一种单电源igbt高低压驱动dc-dc变换器的制造方法
【专利摘要】一种单电源IGBT高低压驱动DC-DC变换器，包括一台主机、一条驱动信号电缆和一条电源电缆，主机外壳的一个侧面设有驱动信号插座，该驱动信号插座与驱动信号电缆相连；主机另一个侧面设有电源插座，该电源插座与电源电缆相连；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由交流EMC及降压电路、整流滤波及DC稳压电路、驱动信号变换电路、+15V高压变换电路、-5V低压变换电路、IGBT栅极驱动电路组成；电路板上的驱动信号与主机外壳的驱动信号插座相连，电路板的AC220V与主机外壳的电源插座相连。本实用新型降低电源电路的复杂性，缩减产品的体积，提高系统整体可靠性。
【专利说明】—种单电源IGBT高低压驱动DC-DC变换器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及DC-DC变换【技术领域】，特别是涉及IGBT高低压驱动DC-DC变换器。
【背景技术】
[0002]DC-DC变换是现代电路设计过程中经常要用到的技术手段。在IGBT驱动电路中，IGBT栅极的开通与关断需要不同的电压，开通时需要高电压+15V，关断时需要低电压-5V。因此，对一个H桥IGBT槽路来说，辅助电源就需要8个。如此众多的电源，对电路设计来说，既要考虑其性能与可靠性，又要考虑驱动板的体积大小与成本问题。目前现有IGBT驱动板电源设计技术基本上存在两种方案:
[0003]一种方案是购买现成的DC电源模块。该方案设计简单，可靠性较高，缺点是驱动板体积庞大，成本高。
[0004]另一种是自己设计板上集成电源。该方案可以有效的降低板子的体积以及成本，但设计复杂，可靠性不稳定，对设计者的经验要求高。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种单电源IGBT高低压驱动DC-DC变换器，该变换器通过单路直流电源经DC-DC变换实现IGBT高低压驱动的电源需求，降低电源电路的复杂性，缩减产品的体积，提高系统整体可靠性。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0007]所述的一种单电源IGBT高低压驱动DC-DC变换器，包括一台主机、一条驱动信号电缆和一条电源电缆。主机有一个长方形扁平外壳，主机外壳的一个侧面设有驱动信号插座，该驱动信号插座与驱动信号电缆相连；主机另一个侧面设有电源插座，该电源插座与电源电缆相连；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由交流EMC及降压电路、整流滤波及DC稳压电路、驱动信号变换电路、+15V高压变换电路、-5V低压变换电路、IGBT栅极驱动电路组成；电路板上的驱动信号与主机外壳的驱动信号插座相连，电路板的AC220V与主机外壳的电源插座相连。
[0008]所述的交流EMC及降压电路由熔断器F1，电容Cl、电容C2、电容C3，电抗器L1、热敏电阻Rl，变压器Tl组成；交流电压火线经熔断器Rl与电抗器LI的管脚I相连，电抗器LI的管脚2接零线，电容Cl跨接在LI的管脚1、管脚2之间，电抗器LI的管脚3经电容C2、电容C3与LI的管脚4相连，电容C2、电容C3之间的引出线接地，热敏电阻Rl跨接在在电抗器LI的管脚3、管脚4之间，变压器Tl的管脚I和R1、电容C2的公共端相连，变压器Tl的管脚2和热敏电阻R1、电容C3的公共端相连。
[0009]所述的整流滤波及DC稳压电路由整流桥BR1，电容E1、电容E2、电容C4、电容C5，电阻R2、电阻R3，稳压块ICl组成，整流桥BRl的管脚2与变压器Tl的管脚3相连，整流桥BRl的管脚3与变压器Tl的管脚4相连，整流桥BRl的管脚I与稳压块ICl的管脚3相连，整流桥BRl的管脚4与地线GND相连，电容El跨接在整流桥BRl的管脚1、管脚4之间，电容C4跨接在稳压块ICl的管脚3与地线GND之间，稳压块ICl的管脚I经电阻R3与地线GND相连，稳压块ICl的管脚2经电阻R2与稳压块ICl的管脚I相连，电容E2跨接在稳压块ICl的管脚2与地线GND之间，电容C5跨接在稳压块ICl的管脚2与地线GND之间，稳压块ICl的管脚2输出电压V3。
[0010]所述的驱动信号变换电路由晶体管Q1、晶体管Q2，电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R8，电容C6组成，驱动信号经电阻R8与晶体管Ql的管脚I相连，晶体管Ql的管脚2经电阻R4与电源V3相连，晶体管Ql的管脚2与电阻R4之间引出线与晶体管Q2的管脚I相连，晶体管Q2的管脚2经电阻R7与电源V3相连，电阻R6跨接在晶体管Q2的管脚I电源V3之间，电容C6跨接在晶体管Q2管脚1、晶体管Ql管脚2、电阻R4、电阻R6的公共端与地线GND之间，晶体管Ql的管脚3与晶体管Q2的管脚3相连后，之间的引出线与地线GND相连。
[0011 ] 所述的+15V高压变换电路由晶体管Q3、晶体管Q4，电阻R9、电阻RlO组成，晶体管Q3的管脚I与晶体管Q4的管脚I相连，其引出线与晶体管Q2的管脚2相连，晶体管Q3的管脚3经电阻R9、电阻RlO与晶体管Q4的管脚2相连，晶体管Q4的管脚3与地线GND相连。
[0012]所述的-5V低压变换电路由电容C7、电容C8、电容E3，电阻R4，稳压管D2组成，电源V3经电阻R4、稳压管D2与地线GND相连，电容C7、电容C8、电容E3跨接在稳压管D2两端。
[0013]所述的IGBT栅极驱动电路由电阻R11、双向稳压管Dl、IGBT模块BGl组成，电阻Rll与稳压管D2并联后，其中一端与电阻R9、电阻RlO之间的引出线相连，另一端与电容C7、电容C8、电容E3、稳压管D2的公共端相连，IGBT模块BGl的管脚2与电源VDC相连，IGBT模块BGl的管脚I与电阻R9、电阻R10、电阻R11、双向稳压管Dl的公共端相连，IGBT模块BGl的管脚3与电容C7、电容C8、电容E3、稳压管D2、电阻R11、双向稳压管Dl的公共端相连。
[0014]所述的稳压块ICl的型号为LM317。
[0015]220V交流电压输入交流EMC及降压电路进行EMC处理，变压器Tl为降压变压器，降压后V1、V2之间的电压有效值为26V，稳压块ICl的型号为LM317，经LM317稳压后的电压为20.1V，稳压二极管D2的稳压值为5.1V，因此，以V4为参考点，栅极的高电压驱动脉冲幅值为+15V，低电压驱动脉冲幅值为-5V，实现了高低压栅极驱动的电平要求。电路设计简单，可靠性高，对设计者的经验要求不高，可以缩减产品的体积，降低产品的成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的主机结构示意图。
[0017]图2为本实用新型的原理框图。
[0018]图3为本实用新型的电路原理图。
[0019]附图1中的部件标号为:1为主机，2为电源插座,3为电源电缆,4为驱动信号插座，5为驱动信号电缆。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。
实施例
[0021]见图1、图2、图3，一种单电源IGBT高低压驱动DC-DC变换器，包括一台主机1、一条驱动信号电缆5和一条电源电缆3。主机I有一个长方形扁平外壳,主机I外壳的一个侧面设有驱动信号插座4，该驱动信号插座4与驱动信号电缆5相连；主机I另一个侧面设有电源插座2,该电源插座2与电源电缆3相连；主机I外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由交流EMC及降压电路、整流滤波及DC稳压电路、驱动信号变换电路、+15V高压变换电路、-5V低压变换电路、IGBT栅极驱动电路所组成；电路板上的驱动信号与主机I外壳的驱动信号插座4相连，电路板的AC220V与主机I外壳的电源插座2相连。
[0022]所述的交流EMC及降压电路由熔断器F1，电容Cl、电容C2、电容C3，电抗器L1、热敏电阻Rl，变压器Tl组成；交流电压火线经熔断器Rl与电抗器LI的管脚I相连，电抗器LI的管脚2接零线，电容Cl跨接在LI的管脚1、管脚2之间，电抗器LI的管脚3经电容C2、电容C3与LI的管脚4相连，电容C2、电容C3之间的引出线接地，热敏电阻Rl跨接在在电抗器LI的管脚3、管脚4之间，变压器Tl的管脚I和R1、电容C2的公共端相连，变压器Tl的管脚2和热敏电阻R1、电容C3的公共端相连。
[0023]所述的整流滤波及DC稳压电路由整流桥BR1，电容E1、电容E2、电容C4、电容C5，电阻R2、电阻R3，稳压块ICl组成，整流桥BRl的管脚2与变压器Tl的管脚3相连，整流桥BRl的管脚3与变压器Tl的管脚4相连，整流桥BRl的管脚I与稳压块ICl的管脚3相连，整流桥BRl的管脚4与地线GND相连，电容El跨接在整流桥BRl的管脚1、管脚4之间，电容C4跨接在稳压块ICl的管脚3与地线GND之间，稳压块ICl的管脚I经电阻R3与地线GND相连，稳压块ICl的管脚2经电阻R2与稳压块ICl的管脚I相连，电容E2跨接在稳压块ICl的管脚2与地线GND之间，电容C5跨接在稳压块ICl的管脚2与地线GND之间，稳压块ICl的管脚2输出电压Ti。
[0024]所述的驱动信号变换电路由晶体管Q1、晶体管Q2，电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R8，电容C6组成，驱动信号经电阻R8与晶体管Ql的管脚I相连，晶体管Ql的管脚2经电阻R4与电源V3相连，晶体管Ql的管脚2与电阻R4之间引出线与晶体管Q2的管脚I相连，晶体管Q2的管脚2经电阻R7与电源V3相连，电阻R6跨接在晶体管Q2的管脚I电源V3之间，电容C6跨接在晶体管Q2管脚1、晶体管Ql管脚2、电阻R4、电阻R6的公共端与地线GND之间，晶体管Ql的管脚3与晶体管Q2的管脚3相连后，之间的引出线与地线GND相连。
[0025]所述的+15V高压变换电路由晶体管Q3、晶体管Q4，电阻R9、电阻RlO组成，晶体管Q3的管脚I与晶体管Q4的管脚I相连，其引出线与晶体管Q2的管脚2相连，晶体管Q3的管脚3经电阻R9、电阻RlO与晶体管Q4的管脚2相连，晶体管Q4的管脚3与地线GND相连。
[0026]所述的-5V低压变换电路由电容C7、电容C8、电容E3，电阻R4，稳压管D2组成，电源V3经电阻R4、稳压管D2与地线GND相连，电容C7、电容C8、电容E3跨接在稳压管D2两端。
[0027]所述的IGBT栅极驱动电路由电阻R11、双向稳压管Dl、IGBT模块BGl组成，电阻Rll与稳压管D2并联后，其中一端与电阻R9、电阻RlO之间的引出线相连，另一端与电容C7、电容C8、电容E3、稳压管D2的公共端相连，IGBT模块BGl的管脚2与电源VDC相连，IGBT模块BGl的管脚I与电阻R9、电阻R10、电阻R11、双向稳压管Dl的公共端相连，IGBT模块BGl的管脚3与电容C7、电容C8、电容E3、稳压管D2、电阻R11、双向稳压管Dl的公共端相连。
[0028]所述的稳压块ICl的型号为LM317。
【权利要求】
1.一种单电源IGBT高低压驱动DC-DC变换器，包括一台主机、一条驱动信号电缆和一条电源电缆，其特征是:主机有一个长方形扁平外壳，主机外壳的一个侧面设有驱动信号插座，该驱动信号插座与驱动信号电缆相连；主机另一个侧面设有电源插座，该电源插座与电源电缆相连；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由交流EMC及降压电路、整流滤波及DC稳压电路、驱动信号变换电路、+15V高压变换电路、-5V低压变换电路、IGBT栅极驱动电路组成；电路板上的驱动信号与主机外壳的驱动信号插座相连，电路板的AC220V与主机外壳的电源插座相连。
2.根据权利要求1所述的一种单电源IGBT高低压驱动DC-DC变换器，其特征是:所述的交流EMC及降压电路由熔断器Fl，电容Cl、电容C2、电容C3，电抗器L1、热敏电阻Rl，变压器Tl组成；交流电压火线经熔断器Rl与电抗器LI的管脚I相连，电抗器LI的管脚2接零线，电容Cl跨接在LI的管脚1、管脚2之间，电抗器LI的管脚3经电容C2、电容C3与LI的管脚4相连，电容C2、电容C3之间的引出线接地，热敏电阻Rl跨接在在电抗器LI的管脚3、管脚4之间，变压器Tl的管脚I和R1、电容C2的公共端相连，变压器Tl的管脚2和热敏电阻R1、电容C3的公共端相连；所述的整流滤波及DC稳压电路由整流桥BR1，电容E1、电容E2、电容C4、电容C5，电阻R2、电阻R3，稳压块ICl组成，整流桥BRl的管脚2与变压器Tl的管脚3相连，整流桥BRl的管脚3与变压器Tl的管脚4相连，整流桥BRl的管脚I与稳压块ICl的管脚3相连，整流桥BRl的管脚4与地线GND相连，电容El跨接在整流桥BRl的管脚1、管脚4之间，电容C4跨接在稳压块ICl的管脚3与地线GND之间，稳压块ICl的管脚I经电阻R3与地线GND相连，稳压块ICl的管脚2经电阻R2与稳压块ICl的管脚I相连，电容E2跨接在稳压块ICl的管脚2与地线GND之间，电容C5跨接在稳压块ICl的管脚2与地线GND之间，稳压块ICl的管脚2输出电压V3 ;所述的驱动信号变换电路由晶体管Q1、晶体管Q2，电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R8，电容C6组成，驱动信号经电阻R8与晶体管Ql的管脚I相连，晶体管Ql的管脚2经电阻R4与电源V3相连，晶体管Ql的管脚2与电阻R4之间引出线与晶体管Q2的管脚I相连，晶体管Q2的管脚2经电阻R7与电源V3相连，电阻R6跨接在晶体管Q2的管脚I电源V3之间，电容C6跨接在晶体管Q2管脚1、晶体管Ql管脚2、电阻R4、电阻R6的公共端与地线GND之间，晶体管Ql的管脚3与晶体管Q2的管脚3相连后，之间的引出线与地线GND相连；所述的+15V高压变换电路由晶体管Q3、晶体管Q4，电阻R9、电阻RlO组成，晶体管Q3的管脚I与晶体管Q4的管脚I相连，其引出线与晶体管Q2的管脚2相连，晶体管Q3的管脚3经电阻R9、电阻RlO与晶体管Q4的管脚2相连，晶体管Q4的管脚3与地线GND相连；所述的-5V低压变换电路由电容C7、电容C8、电容E3，电阻R4，稳压管D2组成，电源V3经电阻R4、稳压管D2与地线GND相连，电容C7、电容CS、电容E3跨接在稳压管D2两端；所述的IGBT栅极驱动电路由电阻R11、双向稳压管DUIGBT模块BGl组成，电阻Rll与稳压管D2并联后，其中一端与电阻R9、电阻RlO之间的引出线相连，另一端与电容C7、电容C8、电容E3、稳压管D2的公共端相连，IGBT模块BGl的管脚2与电源VDC相连，IGBT模块BGl的管脚I与电阻R9、电阻R10、电阻R11、双向稳压管Dl的公共端相连，IGBT模块BGl的管脚3与电容C7、电容C8、电容E3、稳压管D2、电阻R11、双向稳压管Dl的公共端相连；所述的稳压块ICl的型号为LM317。
【文档编号】H02M1/08GK204068700SQ201420122253
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】黄松林, 王庆顺, 任传富, 王建明 申请人:沈阳大学