Igbt驅(qū)動電源電路的制作方法
【專利摘要】一種IGBT驅(qū)動電源電路，包括：輸入濾波電路、功率變換電路、變壓器、供電電路、脈寬調(diào)制器、光電隔離電路、取樣放大電路、第一整流濾波電路、第二整流濾波電路和穩(wěn)壓輸出電路。所述輸入濾波電路、功率變換電路和變壓器依次串聯(lián)，變壓器的輸出端分為兩路，一路經(jīng)由第一整流濾波電路連接至輸出正電壓的第一輸出端和共用接地端，另一路依次經(jīng)由第二整流濾波電路和穩(wěn)壓輸出電路連接至共用接地端和輸出負電壓的第二輸出端；供電電路一端連接至直流電源輸入端正極，一端連接至脈寬調(diào)制器，脈寬調(diào)制器的輸出端連接至功率變換電路以輸出脈沖信號來驅(qū)動功率變換電路。本實用新型輸出的正負電源共地設置，電路簡單，電壓和電流調(diào)整度好，輸出穩(wěn)定，可靠性高。
【專利說明】
IGBT驅(qū)動電源電路
技術領域
[0001]本實用新型涉及電源領域，尤其涉及一種IGBT驅(qū)動電源電路。
【背景技術】
[0002]IGBTCInsulated Gate Bipolar Transistor，絕緣棚.雙極型晶體管)作為一種新型功率開關器件，其高壓大電流的技術優(yōu)勢已廣泛應用于變頻家電、高速列車、新能源產(chǎn)業(yè)(太陽能、風能、新能源汽車)、智能電網(wǎng)以及航空伺服驅(qū)動、測控、電力牽引等領域，市場前景廣闊。
[0003]現(xiàn)有技術中，用于IGBT的驅(qū)動電源電路較多，通常采用四路隔離輸出15V的電源模塊技術，該電源模塊在為三相全橋IGBT模塊供電時，需要驅(qū)動IGBT的柵極，控制其導通，但在IGBT輸出功率>6000W的情況下，還需要為IGBT的柵極施加反向電壓，使其快速關斷，降低關斷損耗。而且，由于現(xiàn)有的電源驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)復雜繁多，需要元器件多，反應慢，容易造成電源模塊可靠性差、集成度低、體積大、電路損耗大等問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種高可靠性的IGBT驅(qū)動電源電路。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:提供一種IGBT驅(qū)動電源電路，包括:輸入濾波電路、功率變換電路、變壓器、供電電路、脈寬調(diào)制器、光電隔離電路、取樣放大電路、第一整流濾波電路、第二整流濾波電路和穩(wěn)壓輸出電路，其中，
[0006]所述輸入濾波電路、功率變換電路和變壓器依次串聯(lián)，且輸入濾波電路的輸入端與直流電源輸入端的正極和負極相連接，變壓器的次級線圈的輸出端分成兩路，其中一路經(jīng)由第一整流濾波電路連接至輸出正電壓的第一輸出端和共用接地端，另一路依次經(jīng)由第二整流濾波電路和穩(wěn)壓輸出電路連接至共用接地端和輸出負電壓的第二輸出端，所述第一整流濾波電路、第二整流濾波電路分別通過對應的整流二極管連接至變壓器的次級線圈，且所述第一整流濾波電路、第二整流濾波電路均內(nèi)置有可充放電的輸出電容；
[0007]所述供電電路一端連接至直流電源輸入端的正極，一端連接至脈寬調(diào)制器的第一輸入端，所述輸入濾波電路也還連接至脈寬調(diào)制器的第二輸入端，所述取樣放大電路、光電隔離電路和脈寬調(diào)制器串聯(lián)構(gòu)成信號反饋回路，且取樣放大電路的外端連接至第一整流濾波電路和第一輸出端之間，而所述脈寬調(diào)制器的輸出端則連接至功率變換電路以輸出相應的脈沖信號來驅(qū)動所述功率變換電路。
[0008]進一步地，所述供電電路由線性穩(wěn)壓電路組成。
[0009]進一步地，穩(wěn)壓輸出電路為線性穩(wěn)壓電路或者為輸電電壓可調(diào)的LDO電路。
[0010]進一步地，所述取樣放大電路包含提供基準電壓的穩(wěn)壓源、輸出取樣電阻以及反饋電容。
[0011]進一步地，所述IGBT驅(qū)動電源電路采用厚膜混合集成電路工藝制成，具有全金屬密封外殼封裝。
[0012]進一步地，直流電源輸入端的輸入電壓為16?40 V。
[0013]進一步地，所述第一輸出端輸出的正電壓范圍為+1V?+18V。
[0014]進一步地，所述第二輸出端輸出的負電壓范圍是一6V?一 1Vo
[0015]進一步地，所述脈寬調(diào)制器為電流型脈寬調(diào)制器或電壓型脈寬調(diào)制器。
[0016]采用上述技術方案后，本實用新型至少具有如下有益效果:本實用新型輸出的正負電源共地設置，可減少需要獨立為關斷IGBT的柵級而提供方向的負電壓電路。主路輸出正電壓通過采用單端反激拓撲結(jié)構(gòu)，電路簡單，電壓和電流調(diào)整度好，輸出穩(wěn)定，可靠性高；輔路輸出負電壓并通過穩(wěn)壓輸出電路進行輸出，尤其是采用LDO電路輸出時，電路集成度尚，外圍電路簡單，并且，在滿足電路穩(wěn)定性的基礎上，實現(xiàn)體積最小化，電路損耗低，提尚電路效率。本實用新型可為輸出功率>6000W以上IGBT模塊供電，具有體積小，可靠性高，帶瞬態(tài)負載能力強的特點，具有很好的應用前景。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型IGBT驅(qū)動電源電路拓撲示意圖。
【具體實施方式】
[0018]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互結(jié)合，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本申請作進一步詳細說明。
[0019]IGBT導通時需要對柵極施加正向驅(qū)動電壓，關斷時需要對柵極施加反向電壓使其快速關斷，對此，本實用新型提供了一種輸入輸出隔離，輸出正負電壓共地的驅(qū)動電源電路，如圖1所示，本實用新型提供一種IGBT驅(qū)動電源電路，包括輸入濾波電路1、功率變換電路2、變壓器3、供電電路4、脈寬調(diào)制器5、光電隔離電路6、取樣放大電路7、第一整流濾波電路8、第二整流濾波電路9和LDO穩(wěn)壓電路1。
[0020]其中，輸入濾波電路1、功率變換電路2和變壓器3依次串聯(lián)，且輸入濾波電路的輸入端與直流電源輸入端的正極Vin+和負極Vin-相連接。變壓器3的次級線圈的輸出端分成兩路，其中一路經(jīng)由第一整流濾波電路8連接至輸出正電壓的第一輸出端P2和共用接地端P3，另一路依次經(jīng)由第二整流濾波電路9和LDO電路10連接至共用接地端)3和輸出負電壓的第二輸出端P4。所述第一整流濾波電路8、第二整流濾波電路9均通過整流二極管連接至變壓器3的次級線圈，且所述第一整流濾波電路8、第二整流濾波電路9均內(nèi)置有可充放電的輸出電容(未示出)，第一整流濾波電路8和第二整流濾波電路9包含的整流二極管和輸出電容，對交流電壓起到了整流濾波的作用。在一個實施例中，所述第一輸出端P2用于輸出正電壓，具體地，其輸出的正電壓范圍為+1V?+18V，在圖1所示實施例中，標示為輸出+ 15V電壓;而所述第二輸出端P4用于輸出為負電壓的反向電壓，其作為IGBT關斷時的泄放通路，可使IGBT關斷時下降沿更為陡峭，降低關斷損耗，但由于過大的反向電壓會導致IGBT損壞，因此負電壓優(yōu)選范圍是一6V?一 1V，以一8?一9V最佳，在圖1所不的實施例中，即標不為輸出一8V的反向電壓。
[0021]所述LDO電路10采用的是輸出電壓可調(diào)的低壓差線性穩(wěn)壓器，可根據(jù)不同的應用要求調(diào)整輸出電壓值。當然，也還可以采用線性穩(wěn)壓電路來取代LDO電路10，而也可實現(xiàn)LDO電路10的功能，雖然具有所需元器件較多，效率較低的缺點，但是更加適用于低成本、大體積電路。
[0022]所述供電電路4可由線性穩(wěn)壓電路組成，其一端連接至直流電源輸入端的正極Vin+，一端連接至脈寬調(diào)制器5的第一輸入端，所述輸入濾波電路I也還連接至脈寬調(diào)制器5的第二輸入端。所述取樣放大電路7和光電隔離電路6，脈寬調(diào)制器5串聯(lián)構(gòu)成電源的信號反饋回路，且所述取樣放大電路7包含有穩(wěn)壓源電路和輸出取樣電阻、反饋電容等元器件，其中的穩(wěn)壓源可提供2.5V基準電壓。取樣放大電路7的外端連接至第一整流濾波電路8和第一輸出端P2之間，而所述脈寬調(diào)制器5的輸出端則連接至功率變換電路2以輸出相應的脈沖信號來驅(qū)動所述功率變換電路2。優(yōu)選地，脈寬調(diào)制器5可采用電流型脈寬調(diào)制器或電壓型脈寬調(diào)制器。其中，電流型脈寬調(diào)制器，其電壓、電流的調(diào)整度好和外圍電路簡單，更具有電流檢測功能，還可以實現(xiàn)對輸出短路保護的作用。
[0023]本實用新型IGBT驅(qū)動電源電路還可采用典型的厚膜混合集成電路工藝，全金屬密封外殼封裝，可滿足工作溫度、機械沖擊、抗輻照等環(huán)境應力試驗考核要求，可實現(xiàn)溫度循環(huán)-65 °C ?150 °C 共 100 次。
[0024]本實用新型IGBT驅(qū)動電源電路在實際工作時，通過直流電源輸入端輸入一直流信號，具體可以是16V?40V的直流信號，優(yōu)選為24V;輸入的直流信號經(jīng)過輸入濾波電路I進行濾波，濾波后的電流信號再經(jīng)過功率變換電路2進行電信號的進一步功率變換，然后再輸送給變壓器3。而供電電路4將輸入直流電壓穩(wěn)壓到9V?1V后輸送給脈寬調(diào)制器5，由脈寬調(diào)制器5進行脈寬調(diào)制處理后輸出1V的脈沖信號去驅(qū)動功率變換電路2，在功率變換電路2導通后，變壓器3內(nèi)初級電感線圈將進行儲存能量，此時由于所述第一整流濾波電路8、第二整流濾波電路9內(nèi)部的與變壓器3次級相連的整流二極管并未導通，導致變壓器3次級電感線圈無電流流過，此時，由第一整流濾波電路8和第二整流濾波電路9中的輸出電容給負載供電。而當控制IGBT的開關管關斷時，變壓器3次級電感線圈中的電壓極性反轉(zhuǎn)，使得第一整流濾波電路8和第二整流濾波電路9中的整流二極管正向?qū)ǎ_始由變壓器3給第一整流濾波電路8和第二整流濾波電路9的輸出電容充電，并為負載供電，電路實現(xiàn)了能量的傳遞。
[0025]在工作過程中，當輸出電壓變化時，輸出電壓的變化通過取樣放大電路7采樣后由光電隔離電路6傳輸?shù)捷斎朊}寬調(diào)制器5，通過改變脈寬調(diào)制器5的輸出脈沖寬度而調(diào)節(jié)輸出電壓值。
[0026]盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權利要求及其等同范圍限定。
【主權項】
1.一種IGBT驅(qū)動電源電路，其特征在于，包括:輸入濾波電路、功率變換電路、變壓器、供電電路、脈寬調(diào)制器、光電隔離電路、取樣放大電路、第一整流濾波電路、第二整流濾波電路和穩(wěn)壓輸出電路，其中， 所述輸入濾波電路、功率變換電路和變壓器依次串聯(lián)，且輸入濾波電路的輸入端與直流電源輸入端的正極和負極相連接，變壓器的次級線圈的輸出端分成兩路，其中一路經(jīng)由第一整流濾波電路連接至輸出正電壓的第一輸出端和共用接地端，另一路依次經(jīng)由第二整流濾波電路和穩(wěn)壓輸出電路連接至共用接地端和輸出負電壓的第二輸出端，所述第一整流濾波電路、第二整流濾波電路分別通過對應的整流二極管連接至變壓器的次級線圈，且所述第一整流濾波電路、第二整流濾波電路均內(nèi)置有可充放電的輸出電容； 所述供電電路一端連接至直流電源輸入端的正極，一端連接至脈寬調(diào)制器的第一輸入端，所述輸入濾波電路也還連接至脈寬調(diào)制器的第二輸入端，所述取樣放大電路、光電隔離電路和脈寬調(diào)制器串聯(lián)構(gòu)成信號反饋回路，且取樣放大電路的外端連接至第一整流濾波電路和第一輸出端之間，而所述脈寬調(diào)制器的輸出端則連接至功率變換電路以輸出相應的脈沖信號來驅(qū)動所述功率變換電路。2.如權利要求1所述的IGBT驅(qū)動電源電路，其特征在于，所述供電電路由線性穩(wěn)壓電路組成。3.如權利要求1所述的IGBT驅(qū)動電源電路，其特征在于，穩(wěn)壓輸出電路為線性穩(wěn)壓電路或者為輸電電壓可調(diào)的LDO電路。4.如權利要求1所述的IGBT驅(qū)動電源電路，其特征在于，所述取樣放大電路包含提供基準電壓的穩(wěn)壓源、輸出取樣電阻以及反饋電容。5.如權利要求1所述的IGBT驅(qū)動電源電路，其特征在于，所述IGBT驅(qū)動電源電路采用厚膜混合集成電路工藝制成，具有全金屬密封外殼封裝。6.如權利要求1所述的IGBT驅(qū)動電源電路，其特征在于，直流電源輸入端的輸入電壓為16~40Vo7.如權利要求1所述的IGBT驅(qū)動電源電路，其特征在于，所述第一輸出端輸出的正電壓范圍為+1V?+18V。8.如權利要求1所述的IGBT驅(qū)動電源電路，其特征在于，所述第二輸出端輸出的負電壓范圍是一 6V?一1Vo9.如權利要求1所述的IGBT驅(qū)動電源電路，其特征在于，所述脈寬調(diào)制器為電流型脈寬調(diào)制器或電壓型脈寬調(diào)制器。
【文檔編號】H02M3/28GK205453502SQ201620008619
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月4日
【發(fā)明人】張?zhí)鞎? 鐘成, 黃曉偉, 陳志
【申請人】深圳市振華微電子有限公司