一種高頻高壓發(fā)生器及其功率模塊驅動器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于過流保護領域，尤其涉及一種高頻高壓發(fā)生器及其功率模塊驅動器。
【背景技術】
[0002]在醫(yī)療影像設備數字成像技術中，需要強電場來激發(fā)電子云，產生X射線，其中高頻高壓發(fā)生器被用來提供所需電場。所述高頻高壓發(fā)生器的主要功能是把工頻輸入的380V的交流電轉化為幾萬至十幾萬伏特的高壓直流電，為了減小所述發(fā)生器的體積，我們一般將380V的交流電整流后再進行高頻逆變，逆變后的交流脈沖通過所述發(fā)生器升壓、整流，最后由高壓電纜輸出到負載。在設計中一般采用絕緣柵雙極型晶體管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)或者功率場效應晶體管(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，MOSFET)來做功率開關管。
[0003]所述發(fā)生器輸出端不同于普通電源后級并聯(lián)有大電解電容，普通電源對輸出電壓上升時間要求不高，主電路電流緩慢上升。發(fā)生器工作時長是毫秒級，而且輸出高壓脈沖無外接電容，在3個毫秒內就達到額定輸出功率，這就決定了IGBT必須在短時間內完全導通與關斷，主電路磁性元器件如變壓器和電感在開關管快速開通與關斷的過程中流過的電流等于電感量*電壓的變化率，電壓變化越快，主電路電流就越大，瞬間大電流變化導致了市面上大部分IGBT驅動器并不能滿足所述發(fā)生器工作過程中的所需的精確過流保護功能，容易造成誤保護動作，影響使用的連續(xù)性和較好的用戶體驗。普通IGBT驅動芯片開關頻率最高50kHz，在配合高速開關IGBT的使用上受到頻率的限制。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種高頻高壓發(fā)生器及其功率模塊驅動器，旨在解決現(xiàn)有技術中高頻高壓發(fā)生器中的功率模塊驅動器不能滿足發(fā)生器在工作過程中的精確的過流保護功能。
[0005]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種功率模塊驅動器，包括脈沖輸入端口、光電耦合器、漏源極間電壓檢測電路、故障隔離輸出電路、外部功率放大電路和IGBT開關管；
[0006]所述光電耦合器分別與脈沖輸入端口、漏源極間電壓檢測電路、故障隔離輸出電路、外部功率放大電路相連接;所述IGBT開關管分別與漏源極間電壓檢測電路、外部功率放大電路相連接；
[0007]所述光電耦合器用于從所述脈沖輸入端口接收外部脈沖發(fā)生裝置輸入的脈沖信號并對該脈沖信號進行光耦隔離，并將經過光耦隔離的脈沖信號輸出至外部功率放大電路;或者用于與漏源極間電壓檢測電路配合檢測IGBT開關管的狀態(tài)，當檢測到IGBT開關管為過流狀態(tài)時所述光電耦合器產生故障信號并將此故障信號發(fā)送至故障隔離輸出電路；
[0008]所述故障隔離輸出電路用于將所述故障信號發(fā)送至所述脈沖發(fā)生裝置用于控制所述脈沖發(fā)生裝置停止輸出脈沖信號，以通過切斷所述脈沖信號的方式實現(xiàn)對IGBT開關管的保護；
[0009]所述外部功率放大電路用于驅動IGBT開關管，或者用于斷開IGBT開關管以實現(xiàn)對IGBT開關管的保護。
[0010]進一步地，所述脈沖輸入端口包括第一電阻，所述第一電阻的一端與所述光電耦合器的脈沖輸入引腳連接，另一端與所述脈沖發(fā)生裝置連接。
[0011]進一步地，所述漏源極間電壓檢測電路包括第一二極管、第二二極管、第一零電平端子、第一電容器、第二電阻和第三電阻；
[0012]所述第一電容器的第一端分別與光電親合器的電流檢測引腳、第一二極管的陰極、第二電阻的第一端、第三電阻的第二端連接，第二端分別與第一二極管的陽極和第一零電平端子連接；
[0013]所述第三電阻的第一端與所述光電耦合器的第一外接電源引腳連接；
[0014]所述第二電阻的第二端與所述第二二極管的陽極連接；
[0015]所述第二二極管的陰極與所述IGBT開關管連接。
[0016]進一步地，所述故障隔離輸出電路包括第一三極管、電源端和第九電阻；
[0017]所述第九電阻的第一端與所述第一三極管的基極連接、第二端與所述光電耦合器的故障輸出引腳連接；
[0018]所述第一三極管的集電極連接所述電源端，發(fā)射極接地。
[0019]進一步地，所述外部功率放大電路包括P溝道MOSFET管、第一 N溝道MOSFET管、第二N溝道MOSFET管、第二外接電源、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第十電阻；
[0020]所述第四電阻的第一端與所述光電耦合器的第一脈沖輸出引腳連接，第二端與所述P溝道MOSFET管的柵極連接；
[0021]所述P溝道MOSFET管的漏極與所述光電耦合器的第一外接電源引腳連接，源極與所述第五電阻的第一端連接；
[0022]所述第五電阻的第二端分別與所述第六電阻的第一端、第八電阻的第二端、所述IGBT開關管連接；
[0023]所述第七電阻的第一端與所述光電耦合器的第二脈沖輸出引腳連接，第二端與所述第一 N溝道MOSFET管的柵極連接；
[0024]所述第一N溝道MOSFET管的漏極與所述第八電阻的第一端連接，源極分別與所述第二外接電源、所述第二 N溝道MOSFET管的源極、所述第十電阻的第一端連接；
[0025]所述第二N溝道MOSFET管的柵極與所述光電耦合器的IGBT過流脈沖輸出引腳連接，漏極與所述第六電阻的第二端連接；
[0026]所述第十電阻的第二端與所述IGBT開關管連接。
[0027]進一步地，所述IGBT開關管包括第三N溝道MOSFET管、第三二極管和第二零電平端子；
[0028]所述第三N溝道MOSFET管的柵極分別與所述外部功率放大電路中第五電阻的第二端、第六電阻的第一端、第八電阻的第二端連接，漏極分別與所述第三二極管的陰極、所述漏源極間電壓檢測電路中第二二極管的陰極連接，源極分別與所述第三二極管的陽極、所述第二零電平端子連接。
[0029]本實用新型還提供了一種高頻高壓發(fā)生器，其特征在于，包括一脈沖發(fā)生裝置和一如上述的功率模塊驅動器。
[0030]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，有益效果在于:提供一種高頻高壓發(fā)生器及其功率模塊驅動器，在過流保護電路檢測IGBT漏源極間電壓時，為了提高過流保護的精度以及對電流快速變化的抗擾度，放棄使用光電耦合器芯片內部過流保護功能，采用外接電源通過大電流il和光電耦合器提供的充電電流i2共同對電容器充電，通過電容器兩端電壓來判斷IGBT開關管是否過流的方式，對IGBT開關管進行更為精確的過流保護；在對IGBT開關管進行過流保護的過程中，本實用新型所提供的功率模塊驅動器還具有軟關斷功能，當所述IGBT開關管過流時，通過光電耦合器的IGBT過流脈沖輸出引腳輸出脈沖，使IGBT開關管關斷；通過調節(jié)泄放電阻的阻值可以調節(jié)所述IGBT開關管關斷時間；通過更改外接電源模塊以及MOSFET管的功率等級可還以使電路能驅動10-500KW之間功率等級的IGBT開關管。
【附圖說明】
[0031]圖1是本實用新型實施例提供的功率模塊驅動器的結構原理圖。
[0032]圖2是圖1所示功率模塊驅動器的一種具體電路圖。
【具體實施方式】
[0033]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，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。
[0034]如圖1所示，是本實用新型提供的一種功率模塊驅動器7，包括脈沖輸入端口1、光電耦合器2、漏源極間電壓檢測電路3、故障隔離輸出電路4、外部功率放大電路5和IGBT開關管6。
[0035]光電耦合器2分別與脈沖輸入端口1、漏源極間電壓檢測電路3、故障隔離輸出電路
4、外部功率放大電路5相連接;IGBT開關管6分別與漏源極間電壓檢測電路3、外部功率放大電路5相連接。
[0036]光電耦合器2用于從脈沖輸入端口I接收外部脈沖發(fā)生裝置8輸入的脈沖信號并對該脈沖信號進行光耦隔離，并將經過光耦隔離的脈沖信號輸出至外部功率放大電路5;或者用于與漏源極間電壓檢測電路3配合檢測IGBT開關管6的狀態(tài)，當檢測到IGBT開關管6為過流狀態(tài)時光電耦合器2產生故障信號并將此故障信號發(fā)送至故障隔離輸出電路4。
[0037]故障隔離輸出電路4用于將所述故障信號發(fā)送至外部脈沖發(fā)生裝置8用于控制脈沖發(fā)生裝置8停止輸出脈沖信號，以通過切斷所述脈沖信號的方式實現(xiàn)對IGBT開關管6的保護。
[0038]外部功率放大電路5用于驅動IGBT開關管6，或者用于斷開IGBT開關管6以實現(xiàn)對IGBT開關管的保護。
[0039]如圖2所示，是本實用新型提供的功率模塊驅動器7的電路圖，此電路為圖1功率模塊驅動器的一種具體電路結構示例，應當理解，圖1中的上述各器件不局限于圖2所示的結構，在滿足上文所述各器件的功能原理的基礎上，還可以有其他的實現(xiàn)方式。
[0040]—并參照圖1、圖2，脈沖輸入端口 I包括第一電阻Rl，第一電阻Rl的一端與光電親合器2的脈沖輸入引腳PffM連接，另一端與脈沖發(fā)生裝置8連接。
[0041]漏源極間電壓檢測電路3包括第一二極管Dl、第二二極管D2、第一零電平端子VEl、第一電容器Cl、第二電阻R2和第三電阻R3;第一電容器Cl的第一端分別與光電耦合器2的電流檢測引腳DESAT、第一二極管Dl的陰極、第二電阻R2的第一端、第三電阻R3的第二端連接，第二端分別與第一二極管Dl的陽極和第一零電平端子VEl連接;第三電阻R3的第一端與光電耦合器2的第一外接電源引腳V