一种用于igbt的驱动信号数字处理电路级联系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于IGBT模块栅极驱动信号的产生与处理的电路系统，可实现驱动信号处理、故障处理和使能控制等功能，并完成多驱动板的级联信号处理。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的快速发展，对电力电子设备的需求日益加大。IGBT是具有高速开关特性和低导通电压特性的电力电子器件，在电力电子设备中已成为重要的器件。对IGBT需要驱动电路来控制其通断，驱动电路将控制电路产生的PWM脉冲放大到足以驱动功率器件。驱动电路具有在电气上隔离高压主电路与低压控制电路的作用，且对IGBT有保护功會K。
[0003]常规的IGBT驱动电路与信号处理控制电路相互独立，当特定功能的控制参数需要更改时，需要改动多个设备器件的设置，调整起来较为不便。各个IGBT的驱动数字信号处理电路相互独立，因而上层控制器对其的监控较为复杂。常规驱动电路针对IGBT短路过流故障或者驱动板过压欠压情况，无法将故障状态反馈至控制芯片，因此不能对故障情况进行分析及处理，也不能将故障信息输出进而对故障进行进一步分析处理。
【实用新型内容】
[0004]鉴于现有技术的以上不足，本实用新型目的是提供一种集成化的IGBT驱动信号数字处理电路级联系统，使之具有驱动信号数字处理电路结构简单、成本低，可反馈IGBT故障，各单板级联，调整参数方便的优点。
[0005]本实用新型的目的是通过如下的手段实现的。
[0006]一种用于IGBT驱动和信号数字处理的电路系统，用于检测和向控制芯片反馈IGBT的工作状态，由级联的多个单板电路组成:单板电路主要包括驱动电路1、数字信号处理及控制电路2及相应的信号通道。
[0007]单板电路中:
[0008]a、由信号处理芯片和相应信号通道构成的数字信号处理及控制电路2的信号处理芯片经复位电路与驱动电路I的驱动芯片复位端VL/Reset连接；驱动电路I的输出端口G1、G2分别与IGBT1、IGBT2栅极相连控制其通断；驱动电路I的IGBT状态检测端口 E1、C1分别与IGBTl集电极与射极相连，IGBT2连接方式相同；
[0009]b、数字信号处理及控制电路2的信号处理芯片端口 M、端口ERl与光纤输入通道3连接，端口 EN2、端口 ER2与光纤输出通道6连接；信号处理芯片的PWM信号输出端口 PWM1、PWM2与驱动芯片端口 PWM1、端口 PWM2连接传送一对IGBT的驱动信号；端口SOl、端口 S02与驱动芯片端口 SOl、端口 S02连接用于接受IGBT故障状态反馈信号；数字信号处理及控制电路2与电源工作电压检测模块4连接用于接受单板电源模块状态信息；数字信号处理及控制电路2与下载接口 7连接；
[0010]各个驱动信号数字处理单元通过光纤输入通道3和光纤输出通道6级联。
[0011]采用如上的设计，上层控制器输出的一路PWM调制信号经过光纤传递到驱动控制板的光纤输入通道3，驱动控制板通过数字信号处理及控制电路2生成两路互斥的PWM信号，加入死区时间设置，并完成最小脉宽封锁等处理，输出给驱动电路1，产生驱动IGBTl和IGBT2的隔离信号。
[0012]当IGBT发生短路或过流故障，驱动电路I将故障状态反馈至数字信号处理及控制电路2 ;同时，电源工作电压检测模块4监控板载电源模块5的状态，如有异常将其反馈给数字信号处理及控制电路2。驱动控制板数字信号处理及控制电路2根据上述故障情况作进一步处理，并将处理结果经光纤输出通道6输出到下一电路板。
[0013]驱动控制板数字信号处理及控制电路2通常采用可编程器件，因此，最小脉宽、死区时间、故障处理逻辑等都是可重新编程、修改参数并通过下载接口重新配置。
[0014]级联相同的多个单板电路构成可驱动多个相关IGBT的驱动系统。该系统的各个单板电路通过光纤信号输入和输出通道级联，各个单板电路的信号数字处理电路由光纤信号输入通道接收上一级驱动信号数字处理电路输出，经过处理后输出至下一级驱动信号数字处理电路。级联的光纤通道可以传输驱动使能、故障和单板状态等信号，系统中各单板均可获知上级单板的状态。级联的最后一块单板电路的光纤输出接入上层控制器，因此，上层控制器可用较少的光纤通道获得级联的多个驱动板的相关信息回馈。
[0015]当IGBT发生短路过流故障或电路板处于过压欠压状态时能将故障状态信号反馈至控制芯片处理，从而提高设备的可靠性。同时，由于集成了可编程的信号处理模块，通过修改程序来调整参数实现特定功能，大大提高了该驱动信号数字处理电路的通用性以及使用的灵活性。系统中各个单板通过光纤信号输入和输出通道相互级联，使该系统各单板可获知上级单板状态，通过级联可以使上层控制器用较少光纤通道获得多个驱动板的相关信息反馈。
[0016]与常规驱动信号数字处理电路方案相比，本实用新型的有益效果是:通过将驱动电路以及信号处理控制电路集成至一起，仅需一路输入的PWM调制信号即可完成一对IGBT的控制，同时通过各个驱动信号数字处理电路的级联，可以使上层控制器用较少的光纤通道获得级联多个驱动板的相关信息反馈，从而简化了控制系统。并且当最小脉宽、死区时间、故障处理逻辑等参数需要更改时，仅需调整程序下载至控制芯片，方便了应用和系统设计工作。在IGBT过流短路情况以及电路板过电压或欠电压情况下可以将故障信号反馈至控制芯片，根据故障情况予以相应处理，同时能将故障情况输出以便进一步处理。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的电路结构框图。
[0018]图2是正常工作及故障处理流程图。
[0019]图3和图4分别正常情况下以及故障情况下波形。
【具体实施方式】
[0020]下面结合电路结构框图(图1)、流程框图(图2)和波形图(图3、图4)进一步说明。
[0021]单板电路可由常规的单板电路构成，单板的驱动电路主要由输入处理电路、驱动输出以及IGBT状态监测、驱动芯片(如Concept公司的2SD315A1-33驱动芯片)等部分组成。
[0022]输入处理电路中的复位端通过一个电阻连接到电源上，同时通过一个稳压管与接地端连接。并且复位端口与数字信号处理芯片相连，控制芯片可以直接实现复位功能。驱动信号输出端口与IGBT栅极相连，同时与IGBT集电极与射极相连的IGBT监测电路，可以检测IGBT短路过流状态。
[0023]单板的控制电路由下载接口、光纤信号通道、电源模块、电源工作电