一種用于igbt的驅(qū)動信號數(shù)字處理電路級聯(lián)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于IGBT模塊柵極驅(qū)動信號的產(chǎn)生與處理的電路系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動信號處理、故障處理和使能控制等功能，并完成多驅(qū)動板的級聯(lián)信號處理。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對電力電子設(shè)備的需求日益加大。IGBT是具有高速開關(guān)特性和低導(dǎo)通電壓特性的電力電子器件，在電力電子設(shè)備中已成為重要的器件。對IGBT需要驅(qū)動電路來控制其通斷，驅(qū)動電路將控制電路產(chǎn)生的PWM脈沖放大到足以驅(qū)動功率器件。驅(qū)動電路具有在電氣上隔離高壓主電路與低壓控制電路的作用，且對IGBT有保護(hù)功會K。
[0003]常規(guī)的IGBT驅(qū)動電路與信號處理控制電路相互獨(dú)立，當(dāng)特定功能的控制參數(shù)需要更改時(shí)，需要改動多個(gè)設(shè)備器件的設(shè)置，調(diào)整起來較為不便。各個(gè)IGBT的驅(qū)動數(shù)字信號處理電路相互獨(dú)立，因而上層控制器對其的監(jiān)控較為復(fù)雜。常規(guī)驅(qū)動電路針對IGBT短路過流故障或者驅(qū)動板過壓欠壓情況，無法將故障狀態(tài)反饋至控制芯片，因此不能對故障情況進(jìn)行分析及處理，也不能將故障信息輸出進(jìn)而對故障進(jìn)行進(jìn)一步分析處理。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本實(shí)用新型目的是提供一種集成化的IGBT驅(qū)動信號數(shù)字處理電路級聯(lián)系統(tǒng)，使之具有驅(qū)動信號數(shù)字處理電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可反饋IGBT故障，各單板級聯(lián)，調(diào)整參數(shù)方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型的目的是通過如下的手段實(shí)現(xiàn)的。
[0006]一種用于IGBT驅(qū)動和信號數(shù)字處理的電路系統(tǒng)，用于檢測和向控制芯片反饋IGBT的工作狀態(tài)，由級聯(lián)的多個(gè)單板電路組成:單板電路主要包括驅(qū)動電路1、數(shù)字信號處理及控制電路2及相應(yīng)的信號通道。
[0007]單板電路中:
[0008]a、由信號處理芯片和相應(yīng)信號通道構(gòu)成的數(shù)字信號處理及控制電路2的信號處理芯片經(jīng)復(fù)位電路與驅(qū)動電路I的驅(qū)動芯片復(fù)位端VL/Reset連接；驅(qū)動電路I的輸出端口G1、G2分別與IGBT1、IGBT2柵極相連控制其通斷；驅(qū)動電路I的IGBT狀態(tài)檢測端口 E1、C1分別與IGBTl集電極與射極相連，IGBT2連接方式相同；
[0009]b、數(shù)字信號處理及控制電路2的信號處理芯片端口 M、端口ERl與光纖輸入通道3連接，端口 EN2、端口 ER2與光纖輸出通道6連接；信號處理芯片的PWM信號輸出端口 PWM1、PWM2與驅(qū)動芯片端口 PWM1、端口 PWM2連接傳送一對IGBT的驅(qū)動信號；端口SOl、端口 S02與驅(qū)動芯片端口 SOl、端口 S02連接用于接受IGBT故障狀態(tài)反饋信號；數(shù)字信號處理及控制電路2與電源工作電壓檢測模塊4連接用于接受單板電源模塊狀態(tài)信息；數(shù)字信號處理及控制電路2與下載接口 7連接；
[0010]各個(gè)驅(qū)動信號數(shù)字處理單元通過光纖輸入通道3和光纖輸出通道6級聯(lián)。
[0011]采用如上的設(shè)計(jì)，上層控制器輸出的一路PWM調(diào)制信號經(jīng)過光纖傳遞到驅(qū)動控制板的光纖輸入通道3，驅(qū)動控制板通過數(shù)字信號處理及控制電路2生成兩路互斥的PWM信號，加入死區(qū)時(shí)間設(shè)置，并完成最小脈寬封鎖等處理，輸出給驅(qū)動電路1，產(chǎn)生驅(qū)動IGBTl和IGBT2的隔離信號。
[0012]當(dāng)IGBT發(fā)生短路或過流故障，驅(qū)動電路I將故障狀態(tài)反饋至數(shù)字信號處理及控制電路2 ;同時(shí)，電源工作電壓檢測模塊4監(jiān)控板載電源模塊5的狀態(tài)，如有異常將其反饋給數(shù)字信號處理及控制電路2。驅(qū)動控制板數(shù)字信號處理及控制電路2根據(jù)上述故障情況作進(jìn)一步處理，并將處理結(jié)果經(jīng)光纖輸出通道6輸出到下一電路板。
[0013]驅(qū)動控制板數(shù)字信號處理及控制電路2通常采用可編程器件，因此，最小脈寬、死區(qū)時(shí)間、故障處理邏輯等都是可重新編程、修改參數(shù)并通過下載接口重新配置。
[0014]級聯(lián)相同的多個(gè)單板電路構(gòu)成可驅(qū)動多個(gè)相關(guān)IGBT的驅(qū)動系統(tǒng)。該系統(tǒng)的各個(gè)單板電路通過光纖信號輸入和輸出通道級聯(lián)，各個(gè)單板電路的信號數(shù)字處理電路由光纖信號輸入通道接收上一級驅(qū)動信號數(shù)字處理電路輸出，經(jīng)過處理后輸出至下一級驅(qū)動信號數(shù)字處理電路。級聯(lián)的光纖通道可以傳輸驅(qū)動使能、故障和單板狀態(tài)等信號，系統(tǒng)中各單板均可獲知上級單板的狀態(tài)。級聯(lián)的最后一塊單板電路的光纖輸出接入上層控制器，因此，上層控制器可用較少的光纖通道獲得級聯(lián)的多個(gè)驅(qū)動板的相關(guān)信息回饋。
[0015]當(dāng)IGBT發(fā)生短路過流故障或電路板處于過壓欠壓狀態(tài)時(shí)能將故障狀態(tài)信號反饋至控制芯片處理，從而提高設(shè)備的可靠性。同時(shí)，由于集成了可編程的信號處理模塊，通過修改程序來調(diào)整參數(shù)實(shí)現(xiàn)特定功能，大大提高了該驅(qū)動信號數(shù)字處理電路的通用性以及使用的靈活性。系統(tǒng)中各個(gè)單板通過光纖信號輸入和輸出通道相互級聯(lián)，使該系統(tǒng)各單板可獲知上級單板狀態(tài)，通過級聯(lián)可以使上層控制器用較少光纖通道獲得多個(gè)驅(qū)動板的相關(guān)信息反饋。
[0016]與常規(guī)驅(qū)動信號數(shù)字處理電路方案相比，本實(shí)用新型的有益效果是:通過將驅(qū)動電路以及信號處理控制電路集成至一起，僅需一路輸入的PWM調(diào)制信號即可完成一對IGBT的控制，同時(shí)通過各個(gè)驅(qū)動信號數(shù)字處理電路的級聯(lián)，可以使上層控制器用較少的光纖通道獲得級聯(lián)多個(gè)驅(qū)動板的相關(guān)信息反饋，從而簡化了控制系統(tǒng)。并且當(dāng)最小脈寬、死區(qū)時(shí)間、故障處理邏輯等參數(shù)需要更改時(shí)，僅需調(diào)整程序下載至控制芯片，方便了應(yīng)用和系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。在IGBT過流短路情況以及電路板過電壓或欠電壓情況下可以將故障信號反饋至控制芯片，根據(jù)故障情況予以相應(yīng)處理，同時(shí)能將故障情況輸出以便進(jìn)一步處理。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖2是正常工作及故障處理流程圖。
[0019]圖3和圖4分別正常情況下以及故障情況下波形。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合電路結(jié)構(gòu)框圖(圖1)、流程框圖(圖2)和波形圖(圖3、圖4)進(jìn)一步說明。
[0021]單板電路可由常規(guī)的單板電路構(gòu)成，單板的驅(qū)動電路主要由輸入處理電路、驅(qū)動輸出以及IGBT狀態(tài)監(jiān)測、驅(qū)動芯片(如Concept公司的2SD315A1-33驅(qū)動芯片)等部分組成。
[0022]輸入處理電路中的復(fù)位端通過一個(gè)電阻連接到電源上，同時(shí)通過一個(gè)穩(wěn)壓管與接地端連接。并且復(fù)位端口與數(shù)字信號處理芯片相連，控制芯片可以直接實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。驅(qū)動信號輸出端口與IGBT柵極相連，同時(shí)與IGBT集電極與射極相連的IGBT監(jiān)測電路，可以檢測IGBT短路過流狀態(tài)。
[0023]單板的控制電路由下載接口、光纖信號通道、電源模塊、電源工作電