dòng)電阻施加在IGBT的門極G和發(fā)射極E兩端，故G、E間電壓為V+，IGBT開通;所述關(guān)斷過程為:當(dāng)負(fù)向關(guān)斷信號(hào)為低電平且負(fù)向控制信號(hào)為高電平時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，第二 MOSFET管導(dǎo)通，第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，第三MOSFET管導(dǎo)通，供電源V+通過第三MOSFET管以及第二關(guān)斷電阻、第二 MOSFET管以及第一關(guān)斷電阻施加在IGBT的門極G和發(fā)射極E兩端，故G、E間電壓為-V+，IGBT關(guān)斷。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGBT驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在于:所述開通過程中，負(fù)向關(guān)斷信號(hào)為高電平、負(fù)向控制信號(hào)為低電平，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平，第二MOSFET管關(guān)斷，第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，第三MOSFET管關(guān)斷。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGBT驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在于:所述關(guān)斷過程中，正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平、正向控制信號(hào)為高電平，第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，第一MOSFET管關(guān)斷，第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，第四MOSFET管關(guān)斷。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGBT驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在于:所述主控單元發(fā)出正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電平與主控單元I/o電平Vslg—致，經(jīng)過第一電平轉(zhuǎn)換芯片得到的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯與所述正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同、電平與所述供電源一致為V+;主控單元發(fā)出的正向控制信號(hào)的電平與主控單元I/o電平Vslg—致，經(jīng)過第四電平轉(zhuǎn)換芯片得到的第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯與所述正向控制信號(hào)相同、電平與所述供電源一致為V+。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGBT驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在于:所述主控單元發(fā)出負(fù)向驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電平與主控單元I/o電平Vslg—致，經(jīng)過第二電平轉(zhuǎn)換芯片得到的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯與所述負(fù)向驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同、電平與所述供電源一致為V+;主控單元發(fā)出的負(fù)向控制信號(hào)的電平與主控單元I/o電平Vslg—致，經(jīng)過第三電平轉(zhuǎn)換芯片得到的第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯與所述負(fù)向控制信號(hào)相同、電平與所述供電源一致為V+。
【文檔編號(hào)】H02M1/088GK105958802SQ201610305275
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】谷宇, 張東來
【申請人】深圳市航天新源科技有限公司