专利名称：绝缘门极双极型晶体管驱动电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种绝缘门极双极型晶体管驱动电路，尤其涉及一种带有保护电 路和开关稳压的绝缘门极双极型晶体管驱动电路。
背景技术：
绝缘门极双极型晶体管(Isolated Gate Bipolar Transistor简称IGBT)的驱动 条件密切地关系到他的静态特性和动态特性，同时，门极电路的正偏压+Ugs、负偏压-Ugs 和门极电阻RG的大小，对IGBT的通态电压、开关、开关损耗、承受短路能力及电流等参数有 不同程度的影响。其中门极正电压+Ugs的变化对IGBT的开通特性，负载短路能力和dUgs/ dt电流有较大的影响，而门极负偏压对关断特性的影响较大。现在技术中，为可靠驱动绝缘栅器件，目前已有很多成熟电路。当驱动信号与功率 器件不需要隔离时，驱动电路的设计比较简单。当需要驱动器的输入端与输出端电气隔离 时，一般有两种途径采用光电耦合器或是利用脉冲变压器来提供电气隔离。现有技术中， 驱动器的输入端与输出端电气隔离，其开、关断延迟时间短，输入输出隔离电压也比较低， 同时，电路保护可靠性低，相关辅助电路设计复杂、成本高。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题是克服现有技术中驱动器的输入端与输出端电气隔 离，其开、关断延迟时间短，输入输出隔离电压也比较低，同时，电路保护可靠性低，相关辅 助电路设计复杂、成本高的技术问题。本实用新型采取的技术方案是构建一种IGBT驱动电路，驱动隔离电路、放大输 出电路，所述驱动隔离电路由PC929门极驱动光耦合器进行驱动隔离，所述PC929门极驱动 光耦合器接收所述脉冲宽度调制信号输入电路输出的信号，所述PC929门极驱动光耦合器 与放大输出电路连接。本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是还包括第一桥臂驱动电路、第二 桥臂驱动电路，所述第一桥臂驱动电路和所述第二桥臂驱动电路分别与PC929门极驱动光 耦合器连接，当所述第一桥臂驱动电路为高电平工作时，所述第二桥臂驱动电路为低电平， 当所述第二桥臂驱动电路为高电平工作时，所述第一桥臂驱动电路为低电平，形成互锁。本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是还包括欠压保护电路，所述欠压 保护电路包括两只2N5551的三极管。本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是还包括故障记忆电路，所述故障 记忆电路包括与非门、光耦、双D触发器，所述与非门输入端与通过光耦与所述PC929门极 驱动光耦合器连接，与非门输出端与双D触发器连接并通过光耦输出至数字信号处理器。本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是所述与非门为CD4023，所述光耦 为TLP251，所述双D触发器为⑶4013。本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是还包括死区设置电路，所述死区
3设置电路包括与门、电阻和电容，所述与门两输入端分别接在电阻两端。本实用新型解决技术问题进一步技术方案是还包括关断延迟电路，所述关断时 间延迟电路包括三极管、电阻、电容。本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是还包括驱动放大电路，所述驱动 放大电路包括高速开关三极管、电容、二极管，所述三极管集电极检测电路串联两个二极管。本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是还包括开关电源电路，所述开关 电源电路包括驱动芯片、光耦、三端基准稳压源，所述开关电源以驱动芯片驱动，光耦、三端 基准稳压源进行隔离反馈。本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是所述驱动芯片为3844，所述光耦 为PC817，所述三端基准稳压源为TL431。本实用新型技术方案解决技术问题的技术效果是通过采用PC929门极驱动光耦 合器进行驱动隔离，其开、关断延迟时间短，输入输出隔离电压高。通过设计简单的电路实 用欠压锁定保护、故障记忆电路、死区设置电路、关断延迟电路、上下桥互锁电路、驱动放大 电路、开关电源电路，提供了成本低、系统简单、可靠性高的驱动电路。
[0016]图1为本实用新型的连接示意图。[0017]图2为本实用新型PC929门极驱动光耦合器的内部图。[0018]图3为本实用新型上桥臂电路。[0019]图4为本实用新型欠压保护电路。[0020]图5为本实用新型故障记忆电路。[0021]图6为本实用新型死区设置电路。[0022]图7为本实用新型关断延迟电路。[0023]图8为本实用新型驱动放大电路。[0024]图9为本实用新型开关电源电路。[0025]图10本实用新型及其辅助电路的连接示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型技术方案进行进一步说明如图1、图10所示，本实用新型构建一种IGBT驱动电路，驱动隔离电路、放大输出 电路，所述驱动隔离电路由PC929门极驱动光耦合器进行驱动隔离，所述PC929门极驱动光 耦合器接收所述脉冲宽度调制信号输入电路输出的信号，所述PC929门极驱动光耦合器与 放大输出电路连接。所述PWM信号输入电路将其PWM信号传输给驱动隔离电路，即PC929 门极驱动光耦合器，再经放大输出电路输出。如图2所示，所述PC929门极驱动光耦合器内部设有过流检测，当其9脚检测到 IGBT过流信号时，则其8脚集电极输出故障信号，11脚输出低电平，并关断IGBT，可通过调 节R18、R90调节过流保护电压，通过调节R18、C5大小设置PC929的关断时间。所述PC929 门极驱动光耦合器的开通、关断延迟时间最大500nS，输入输出隔离电压为AC4000V。[0029]如图3所示，本实用新型还包括第一桥臂驱动电路、第二桥臂驱动电路，所述第一 桥臂驱动电路和所述第二桥臂驱动电路分别与PC929门极驱动光耦合器连接，当所述第一 桥臂驱动电路为高电平工作时，所述第二桥臂驱动电路为低电平，当所述第二桥臂驱动电 路为高电平工作时，所述第一桥臂驱动电路为低电平，形成互锁。本电路避免了第一桥臂和 第二桥臂的直通，保护了 IGBT，同时，本电路性能稳定、成本低。如图4所示，本实用新型还采用欠压保护电路，所述欠压保护电路包括两只 2N5551的三极管，2N5551的三极管，其C、E极的饱和导通压降最大0. 2V，该电路工作时，当 电压大于12. 7V时，则Z3击穿，Q7导通，Q8关断，该端为高电平，驱动器开通；当电压小于 12V时，Q8导通，该端为低电平，驱动器关断；同时，该电路还有上电复位功能，设计简单，实用。如图5所示，本实用新型还包括故障记忆电路，所述故障记忆电路包括与非门、光 耦、双D触发器，所述与非门输入端与通过光耦(高速光耦)与所述PC929门极驱动光耦合 器连接，与非门输出端与双D触发器连接并通过光耦输出至数字信号处理器。所述与非门 为⑶4023，所述光耦为TLP251，所述双D触发器为⑶4013。在运行时，只要与非门为⑶4023 任何一路检测到故障电路就给双D触发器⑶4013，M0S管导通，与门⑶4081的输入端为 低电平，则PC929的1、3脚导通，PC929的11脚为低电平，使IGBT始终处于关断状态，且故 障信号通过光耦TLP251输出至数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)， 关断PWM，直到复位信号RESET到来，才能让PC929正常工作，这样保证了 IGBT关断的可靠 性。如图6所示，本实用新型还采用死区设置电路，所述死区设置电路包括与门、电阻 和电容，所述与门两输入端分别接在电阻两端。该电路通过电阻大小或电容大小可以随意 调节死区时间，当输入PWM时，当为高电平，由t = RC时间常数，当与门4081的6脚电压 充电大于5V时，4081就输出高电平；当为低电平时，与门4081的5脚为低，输出也为低电 平，该电路方便简单，性能可靠。如图7所示，本实用新型还采用关断延迟电路，所述电路包括三极管、电阻和电 容，该电路通过调节电阻大小或电容大小可以随意调节关断延迟时间，性能可靠。如图8所示，本实用新型还采用驱动放大电路，所述驱动放大电路包括高速开关 三极管、电容、二极管，所述三极管集电极检测电路串联两个二极管。所述三极管为D44VH 和D45VH，所述三极管的上升和下降延迟时间最大为90nS。过流检测电路通过R18接到 PC929脚，当检测到IGBT的饱和压降到7V时，PC929输出故障信号，PC929关断PWM信号， 同时信号传给故障记忆电路，然后传给DSP，完全关断PWM ；电容C5和二极管Z7的使用，有 助于抑制干扰，在集电极检测电路用两个二极管串联，能够提高总体的反向耐压，从而能够 提高驱动电压等级，但二极管的反向恢复时间要很小，且每个反向耐压等级要为1000V，一 般采用BYV261E，反射恢复时间75ns ；栅极驱动电阻可根据IGBT的容量来确定大小。如图9所示，本实用新型还采用开关电源电路，所述开关电源电路包括驱动芯片、 光耦、三端基准稳压源，所述开关电源以驱动芯片驱动，光耦、三端基准稳压源进行隔离反 馈。所述驱动芯片为3844，所述光耦为PC817，所述三端基准稳压源为TL431。该电路稳压 电源的稳定精度高，工作可靠，完全实现了控制电路和主电路的电气隔离。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视 为属于本实用新型的保护范围。
权利要求一种绝缘门极双极型晶体管驱动电路，包括驱动隔离电路、放大输出电路，其特征在于，所述驱动隔离电路由PC929门极驱动光耦合器进行驱动隔离，所述PC929门极驱动光耦合器接收所述脉冲宽度调制信号输入电路输出的信号，所述PC929门极驱动光耦合器与放大输出电路连接。
2.根据权利要求1所述的绝缘门极双极型晶体管驱动电路，其特征在于，还包括第一 桥臂驱动电路、第二桥臂驱动电路，所述第一桥臂驱动电路和所述第二桥臂驱动电路分别 与PC929门极驱动光耦合器连接，当所述第一桥臂驱动电路为高电平工作时，所述第二桥 臂驱动电路为低电平，当所述第二桥臂驱动电路为高电平工作时，所述第一桥臂驱动电路 为低电平，形成互锁。
3.根据权利要求1所述的绝缘门极双极型晶体管驱动电路，其特征在于，还包括欠压 保护电路，所述欠压保护电路包括两只2N5551的三极管。
4.根据权利要求1所述的绝缘门极双极型晶体管驱动电路，其特征在于，还包括故障 记忆电路，所述故障记忆电路包括与非门、光耦、双D触发器，所述与非门输入端与通过光 耦与所述PC929门极驱动光耦合器连接，与非门输出端与双D触发器连接并通过光耦输出 至数字信号处理器。
5.根据权利要求4所述的绝缘门极双极型晶体管驱动电路，其特征在于，所述与非门 为CD4023，所述光耦为TLP251，所述双D触发器为CD4013。
6.根据权利要求1所述的绝缘门极双极型晶体管驱动电路，其特征在于，还包括死区 设置电路，所述死区设置电路包括与门、电阻和电容，所述与门两输入端分别接在电阻两端。
7.根据权利要求1所述所述的绝缘门极双极型晶体管驱动电路，其特征在于，还包括 关断延迟电路，所述时间延迟设置电路包括三极管、电阻、电容。
8.根据权利要求1所述的绝缘门极双极型晶体管驱动电路，其特征在于，还包括驱动 放大电路，所述驱动放大电路包括高速开关三极管、电容、二极管，所述三极管集电极检测 电路用两个二极管串联。
9.根据权利要求1所述的绝缘门极双极型晶体管驱动电路，其特征在于，还包括开关 电源电路，所述开关电源电路包括驱动芯片、光耦、三端基准稳压源，所述开关电源以驱动 芯片驱动，光耦、三端基准稳压源进行隔离反馈。
10.根据权利要求9所述的绝缘门极双极型晶体管驱动电路，其特征在于，所述驱动芯 片为3844，所述光耦为PC817，所述三端基准稳压源为TL431。
专利摘要本实用新型涉及一种绝缘门极双极型晶体管驱动电路，包括驱动隔离电路、放大输出电路，所述驱动隔离电路由PC929门极驱动光耦合器进行驱动隔离，所述PC929门极驱动光耦合器接收所述脉冲宽度调制信号输入电路输出的信号，所述PC929门极驱动光耦合器与放大输出电路连接。本实用新型通过采用PC929门极驱动光耦合器进行驱动隔离，输入输出隔离电压高。通过设计简单的电路实行欠压锁定保护、故障记忆电路、死区设置电路、关断延迟、上下桥互锁电路、驱动放大电路、开关电源电路，该电路成本低、可靠性高的驱动电路。
文档编号H03K19/007GK201656951SQ20092013584
公开日2010年11月24日 申请日期2009年3月24日 优先权日2009年3月24日
发明者刘元恒 申请人:深圳市科陆变频器有限公司