CN103078617A

CN103078617A - Igbt的驱动电路

Info

Publication number: CN103078617A
Application number: CN2012105787279A
Authority: CN
Inventors: 游利兵; 厉彦超; 王庆胜; 方晓东
Original assignee: Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Current assignee: Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: CN103078617B

Abstract

本发明公开了一种IGBT驱动电路，包括有驱动电源电路、光纤信号收发模块、高速比较器、驱动芯片和电流放大电路，外部控制信号转化为光信号传输到驱动电路，光纤信号收发模块把光信号转换成电信号，并通过高速比较器形成快速信号提供给后端驱动芯片，驱动芯片输出的驱动信号再经过电流放大电路放大输出到外部IGBT。本发明绝缘强度大，能驱动高达1700V、1600A高压IGBT工作，驱动电路器件都采用高速元器件，驱动信号输出与信号输入之间的延迟较小，且延时抖动较小，特别适合一些对时序要求较高的场合。并且驱动电路采用的各元器件都是市场上很成熟的产品，成本较低，可靠性较高。

Description

IGBT的驱动电路

技术领域

本发明涉及一种高压IGBT驱动电路。

背景技术

IGBT集中了MOSFET和GTR的优点，具有输入阻抗高，开关速度快，热稳定性好，通态压降低，耐压高，承受电流大等特点，近年来，广泛应用于各个领域。IGBT 是电压控制型器件，在它的栅极发射极之间施加十几伏的直流电压，只有微安级的电流流过，基本上不消耗功率。但IGBT 的栅极发射极之间存在较大的寄生电容，IGBT导通和关断的时候需要驱动电路提供数安培级的充放电电流，以满足驱动脉冲的上升和下降沿需要。驱动电路对IGBT正常工作非常重要。一般来说，IGBT驱动电路应该有以下功能：一、向IGBT提供适当的正向栅压。并且在IGBT导通过程中，栅极驱动电路提供给IGBT的驱动电压和电流要有足够的幅度，以保证IGBT的导通速度和减少开通损耗。二、能向IGBT提供足够的反向栅压，使IGBT在栅极出现开关噪声时仍能可靠截止。三、由于IGBT多用于高压场合，要求驱动在控制电路和IGBT功率电路之间提供有效的电气隔离。四、具有一定的保护功能，在IGBT过压或者过流时能及时采取措施，并发出故障信号。在市场产品中，绝大部分驱动电路不关注驱动电路输入信号和输出驱动信号之间的延时大小以及延时的抖动。而在某些测量和同步等应用领域，对这些时序提出了较高要求。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种成本低可靠性高的IGBT驱动电路。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种IGBT的驱动电路，包括有驱动电源电路、光纤信号收发模块U、高速比较器IC1、驱动芯片IC2和电流放大电路，所述的驱动电源电路包括有两个DC-DC隔离电源模块H1和H2，DC-DC隔离电源模块H1和H2的两输出端之间分别并联有电容C3和C4，电容C3和C4上分别并联有极性电容C5和C6，极性电容C5和C6串联，极性电容C5的正极为电源Vcc2端，极性电容C6的负极为电源GND端，极性电容C5和C6的连接端为电源Vcc1端，所述的光纤信号收发模块U连接高速比较器IC1的1脚，高速比较器IC1的3、4、5脚均接GND端，6脚架空，8脚接电源Vcc1端，电阻R1和电阻R2串联，电阻R1和R2的连接端连接高速比较器IC1的2脚，电阻R1接电源Vcc1端，电阻R2接GND端，高速比较器IC1的7脚连接所述的驱动芯片IC2的2脚，驱动芯片IC2的1脚上连接电阻R3，电阻R3连接电源Vcc2端，3脚接GND端，4脚接电阻R5，电阻R5接GND端，5脚架空， 8脚连接电阻R4，电阻R4连接GND端，6脚连接电源Vcc2端，6脚还分别连接电容C2和极性电容C1的正极，电容C2和极性电容C1的负极均连接GND端，7脚输出分为两路，一路连接电阻R6，另一路连接电阻R7，所述的电流放大电路包括有场效应管Q1和Q2，所述的电阻R6和电阻R7分别连接场效应管Q2和Q1的栅极，场效应管Q2的漏极连接电源Vcc2端，源极经限流电阻R8连接IGBT的栅极，场效应管Q1的源极连接GND端，漏极经限流电阻R9连接IGBT的栅极，瞬变抑制二极管D3的正、负极分别连接场效应管Q2的源极和漏极，瞬变抑制二极管D4的正、负极分别连接场效应管Q1的源极和漏极，瞬变抑制二极管D1和D2反向串联，瞬变抑制二极管D1的负极连接IGBT的栅极，瞬变抑制二极管D2的负极连接IGBT的发射极，IGBT的发射极连接电源Vcc1端。

所述的高速比较器IC1型号为MAX962，所述的驱动芯片的型号为IXDD504。

所述的电源Vcc1端电压取5V，电源Vcc2端电压取15V。

光纤信号收发模块接收外部控制光信号，转换成幅值较低的电信号送入高速比较器IC1的1脚，电阻R1、R2连接端输出一基准电压到高速比较器IC1的2脚，高速比较器的7脚输出的电信号到驱动芯片IC2的2脚，电信号经驱动芯片IC2处理后输出峰值电流最高达4A的驱动信号，经7脚输出，场效应管Q1、Q2构成放大电路，使输出驱动电流进一步放大，电阻R8、R9的取值根据IGBT器件特性选取，瞬变抑制二极管D3负端连接场效应管Q2的漏极，正端连接Q2的源极，主要起保护作用，瞬变抑制二极管D4同样主要起保护作用，瞬变抑制二极管D1、D2主要作用是吸收IGBT的G、E两端产生的尖峰毛刺，防止IGBT误导通。电源Vcc1和Vcc2由DC-DC隔离电源模块H2、H1提供，Vcc1电压选取5V，Vcc2为15V。驱动器输出的驱动波形为+15V导通信号和-5V的关断信号。由于全部选用高速器件，驱动输入信号与输出信号延时较小，时序抖动可以达到小于1.5ns。

本发明的优点是：本发明输入信号采用光纤隔离，电源模块采用绝缘隔离直流电源模块，绝缘强度大，能驱动高达1700V、1600A高压IGBT工作，驱动电路器件都采用高速元器件，驱动信号输出与信号输入之间的延迟较小，且延时抖动较小，特别适合一些对时序要求较高的场合。并且驱动电路采用的各元器件都是市场上很成熟的产品，成本较低，可靠性较高。

附图说明

图1为本发明原理结构示意图。

图2为驱动电源电路图。

图3为驱动电路原理图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，一种IGBT的驱动电路，包括有驱动电源电路、光纤信号收发模块U、高速比较器IC1、驱动芯片IC2和电流放大电路，所述的驱动电源电路包括有两个DC-DC隔离电源模块H1和H2，DC-DC隔离电源模块H1和H2的两输出端之间分别并联有电容C3和C4，电容C3和C4上分别并联有极性电容C5和C6，极性电容C5和C6串联，极性电容C5的正极为电源Vcc2端，极性电容C6的负极为电源GND端，极性电容C5和C6的连接端为电源Vcc1端，所述的光纤信号收发模块U连接高速比较器IC1的1脚，高速比较器IC1的3、4、5脚均接GND端，6脚架空，8脚接电源Vcc1端，电阻R1和电阻R2串联，电阻R1和R2的连接端连接高速比较器IC1的2脚，电阻R1接电源Vcc1端，电阻R2接GND端，高速比较器IC1的7脚连接所述的驱动芯片IC2的2脚，驱动芯片IC2的1脚上连接电阻R3，电阻R3连接电源Vcc2端，3脚接GND端，4脚接电阻R5，电阻R5接GND端，5脚架空， 8脚连接电阻R4，电阻R4连接GND端，6脚连接电源Vcc2端，6脚还分别连接电容C2和极性电容C1的正极，电容C2和极性电容C1的负极均连接GND端，7脚输出分为两路，一路连接电阻R6，另一路连接电阻R7，所述的电流放大电路包括有场效应管Q1和Q2，所述的电阻R6和电阻R7分别连接场效应管Q2和Q1的栅极，场效应管Q2的漏极连接电源Vcc2端，源极经限流电阻R8连接IGBT的栅极，场效应管Q1的源极连接GND端，漏极经限流电阻R9连接IGBT的栅极，瞬变抑制二极管D3的正、负极分别连接场效应管Q2的源极和漏极，瞬变抑制二极管D4的正、负极分别连接场效应管Q1的源极和漏极，瞬变抑制二极管D1和D2反向串联，瞬变抑制二极管D1的负极连接IGBT的栅极，瞬变抑制二极管D2的负极连接IGBT的发射极，IGBT的发射极连接电源Vcc1端。

所述的电源Vcc1端电压取5V，电源Vcc2端电压取15V。

Claims

1.一种IGBT的驱动电路，其特征在于：包括有驱动电源电路、光纤信号收发模块U、高速比较器IC1、驱动芯片IC2和电流放大电路，所述的驱动电源电路包括有两个DC-DC隔离电源模块H1和H2，DC-DC隔离电源模块H1和H2的两输出端之间分别并联有电容C3和C4，电容C3和C4上分别并联有极性电容C5和C6，极性电容C5和C6串联，极性电容C5的正极为电源Vcc2端，极性电容C6的负极为电源GND端，极性电容C5和C6的连接端为电源Vcc1端，所述的光纤信号收发模块U连接高速比较器IC1的1脚，高速比较器IC1的3、4、5脚均接GND端，6脚架空，8脚接电源Vcc1端，电阻R1和电阻R2串联，电阻R1和R2的连接端连接高速比较器IC1的2脚，电阻R1接电源Vcc1端，电阻R2接GND端，高速比较器IC1的7脚连接所述的驱动芯片IC2的2脚，驱动芯片IC2的1脚上连接电阻R3，电阻R3连接电源Vcc2端，3脚接GND端，4脚接电阻R5，电阻R5接GND端，5脚架空， 8脚连接电阻R4，电阻R4连接GND端，6脚连接电源Vcc2端，6脚还分别连接电容C2和极性电容C1的正极，电容C2和极性电容C1的负极均连接GND端，7脚输出分为两路，一路连接电阻R6，另一路连接电阻R7，所述的电流放大电路包括有场效应管Q1和Q2，所述的电阻R6和电阻R7分别连接场效应管Q2和Q1的栅极，场效应管Q2的漏极连接电源Vcc2端，源极经限流电阻R8连接IGBT的栅极，场效应管Q1的源极连接GND端，漏极经限流电阻R9连接IGBT的栅极，瞬变抑制二极管D3的正、负极分别连接场效应管Q2的源极和漏极，瞬变抑制二极管D4的正、负极分别连接场效应管Q1的源极和漏极，瞬变抑制二极管D1和D2反向串联，瞬变抑制二极管D1的负极连接IGBT的栅极，瞬变抑制二极管D2的负极连接IGBT的发射极，IGBT的发射极连接电源Vcc1端。

2.根据权利要求1所述的一种IGBT的驱动电路，其特征在于：所述的高速比较器IC1型号为MAX962，所述的驱动芯片的型号为IXDD504。

3.根据权利要求1所述的一种IGBT的驱动电路，其特征在于：所述的电源Vcc1端电压取5V，电源Vcc2端电压取15V。