Igbt驱动电源电路的制作方法
【专利摘要】一种IGBT驱动电源电路，包括：输入滤波电路、功率变换电路、变压器、供电电路、脉宽调制器、光电隔离电路、取样放大电路、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路和稳压输出电路。所述输入滤波电路、功率变换电路和变压器依次串联，变压器的输出端分为两路，一路经由第一整流滤波电路连接至输出正电压的第一输出端和共用接地端，另一路依次经由第二整流滤波电路和稳压输出电路连接至共用接地端和输出负电压的第二输出端；供电电路一端连接至直流电源输入端正极，一端连接至脉宽调制器，脉宽调制器的输出端连接至功率变换电路以输出脉冲信号来驱动功率变换电路。本实用新型输出的正负电源共地设置，电路简单，电压和电流调整度好，输出稳定，可靠性高。
【专利说明】
IGBT驱动电源电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及电源领域，尤其涉及一种IGBT驱动电源电路。
【背景技术】
[0002]IGBTCInsulated Gate Bipolar Transistor，绝缘棚.双极型晶体管)作为一种新型功率开关器件，其高压大电流的技术优势已广泛应用于变频家电、高速列车、新能源产业(太阳能、风能、新能源汽车)、智能电网以及航空伺服驱动、测控、电力牵引等领域，市场前景广阔。
[0003]现有技术中，用于IGBT的驱动电源电路较多，通常采用四路隔离输出15V的电源模块技术，该电源模块在为三相全桥IGBT模块供电时，需要驱动IGBT的栅极，控制其导通，但在IGBT输出功率>6000W的情况下，还需要为IGBT的栅极施加反向电压，使其快速关断，降低关断损耗。而且，由于现有的电源驱动电路结构复杂繁多，需要元器件多，反应慢，容易造成电源模块可靠性差、集成度低、体积大、电路损耗大等问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种高可靠性的IGBT驱动电源电路。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:提供一种IGBT驱动电源电路，包括:输入滤波电路、功率变换电路、变压器、供电电路、脉宽调制器、光电隔离电路、取样放大电路、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路和稳压输出电路，其中，
[0006]所述输入滤波电路、功率变换电路和变压器依次串联，且输入滤波电路的输入端与直流电源输入端的正极和负极相连接，变压器的次级线圈的输出端分成两路，其中一路经由第一整流滤波电路连接至输出正电压的第一输出端和共用接地端，另一路依次经由第二整流滤波电路和稳压输出电路连接至共用接地端和输出负电压的第二输出端，所述第一整流滤波电路、第二整流滤波电路分别通过对应的整流二极管连接至变压器的次级线圈，且所述第一整流滤波电路、第二整流滤波电路均内置有可充放电的输出电容；
[0007]所述供电电路一端连接至直流电源输入端的正极，一端连接至脉宽调制器的第一输入端，所述输入滤波电路也还连接至脉宽调制器的第二输入端，所述取样放大电路、光电隔离电路和脉宽调制器串联构成信号反馈回路，且取样放大电路的外端连接至第一整流滤波电路和第一输出端之间，而所述脉宽调制器的输出端则连接至功率变换电路以输出相应的脉冲信号来驱动所述功率变换电路。
[0008]进一步地，所述供电电路由线性稳压电路组成。
[0009]进一步地，稳压输出电路为线性稳压电路或者为输电电压可调的LDO电路。
[0010]进一步地，所述取样放大电路包含提供基准电压的稳压源、输出取样电阻以及反馈电容。
[0011]进一步地，所述IGBT驱动电源电路采用厚膜混合集成电路工艺制成，具有全金属密封外壳封装。
[0012]进一步地，直流电源输入端的输入电压为16?40 V。
[0013]进一步地，所述第一输出端输出的正电压范围为+1V?+18V。
[0014]进一步地，所述第二输出端输出的负电压范围是一6V?一 1Vo
[0015]进一步地，所述脉宽调制器为电流型脉宽调制器或电压型脉宽调制器。
[0016]采用上述技术方案后，本实用新型至少具有如下有益效果:本实用新型输出的正负电源共地设置，可减少需要独立为关断IGBT的栅级而提供方向的负电压电路。主路输出正电压通过采用单端反激拓扑结构，电路简单，电压和电流调整度好，输出稳定，可靠性高；辅路输出负电压并通过稳压输出电路进行输出，尤其是采用LDO电路输出时，电路集成度尚，外围电路简单，并且，在满足电路稳定性的基础上，实现体积最小化，电路损耗低，提尚电路效率。本实用新型可为输出功率>6000W以上IGBT模块供电，具有体积小，可靠性高，带瞬态负载能力强的特点，具有很好的应用前景。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型IGBT驱动电源电路拓扑示意图。
【具体实施方式】
[0018]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。
[0019]IGBT导通时需要对栅极施加正向驱动电压，关断时需要对栅极施加反向电压使其快速关断，对此，本实用新型提供了一种输入输出隔离，输出正负电压共地的驱动电源电路，如图1所示，本实用新型提供一种IGBT驱动电源电路，包括输入滤波电路1、功率变换电路2、变压器3、供电电路4、脉宽调制器5、光电隔离电路6、取样放大电路7、第一整流滤波电路8、第二整流滤波电路9和LDO稳压电路1。
[0020]其中，输入滤波电路1、功率变换电路2和变压器3依次串联，且输入滤波电路的输入端与直流电源输入端的正极Vin+和负极Vin-相连接。变压器3的次级线圈的输出端分成两路，其中一路经由第一整流滤波电路8连接至输出正电压的第一输出端P2和共用接地端P3，另一路依次经由第二整流滤波电路9和LDO电路10连接至共用接地端)3和输出负电压的第二输出端P4。所述第一整流滤波电路8、第二整流滤波电路9均通过整流二极管连接至变压器3的次级线圈，且所述第一整流滤波电路8、第二整流滤波电路9均内置有可充放电的输出电容(未示出)，第一整流滤波电路8和第二整流滤波电路9包含的整流二极管和输出电容，对交流电压起到了整流滤波的作用。在一个实施例中，所述第一输出端P2用于输出正电压，具体地，其输出的正电压范围为+1V?+18V，在图1所示实施例中，标示为输出+ 15V电压;而所述第二输出端P4用于输出为负电压的反向电压，其作为IGBT关断时的泄放通路，可使IGBT关断时下降沿更为陡峭，降低关断损耗，但由于过大的反向电压会导致IGBT损坏，因此负电压优选范围是一6V?一 1V，以一8?一9V最佳，在图1所不的实施例中，即标不为输出一8V的反向电压。
[0021]所述LDO电路10采用的是输出电压可调的低压差线性稳压器，可根据不同的应用要求调整输出电压值。当然，也还可以采用线性稳压电路来取代LDO电路10，而也可实现LDO电路10的功能，虽然具有所需元器件较多，效率较低的缺点，但是更加适用于低成本、大体积电路。
[0022]所述供电电路4可由线性稳压电路组成，其一端连接至直流电源输入端的正极Vin+，一端连接至脉宽调制器5的第一输入端，所述输入滤波电路I也还连接至脉宽调制器5的第二输入端。所述取样放大电路7和光电隔离电路6，脉宽调制器5串联构成电源的信号反馈回路，且所述取样放大电路7包含有稳压源电路和输出取样电阻、反馈电容等元器件，其中的稳压源可提供2.5V基准电压。取样放大电路7的外端连接至第一整流滤波电路8和第一输出端P2之间，而所述脉宽调制器5的输出端则连接至功率变换电路2以输出相应的脉冲信号来驱动所述功率变换电路2。优选地，脉宽调制器5可采用电流型脉宽调制器或电压型脉宽调制器。其中，电流型脉宽调制器，其电压、电流的调整度好和外围电路简单，更具有电流检测功能，还可以实现对输出短路保护的作用。
[0023]本实用新型IGBT驱动电源电路还可采用典型的厚膜混合集成电路工艺，全金属密封外壳封装，可满足工作温度、机械冲击、抗辐照等环境应力试验考核要求，可实现温度循环-65 °C ?150 °C 共 100 次。
[0024]本实用新型IGBT驱动电源电路在实际工作时，通过直流电源输入端输入一直流信号，具体可以是16V?40V的直流信号，优选为24V;输入的直流信号经过输入滤波电路I进行滤波，滤波后的电流信号再经过功率变换电路2进行电信号的进一步功率变换，然后再输送给变压器3。而供电电路4将输入直流电压稳压到9V?1V后输送给脉宽调制器5，由脉宽调制器5进行脉宽调制处理后输出1V的脉冲信号去驱动功率变换电路2，在功率变换电路2导通后，变压器3内初级电感线圈将进行储存能量，此时由于所述第一整流滤波电路8、第二整流滤波电路9内部的与变压器3次级相连的整流二极管并未导通，导致变压器3次级电感线圈无电流流过，此时，由第一整流滤波电路8和第二整流滤波电路9中的输出电容给负载供电。而当控制IGBT的开关管关断时，变压器3次级电感线圈中的电压极性反转，使得第一整流滤波电路8和第二整流滤波电路9中的整流二极管正向导通，而开始由变压器3给第一整流滤波电路8和第二整流滤波电路9的输出电容充电，并为负载供电，电路实现了能量的传递。
[0025]在工作过程中，当输出电压变化时，输出电压的变化通过取样放大电路7采样后由光电隔离电路6传输到输入脉宽调制器5，通过改变脉宽调制器5的输出脉冲宽度而调节输出电压值。
[0026]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同范围限定。
【主权项】
1.一种IGBT驱动电源电路，其特征在于，包括:输入滤波电路、功率变换电路、变压器、供电电路、脉宽调制器、光电隔离电路、取样放大电路、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路和稳压输出电路，其中， 所述输入滤波电路、功率变换电路和变压器依次串联，且输入滤波电路的输入端与直流电源输入端的正极和负极相连接，变压器的次级线圈的输出端分成两路，其中一路经由第一整流滤波电路连接至输出正电压的第一输出端和共用接地端，另一路依次经由第二整流滤波电路和稳压输出电路连接至共用接地端和输出负电压的第二输出端，所述第一整流滤波电路、第二整流滤波电路分别通过对应的整流二极管连接至变压器的次级线圈，且所述第一整流滤波电路、第二整流滤波电路均内置有可充放电的输出电容； 所述供电电路一端连接至直流电源输入端的正极，一端连接至脉宽调制器的第一输入端，所述输入滤波电路也还连接至脉宽调制器的第二输入端，所述取样放大电路、光电隔离电路和脉宽调制器串联构成信号反馈回路，且取样放大电路的外端连接至第一整流滤波电路和第一输出端之间，而所述脉宽调制器的输出端则连接至功率变换电路以输出相应的脉冲信号来驱动所述功率变换电路。2.如权利要求1所述的IGBT驱动电源电路，其特征在于，所述供电电路由线性稳压电路组成。3.如权利要求1所述的IGBT驱动电源电路，其特征在于，稳压输出电路为线性稳压电路或者为输电电压可调的LDO电路。4.如权利要求1所述的IGBT驱动电源电路，其特征在于，所述取样放大电路包含提供基准电压的稳压源、输出取样电阻以及反馈电容。5.如权利要求1所述的IGBT驱动电源电路，其特征在于，所述IGBT驱动电源电路采用厚膜混合集成电路工艺制成，具有全金属密封外壳封装。6.如权利要求1所述的IGBT驱动电源电路，其特征在于，直流电源输入端的输入电压为16~40Vo7.如权利要求1所述的IGBT驱动电源电路，其特征在于，所述第一输出端输出的正电压范围为+1V?+18V。8.如权利要求1所述的IGBT驱动电源电路，其特征在于，所述第二输出端输出的负电压范围是一 6V?一1Vo9.如权利要求1所述的IGBT驱动电源电路，其特征在于，所述脉宽调制器为电流型脉宽调制器或电压型脉宽调制器。
【文档编号】H02M3/28GK205453502SQ201620008619
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年1月4日
【发明人】张天会, 钟成, 黄晓伟, 陈志
【申请人】深圳市振华微电子有限公司