一种h桥全功能igbt隔离驱动控制模块的制作方法
专利名称:一种h桥全功能igbt隔离驱动控制模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，包括驱动电源、主控IC、偏置网络、故障感知网络和驱动增幅网络。驱动电源为主控IC供电；主控IC为安高华公司推出的汽车级新型全功能IGBT隔离驱动光耦合器ACPL337J，它包括故障感知、米勒钳位、软关断和低压保护等多种功能；偏置网络对主控IC的信号侧进行设置，保证其与系统主机之间正常通信；故障感知网络保障主控IC实现其故障感知功能；驱动增幅网络完成主控IC驱动功率增幅。模块具有完善的IGBT保护功能，安全的隔离设计，超强的驱动能力和灵活的负荷匹配性。
【专利说明】
一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种电子电路，具体地说，涉及一种用于逆变器的H桥IGBT栅极驱 动模块。
【背景技术】
[0002]随着电力电子技术和半导体制造工艺及制造技术的发展，IGBT以其优越的性能已 经逐步取代晶闸管，被越来越广泛地应用到逆变器、变频器、EPS、UPS及各类电机驱动器中。 在这些应用中，IGBT大多工作在高频、高压、大电流的条件下，容易出现短路、过载、过热、过 电压等问题而损坏，设计可靠的驱动电路以减少IGBT的损坏就成为使用IGBT的关键，它关 系到整个装置运行的稳定与可靠。
[0003] IGBT的驱动电路从电气结构上分为非隔呙式和隔呙式。非隔呙式是指PWM控制信 号与IGBT功率部分共同用一个参考地，如电阻直接驱动、图腾式驱动、加速驱动以及一些有 附加保护功能的驱动等，这种非隔离的驱动方式缺点在于IGBT功率部分容易对PWM控制信 号产生干扰。且当IGBT功率部分损坏时，PWM控制信号部分大多随之一起损坏。隔离式是指 PWM控制信号与IGBT功率部分隔离，有各自的参考地，如光耦合器驱动、脉冲变压器驱动等， 这两种隔离的驱动方式避免了非隔离式的缺点，但有其各自的不足:一般的光耦合器不具 备相应的保护功能，而现有的专用IGBT驱动光耦合器的保护功能和驱动能力均有限；脉冲 变压器受其本身结构限制，驱动速度有限，且如果实现各种保护功能需要外加大量的元件， 成本较高，可靠性较低。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型正是为了解决上述技术问题而设计的一种H桥全功能IGBT隔离驱动控 制丰吴块。
[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006] 一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，包括驱动电源、主控芯片U1、偏置网络、故 障感知网络和驱动增幅网络;驱动电源的输入侧与输出侧完全隔离，输入侧电压为主控芯 片U1的3脚VCC1供电，输出侧电压为主控芯片U1的12脚VCC2和16脚VEE2供电，故障感知网络 介于主控芯片U1与IGBT的C极、E极之间，驱动增幅网络介于主控芯片U1与IGBT的G极之间； 主控芯片U1的3脚VCC1接收外部+5V供电，电容C1为滤波电容器，负责对+5V供电进行滤波 和净化。
[0007] 电阻1?1、1?2、1?、1?4和电容02、03共同组成偏置网络，电阻1?1和电容02为主控芯片1]1 的6脚E::ATJt；T偏置，正常状态时主控芯片U1的6脚输出高电平，当主控芯片U1的14脚 DESAT电压超过7V时，主控芯片U1的6脚输出低电平，主控芯片U1的11脚V0UT关闭输出；电阻 R2和电容C3为主控芯片U1的5脚石偏置，正常状态时主控芯片U1的5脚输出高电平，当 主控芯片U1的12脚VCC2电压低于欠压阈值时，主控芯片U1的5脚输出低电平，主控芯片U1的 11脚V0UT关闭输出；电阻R3、R4为主控芯片U1的4脚V LEDDRV偏置，限制主控芯片U1的4脚输出 电流，保证主控芯片U1的内部光耦合器LED1正常工作;主控芯片U1的2脚接受来自系统主机 的PWM信号，经主控芯片U1内部LED2隔离传输至其11脚VOUT后送入驱动增幅网络。
[0008] 驱动增幅网络由电阻R5、R6、R7和三极管Q1、Q2、Q3组成，三极管Q1和Q2组成图腾柱 式放大器，对主控芯片U1的11脚V0UT输出的驱动信号进行功率增幅后驱动IGBT的G极，电阻 R5、R6均起到驱动功率设定的作用，用以匹配不同的IGBT;三极管Q3对主控芯片U1的10脚 VCLAMP输出的G极放电信号进行放电增幅后接至IGBT的G极，主控芯片U1的10脚VCLAMP输出 的放电信号与11脚V0UT输出的驱动信号相位相反，作用为在IGBT关闭时对G极进行放电，实 现米勒钳位，防止IGBT误导通。
[0009] 驱动电源由集成控制器U2、光耦合器U3、M0S管Q4、变压器T、二极管D5、电容C9和高 精度基准源U4构成回扫式电路架构;其输入电压为+5V，输出以主控芯片U1的11脚VE为参考 地，输出电压为+15V和-5V，VE同时连接至IGBT的E极;+ 15V连接至主控芯片U1的12脚VCC2，-5V连接至主控芯片U1的9脚VEE2;电容C4、C5、C6均为滤波电容器，负责对+15V和-5V进行滤 波和净化;驱动电源工作原理为:U2为集成控制器，通过接受U3光耦合器的反馈信号控制Q4 的导通角，从而控制输出电压，U4为高精度基准源，通过对输出电压采样比较，改变U3的反 馈信号强弱，使整个架构实现系统闭环，保证输出电压的稳定。变压器T采用三层绝缘线绕 制，隔离电压大于3000V，从而保证了驱动电源的输入侧与输出侧隔离电压大于2500V。 [00 10] 电容C7、电阻R8、二极管01、02、03、04组成故障感知网络，二极管03为1^，二极管 D4为超快恢复二极管，两者与电阻R8串联接至主控芯片U1的14脚DESAT与IGBT的C极之间进 行故障信号感知，当IGBT出现过电流时，其C-E结压降VC-E升高，当VC-E加上二极管D4的结 压降VDESAT，再加上D3雪崩值VZ的电压之和达到7V时，主控芯片U1的14脚DESAT动作，使主 控芯片U1的6脚输出低电平，并关闭主控芯片U1的11脚V0UT输出，从而关闭IGBT，达到保护 IGBT的目的；主控芯片U1的11脚具有软关闭功能，防止IGBT关闭时出现电压尖峰浪涌致使 IGBT损坏；电容C7为消隐电容器，二极管D1为消隐稳压管，二极管D2为消隐肖特基二极管， 三者并联至主控芯片U1的14脚DESAT与13脚VE之间，对故障信号进行消隐，防止主控芯片U1 的14脚DESAT误动作。
[0011]所述一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其主控芯片U1为汽车级新型全功能 IGBT隔离驱动光耦合器ACPL337J。
[0012]所述一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其光耦合器U3为高隔离电压光耦合 器H11A817,其隔离电压大于5300V。
[0013]所述一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其变压器T采用三层绝缘线绕制，隔 离电压大于3000V。
[0014] 一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块采用SMT贴装工艺，三防处理，硅橡胶封装， 具有优异的质量一致性和环境适应能力，可应用于军工、航天、舰船等各个领域。
[0015] 本实用新型的有益效果是：
[0016] 1、模块具有完善的IGBT保护功能，大大降低了 IGBT的损坏率。
[0017] 2、安全的隔离设计，模块输入侧与输出侧隔离电压峰-峰值大于7000V，保证了用 户使用安全。
[0018] 3、超强的驱动能力，模块可驱动电流大于2000A的IGBT。
[0019] 4、灵活的负荷匹配性，通过对故障感知网络和驱动增幅网络参数的设置，模块可 应用于不同厂家和不同型号的IGBT。
【附图说明】
[0020] 图1为H桥电路原理简图。
[0021] 图2为主控芯片1C一ACPL337J结构图。
[0022] 图3为主控芯片1C一ACPL337J引脚图。
[0023]图4为本实用新型电路原理框图。
[0024]图5为本实用新型电路原理图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0026] 如图1为现有技术H桥电路原理简图；图2为主控芯片1C一ACPL337J结构图；图3为 主控芯片1C 一 ACPL337J引脚图。
[0027] 如图4和5所示，一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，包括驱动电源、主控芯片 U1、偏置网络、故障感知网络和驱动增幅网络;驱动电源的输入侧与输出侧完全隔离，输入 侧电压为主控芯片U1的3脚VCC1供电，输出侧电压为主控芯片U1的12脚VCC2和16脚VEE2供 电，故障感知网络介于主控芯片U1与IGBT的C极、E极之间，驱动增幅网络介于主控芯片U1与 IGBT的G极之间；主控芯片U1的3脚VCC1接收外部+5V供电，电容C1为滤波电容器，负责对+5V 供电进行滤波和净化。
[0028] 电阻1?1、1?2、1?、1?4和电容02、03共同组成偏置网络，电阻1?1和电容02为主控芯片1]1 的6脚偏置，正常状态时主控芯片U1的6脚输出高电平，当主控芯片U1的14脚DESAT 电压超过7V时，主控芯片U1的6脚输出低电平，主控芯片U1的11脚V0UT关闭输出；电阻R2和 电容C3为主控芯片U1的5脚TJVLO偏置，正常状态时主控芯片U1的5脚输出高电平，当主控 芯片U1的12脚VCC2电压低于欠压阈值时，主控芯片U1的5脚输出低电平，主控芯片U1的11脚 V0UT关闭输出；电阻R3、R4为主控芯片U1的4脚Vleddrv偏置，限制主控芯片U1的4脚输出电流， 保证主控芯片U1的内部光耦合器LED1正常工作;主控芯片U1的2脚接受来自系统主机的PWM 信号，经主控芯片U1内部LED2隔离传输至其11脚V0UT后送入驱动增幅网络。
[0029] 驱动增幅网络由电阻R5、R6、R7和三极管Q1、Q2、Q3组成，三极管Q1和Q2组成图腾柱 式放大器，对主控芯片U1的11脚V0UT输出的驱动信号进行功率增幅后驱动IGBT的G极，电阻 R5、R6均起到驱动功率设定的作用，用以匹配不同的IGBT;三极管Q3对主控芯片U1的10脚 VCLAMP输出的G极放电信号进行放电增幅后接至IGBT的G极，主控芯片U1的10脚VCLAMP输出 的放电信号与11脚V0UT输出的驱动信号相位相反，作用为在IGBT关闭时对G极进行放电，实 现米勒钳位，防止IGBT误导通。
[0030] 驱动电源由集成控制器U2、光耦合器U3、M0S管Q4、变压器T、二极管D5、电容C9和高 精度基准源U4构成回扫式电路架构;其输入电压为+5V，输出以主控芯片U1的11脚VE为参考 地，输出电压为+15V和-5V，VE同时连接至IGBT的E极;+ 15V连接至主控芯片U1的12脚VCC2，-5V连接至主控芯片U1的9脚VEE2;电容C4、C5、C6均为滤波电容器，负责对+15V和-5V进行滤 波和净化;驱动电源工作原理为:U2为集成控制器，通过接受U3光耦合器的反馈信号控制Q4 的导通角，从而控制输出电压，U4为高精度基准源，通过对输出电压采样比较，改变U3的反 馈信号强弱，使整个架构实现系统闭环，保证输出电压的稳定。变压器T采用三层绝缘线绕 制，隔离电压大于3000V，从而保证了驱动电源的输入侧与输出侧隔离电压大于2500V。
[0031] 电容C7、电阻R8、二极管01、02、03、04组成故障感知网络，二极管03为1^3，二极管 D4为超快恢复二极管，两者与电阻R8串联接至主控芯片U1的14脚DESAT与IGBT的C极之间进 行故障信号感知，当IGBT出现过电流时，其C-E结压降VC-E升高，当VC-E加上二极管D4的结 压降VDESAT，再加上D3雪崩值VZ的电压之和达到7V时，主控芯片U1的14脚DESAT动作，使主 控芯片U1的6脚输出低电平，并关闭主控芯片U1的11脚V0UT输出，从而关闭IGBT，达到保护 IGBT的目的；主控芯片U1的11脚具有软关闭功能，防止IGBT关闭时出现电压尖峰浪涌致使 IGBT损坏；电容C7为消隐电容器，二极管D1为消隐稳压管，二极管D2为消隐肖特基二极管， 三者并联至主控芯片U1的14脚DESAT与13脚VE之间，对故障信号进行消隐，防止主控芯片U1 的14脚DESAT误动作。
[0032]所述一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其主控芯片U1为汽车级新型全功能 IGBT隔离驱动光耦合器ACPL337J。
[0033]所述一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其光耦合器U3为高隔离电压光耦合 器H11A817,其隔离电压大于5300V。
[0034]所述一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其变压器T采用三层绝缘线绕制，隔 离电压大于3000V。
[0035]本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下得出的其 他任何与本实用新型相同或相近似的产品，均落在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，包括驱动电源、主控芯片U1、偏置网络、故障 感知网络和驱动增幅网络;其特征在于：主控芯片U1为汽车级新型全功能IGBT隔离驱动光 耦合器ACPL337J;驱动电源的输入侧与输出侧完全隔离，输入侧电压为主控芯片U1的3脚 VCC1供电，输出侧电压为主控芯片U1的12脚VCC2和16脚VEE2供电，故障感知网络介于主控 芯片U1与IGBT的C极、E极之间，驱动增幅网络介于主控芯片U1与IGBT的G极之间；主控芯片 U1的3脚VCC1接收外部+5V供电，电容C1为滤波电容器，负责对+5V供电进行滤波和净化；电 阻尺1、1?2、1?3、1?4和电容02、03共同组成偏置网络，电阻1?1和电容02为主控芯片1]1的6脚 F A U LT偏置，电阻R2和电容C3为主控芯片U1的5脚UVLO偏置，电阻 R3、R4为主控芯片 U1的4脚Vleddrv偏置;主控芯片U1的2脚VIN+接受来自系统主机的P丽信号，经主控芯片U1内 部LED2隔离传输至其11脚VOUT后送入驱动增幅网络;驱动增幅网络由电阻R5、R6、R7和三极 管Ql、Q2、Q3组成，三极管Q1和Q2组成图腾柱式放大器，对主控芯片U1的11脚VOUT输出的驱 动信号进行功率增幅后驱动IGBT的G极，电阻R5、R6均起到驱动功率设定的作用，用以匹配 不同的IGBT;三极管Q3对主控芯片U1的10脚VCLAMP输出的G极放电信号进行放电增幅后接 至IGBT的G极，主控芯片U1的10脚VCLAMP输出的放电信号与11脚VOUT输出的驱动信号相位 相反;驱动电源由集成控制器U2、光耦合器U3、M0S管Q4、变压器T、二极管D5、电容C9和高精 度基准源U4构成回扫式电路架构；其输入电压为+5V，输出以主控芯片U1的11脚VE为参考 地，输出电压为+15V和-5V，VE同时连接至IGBT的E极;+ 15V连接至主控芯片U1的12脚VCC2，-5V连接至主控芯片U1的9脚VEE2;电容C4、C5、C6均为滤波电容器，负责对+15V和-5V进行滤 波和净化；电容C7、电阻R8、二极管01、02、03、04组成故障感知网络，二极管03为1^5，二极 管D4为超快恢复二极管，两者与电阻R8串联接至主控芯片U1的14脚DESAT与IGBT的C极之间 进行故障信号感知；电容C7为消隐电容器，二极管D1为消隐稳压管，二极管D2为消隐肖特基 二极管，三者并联至主控芯片U1的14脚DESAT与13脚VE之间，对故障信号进行消隐，防止主 控芯片U1的14脚DESAT误动作。2. 根据权利要求1所述的一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其特征在于:光耦合 器U3为高隔离电压光耦合器H11A817,其隔离电压大于5300V。3. 根据权利要求1所述的一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其特征在于:变压器T 采用三层绝缘线绕制，隔离电压大于3000V。
【文档编号】H02M7/5387GK205725439SQ201620381546
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】董铁鑫
【申请人】航天长峰朝阳电源有限公司
【专利摘要】本实用新型公开了一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，包括驱动电源、主控IC、偏置网络、故障感知网络和驱动增幅网络。驱动电源为主控IC供电；主控IC为安高华公司推出的汽车级新型全功能IGBT隔离驱动光耦合器ACPL337J，它包括故障感知、米勒钳位、软关断和低压保护等多种功能；偏置网络对主控IC的信号侧进行设置，保证其与系统主机之间正常通信；故障感知网络保障主控IC实现其故障感知功能；驱动增幅网络完成主控IC驱动功率增幅。模块具有完善的IGBT保护功能，安全的隔离设计，超强的驱动能力和灵活的负荷匹配性。
【专利说明】
一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种电子电路，具体地说，涉及一种用于逆变器的H桥IGBT栅极驱 动模块。
【背景技术】
[0002]随着电力电子技术和半导体制造工艺及制造技术的发展，IGBT以其优越的性能已 经逐步取代晶闸管，被越来越广泛地应用到逆变器、变频器、EPS、UPS及各类电机驱动器中。 在这些应用中，IGBT大多工作在高频、高压、大电流的条件下，容易出现短路、过载、过热、过 电压等问题而损坏，设计可靠的驱动电路以减少IGBT的损坏就成为使用IGBT的关键，它关 系到整个装置运行的稳定与可靠。
[0003] IGBT的驱动电路从电气结构上分为非隔呙式和隔呙式。非隔呙式是指PWM控制信 号与IGBT功率部分共同用一个参考地，如电阻直接驱动、图腾式驱动、加速驱动以及一些有 附加保护功能的驱动等，这种非隔离的驱动方式缺点在于IGBT功率部分容易对PWM控制信 号产生干扰。且当IGBT功率部分损坏时，PWM控制信号部分大多随之一起损坏。隔离式是指 PWM控制信号与IGBT功率部分隔离，有各自的参考地，如光耦合器驱动、脉冲变压器驱动等， 这两种隔离的驱动方式避免了非隔离式的缺点，但有其各自的不足:一般的光耦合器不具 备相应的保护功能，而现有的专用IGBT驱动光耦合器的保护功能和驱动能力均有限；脉冲 变压器受其本身结构限制，驱动速度有限，且如果实现各种保护功能需要外加大量的元件， 成本较高，可靠性较低。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型正是为了解决上述技术问题而设计的一种H桥全功能IGBT隔离驱动控 制丰吴块。
[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006] 一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，包括驱动电源、主控芯片U1、偏置网络、故 障感知网络和驱动增幅网络;驱动电源的输入侧与输出侧完全隔离，输入侧电压为主控芯 片U1的3脚VCC1供电，输出侧电压为主控芯片U1的12脚VCC2和16脚VEE2供电，故障感知网络 介于主控芯片U1与IGBT的C极、E极之间，驱动增幅网络介于主控芯片U1与IGBT的G极之间； 主控芯片U1的3脚VCC1接收外部+5V供电，电容C1为滤波电容器，负责对+5V供电进行滤波 和净化。
[0007] 电阻1?1、1?2、1?、1?4和电容02、03共同组成偏置网络，电阻1?1和电容02为主控芯片1]1 的6脚E::ATJt；T偏置，正常状态时主控芯片U1的6脚输出高电平，当主控芯片U1的14脚 DESAT电压超过7V时，主控芯片U1的6脚输出低电平，主控芯片U1的11脚V0UT关闭输出；电阻 R2和电容C3为主控芯片U1的5脚石偏置，正常状态时主控芯片U1的5脚输出高电平，当 主控芯片U1的12脚VCC2电压低于欠压阈值时，主控芯片U1的5脚输出低电平，主控芯片U1的 11脚V0UT关闭输出；电阻R3、R4为主控芯片U1的4脚V LEDDRV偏置，限制主控芯片U1的4脚输出 电流，保证主控芯片U1的内部光耦合器LED1正常工作;主控芯片U1的2脚接受来自系统主机 的PWM信号，经主控芯片U1内部LED2隔离传输至其11脚VOUT后送入驱动增幅网络。
[0008] 驱动增幅网络由电阻R5、R6、R7和三极管Q1、Q2、Q3组成，三极管Q1和Q2组成图腾柱 式放大器，对主控芯片U1的11脚V0UT输出的驱动信号进行功率增幅后驱动IGBT的G极，电阻 R5、R6均起到驱动功率设定的作用，用以匹配不同的IGBT;三极管Q3对主控芯片U1的10脚 VCLAMP输出的G极放电信号进行放电增幅后接至IGBT的G极，主控芯片U1的10脚VCLAMP输出 的放电信号与11脚V0UT输出的驱动信号相位相反，作用为在IGBT关闭时对G极进行放电，实 现米勒钳位，防止IGBT误导通。
[0009] 驱动电源由集成控制器U2、光耦合器U3、M0S管Q4、变压器T、二极管D5、电容C9和高 精度基准源U4构成回扫式电路架构;其输入电压为+5V，输出以主控芯片U1的11脚VE为参考 地，输出电压为+15V和-5V，VE同时连接至IGBT的E极;+ 15V连接至主控芯片U1的12脚VCC2，-5V连接至主控芯片U1的9脚VEE2;电容C4、C5、C6均为滤波电容器，负责对+15V和-5V进行滤 波和净化;驱动电源工作原理为:U2为集成控制器，通过接受U3光耦合器的反馈信号控制Q4 的导通角，从而控制输出电压，U4为高精度基准源，通过对输出电压采样比较，改变U3的反 馈信号强弱，使整个架构实现系统闭环，保证输出电压的稳定。变压器T采用三层绝缘线绕 制，隔离电压大于3000V，从而保证了驱动电源的输入侧与输出侧隔离电压大于2500V。 [00 10] 电容C7、电阻R8、二极管01、02、03、04组成故障感知网络，二极管03为1^，二极管 D4为超快恢复二极管，两者与电阻R8串联接至主控芯片U1的14脚DESAT与IGBT的C极之间进 行故障信号感知，当IGBT出现过电流时，其C-E结压降VC-E升高，当VC-E加上二极管D4的结 压降VDESAT，再加上D3雪崩值VZ的电压之和达到7V时，主控芯片U1的14脚DESAT动作，使主 控芯片U1的6脚输出低电平，并关闭主控芯片U1的11脚V0UT输出，从而关闭IGBT，达到保护 IGBT的目的；主控芯片U1的11脚具有软关闭功能，防止IGBT关闭时出现电压尖峰浪涌致使 IGBT损坏；电容C7为消隐电容器，二极管D1为消隐稳压管，二极管D2为消隐肖特基二极管， 三者并联至主控芯片U1的14脚DESAT与13脚VE之间，对故障信号进行消隐，防止主控芯片U1 的14脚DESAT误动作。
[0011]所述一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其主控芯片U1为汽车级新型全功能 IGBT隔离驱动光耦合器ACPL337J。
[0012]所述一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其光耦合器U3为高隔离电压光耦合 器H11A817,其隔离电压大于5300V。
[0013]所述一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其变压器T采用三层绝缘线绕制，隔 离电压大于3000V。
[0014] 一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块采用SMT贴装工艺，三防处理，硅橡胶封装， 具有优异的质量一致性和环境适应能力，可应用于军工、航天、舰船等各个领域。
[0015] 本实用新型的有益效果是：
[0016] 1、模块具有完善的IGBT保护功能，大大降低了 IGBT的损坏率。
[0017] 2、安全的隔离设计，模块输入侧与输出侧隔离电压峰-峰值大于7000V，保证了用 户使用安全。
[0018] 3、超强的驱动能力，模块可驱动电流大于2000A的IGBT。
[0019] 4、灵活的负荷匹配性，通过对故障感知网络和驱动增幅网络参数的设置，模块可 应用于不同厂家和不同型号的IGBT。
【附图说明】
[0020] 图1为H桥电路原理简图。
[0021] 图2为主控芯片1C一ACPL337J结构图。
[0022] 图3为主控芯片1C一ACPL337J引脚图。
[0023]图4为本实用新型电路原理框图。
[0024]图5为本实用新型电路原理图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0026] 如图1为现有技术H桥电路原理简图；图2为主控芯片1C一ACPL337J结构图；图3为 主控芯片1C 一 ACPL337J引脚图。
[0027] 如图4和5所示，一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，包括驱动电源、主控芯片 U1、偏置网络、故障感知网络和驱动增幅网络;驱动电源的输入侧与输出侧完全隔离，输入 侧电压为主控芯片U1的3脚VCC1供电，输出侧电压为主控芯片U1的12脚VCC2和16脚VEE2供 电，故障感知网络介于主控芯片U1与IGBT的C极、E极之间，驱动增幅网络介于主控芯片U1与 IGBT的G极之间；主控芯片U1的3脚VCC1接收外部+5V供电，电容C1为滤波电容器，负责对+5V 供电进行滤波和净化。
[0028] 电阻1?1、1?2、1?、1?4和电容02、03共同组成偏置网络，电阻1?1和电容02为主控芯片1]1 的6脚偏置，正常状态时主控芯片U1的6脚输出高电平，当主控芯片U1的14脚DESAT 电压超过7V时，主控芯片U1的6脚输出低电平，主控芯片U1的11脚V0UT关闭输出；电阻R2和 电容C3为主控芯片U1的5脚TJVLO偏置，正常状态时主控芯片U1的5脚输出高电平，当主控 芯片U1的12脚VCC2电压低于欠压阈值时，主控芯片U1的5脚输出低电平，主控芯片U1的11脚 V0UT关闭输出；电阻R3、R4为主控芯片U1的4脚Vleddrv偏置，限制主控芯片U1的4脚输出电流， 保证主控芯片U1的内部光耦合器LED1正常工作;主控芯片U1的2脚接受来自系统主机的PWM 信号，经主控芯片U1内部LED2隔离传输至其11脚V0UT后送入驱动增幅网络。
[0029] 驱动增幅网络由电阻R5、R6、R7和三极管Q1、Q2、Q3组成，三极管Q1和Q2组成图腾柱 式放大器，对主控芯片U1的11脚V0UT输出的驱动信号进行功率增幅后驱动IGBT的G极，电阻 R5、R6均起到驱动功率设定的作用，用以匹配不同的IGBT;三极管Q3对主控芯片U1的10脚 VCLAMP输出的G极放电信号进行放电增幅后接至IGBT的G极，主控芯片U1的10脚VCLAMP输出 的放电信号与11脚V0UT输出的驱动信号相位相反，作用为在IGBT关闭时对G极进行放电，实 现米勒钳位，防止IGBT误导通。
[0030] 驱动电源由集成控制器U2、光耦合器U3、M0S管Q4、变压器T、二极管D5、电容C9和高 精度基准源U4构成回扫式电路架构;其输入电压为+5V，输出以主控芯片U1的11脚VE为参考 地，输出电压为+15V和-5V，VE同时连接至IGBT的E极;+ 15V连接至主控芯片U1的12脚VCC2，-5V连接至主控芯片U1的9脚VEE2;电容C4、C5、C6均为滤波电容器，负责对+15V和-5V进行滤 波和净化;驱动电源工作原理为:U2为集成控制器，通过接受U3光耦合器的反馈信号控制Q4 的导通角，从而控制输出电压，U4为高精度基准源，通过对输出电压采样比较，改变U3的反 馈信号强弱，使整个架构实现系统闭环，保证输出电压的稳定。变压器T采用三层绝缘线绕 制，隔离电压大于3000V，从而保证了驱动电源的输入侧与输出侧隔离电压大于2500V。
[0031] 电容C7、电阻R8、二极管01、02、03、04组成故障感知网络，二极管03为1^3，二极管 D4为超快恢复二极管，两者与电阻R8串联接至主控芯片U1的14脚DESAT与IGBT的C极之间进 行故障信号感知，当IGBT出现过电流时，其C-E结压降VC-E升高，当VC-E加上二极管D4的结 压降VDESAT，再加上D3雪崩值VZ的电压之和达到7V时，主控芯片U1的14脚DESAT动作，使主 控芯片U1的6脚输出低电平，并关闭主控芯片U1的11脚V0UT输出，从而关闭IGBT，达到保护 IGBT的目的；主控芯片U1的11脚具有软关闭功能，防止IGBT关闭时出现电压尖峰浪涌致使 IGBT损坏；电容C7为消隐电容器，二极管D1为消隐稳压管，二极管D2为消隐肖特基二极管， 三者并联至主控芯片U1的14脚DESAT与13脚VE之间，对故障信号进行消隐，防止主控芯片U1 的14脚DESAT误动作。
[0032]所述一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其主控芯片U1为汽车级新型全功能 IGBT隔离驱动光耦合器ACPL337J。
[0033]所述一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其光耦合器U3为高隔离电压光耦合 器H11A817,其隔离电压大于5300V。
[0034]所述一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其变压器T采用三层绝缘线绕制，隔 离电压大于3000V。
[0035]本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下得出的其 他任何与本实用新型相同或相近似的产品，均落在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，包括驱动电源、主控芯片U1、偏置网络、故障 感知网络和驱动增幅网络;其特征在于：主控芯片U1为汽车级新型全功能IGBT隔离驱动光 耦合器ACPL337J;驱动电源的输入侧与输出侧完全隔离，输入侧电压为主控芯片U1的3脚 VCC1供电，输出侧电压为主控芯片U1的12脚VCC2和16脚VEE2供电，故障感知网络介于主控 芯片U1与IGBT的C极、E极之间，驱动增幅网络介于主控芯片U1与IGBT的G极之间；主控芯片 U1的3脚VCC1接收外部+5V供电，电容C1为滤波电容器，负责对+5V供电进行滤波和净化；电 阻尺1、1?2、1?3、1?4和电容02、03共同组成偏置网络，电阻1?1和电容02为主控芯片1]1的6脚 F A U LT偏置，电阻R2和电容C3为主控芯片U1的5脚UVLO偏置，电阻 R3、R4为主控芯片 U1的4脚Vleddrv偏置;主控芯片U1的2脚VIN+接受来自系统主机的P丽信号，经主控芯片U1内 部LED2隔离传输至其11脚VOUT后送入驱动增幅网络;驱动增幅网络由电阻R5、R6、R7和三极 管Ql、Q2、Q3组成，三极管Q1和Q2组成图腾柱式放大器，对主控芯片U1的11脚VOUT输出的驱 动信号进行功率增幅后驱动IGBT的G极，电阻R5、R6均起到驱动功率设定的作用，用以匹配 不同的IGBT;三极管Q3对主控芯片U1的10脚VCLAMP输出的G极放电信号进行放电增幅后接 至IGBT的G极，主控芯片U1的10脚VCLAMP输出的放电信号与11脚VOUT输出的驱动信号相位 相反;驱动电源由集成控制器U2、光耦合器U3、M0S管Q4、变压器T、二极管D5、电容C9和高精 度基准源U4构成回扫式电路架构；其输入电压为+5V，输出以主控芯片U1的11脚VE为参考 地，输出电压为+15V和-5V，VE同时连接至IGBT的E极;+ 15V连接至主控芯片U1的12脚VCC2，-5V连接至主控芯片U1的9脚VEE2;电容C4、C5、C6均为滤波电容器，负责对+15V和-5V进行滤 波和净化；电容C7、电阻R8、二极管01、02、03、04组成故障感知网络，二极管03为1^5，二极 管D4为超快恢复二极管，两者与电阻R8串联接至主控芯片U1的14脚DESAT与IGBT的C极之间 进行故障信号感知；电容C7为消隐电容器，二极管D1为消隐稳压管，二极管D2为消隐肖特基 二极管，三者并联至主控芯片U1的14脚DESAT与13脚VE之间，对故障信号进行消隐，防止主 控芯片U1的14脚DESAT误动作。2. 根据权利要求1所述的一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其特征在于:光耦合 器U3为高隔离电压光耦合器H11A817,其隔离电压大于5300V。3. 根据权利要求1所述的一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，其特征在于:变压器T 采用三层绝缘线绕制，隔离电压大于3000V。
【文档编号】H02M7/5387GK205725439SQ201620381546
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】董铁鑫
【申请人】航天长峰朝阳电源有限公司
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