专利名称：自带隔离驱动的全控型电力电子器件桥臂模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种功率模块电路，特别涉及一种自带隔离驱动的全控型电力电 子器件桥臂模块电路。
背景技术：
电力电子电路中，电力电子器件通常需要配对构成桥臂使用。比如单相全桥有两 个桥臂4个器件，三相全桥有三个桥臂6个器件。现在很多器件是以对管或全桥的模块形式提供，应用时再在前端配上隔离驱动电 路供控制器操作。这类器件的缺陷是，若其中一个损坏，则导致整个器件无法再用。单管形式的器件仍在大量使用，这些单管器件在使用起来非常不方便，通常配对 构成桥臂，在前端配上隔离驱动电路才能由控制器操作。而这些环节往往由分立元件组成， 分立元件组成的电路比较复杂，实验时焊接极其不方便，而且在元件之间往往有相互干扰， 容易造成整个电路性能不太稳定。针对这种情况，需要研究通用性强，且带有隔离驱动的电力电子器件桥臂模块，从 而易于连接其他电路，增强电路抗干扰能力，提高系统稳定性。
发明内容本实用新型针对现有技术的上述缺陷，提出能够直接与DSP、单片机或其他控制芯 片相连，增强电路抗干扰能力，提高系统稳定性的一种桥臂模块电路。本实用新型的技术方案为一种自带隔离驱动的全控型电力电子器件桥臂模块， 为一个完全功能的半桥电路，自带信号处理、电气隔离、驱动电路和电力电子器件半桥，该 几个部分依次相连，其中，所述的信号处理部分，由RC-VD移相网络和反相器依次相连构成；所述电气隔离部分，通过光电耦合器将信号处理电路与之后的驱动电路隔离，并 实现信号的电平转换，其输出作为后级的驱动电路的输入信号；所述驱动电路，采用IR2110集成驱动芯片，生成驱动信号；所述的电力电子器件半桥，以单管器件组对构成并包含续流、缓冲电路，受驱动信号的控制。本实用新型提出的桥臂模块电路，将单管器件配对构成桥臂，配上隔离、驱动电 路，提供控制器接口，所需要的元器件比传统的驱动电路要少得多。应用方便，通用性强，易 于连接其他电路，只需根据桥路相数选择使用。如图3所示，只需要八个端子即可以实现外 围连接。两个模块可以连接成一个单相全桥电路，如图4，三个模块简单连接即可实现三相 全桥，如图5所示。1.由于本桥臂模块自带隔离驱动，所以不需要外接电气隔离电路和驱动电路，可 以直接与DSP、单片机或其他集成芯片相连，外围电路简单，通用性强。如图3所示，只需要 八个端子就可以实现外围连接。并且本模块内部封装有信号处理、隔离驱动和电力电子器
3件半桥，各部分之间连接紧密，增强了模块的抗干扰能力，提高了整个系统的稳定性。2.模块前级为信号处理部分由RC-VD移相网络和反相器构成，由于电阻R用的 是电位器，所以可以在上下桥臂信号间另外设置延时，也可以不设，并且延时时间可以固 定，也可以视具体需要加以调整。反相器采用有施密特触发器的六反相器，具有鉴别幅度和 整理波型的能力，另外若输入幅度不足，则打不开触发器，无输出。3.电气隔离部分为微控制器和开关管之间的电压提供电气隔离，本部分采用的 隔离器件是光电耦合器，它既完成了控制电路和功率电路之间电压的相互隔离，防止开关 管烧坏后，功率电压串入控制电路，对控制部分造成损坏；又可以实现控制信号的电平转 换，从而输出满足后级驱动电路的信号。4.驱动部分可使开关管工作在较理想的开关状态，提高开关速度、减小开关损 耗，对整个系统的运行效率、可靠性和安全性都有重要意义。5.电力电子器件半桥带有缓冲吸收电路，可以限制开通关断时的di/dt和dv/ dt，确保开关管工作在安全区域内。
图1本模块原理结构图。图2自带隔离驱动的IGBT桥臂模块内部电路原理图。图3自带隔离驱动的电力电子桥臂模块端子图。图4电力电子桥臂模块组成单相全桥电路的连接图。图5电力电子桥臂模块组成三相全桥电路的连接图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行说明。本实用新型的桥臂模块的结构如图1所示，它是一个完全功能的半桥电路，包括 信号处理、电气隔离、驱动电路和电力电子器件半桥，其中电力电子器件半桥由以单管器件 组对构成并包含续流、缓冲电路。信号处理部分比如信号反相、信号整理，也可以视具体的上下桥臂输入信号来决 定是否加入死区。电气隔离部分既完成了控制电路和功率电路之间电压的相互隔离，又可以实现 控制信号的电平转换。驱动部分采用集成驱动芯片，光耦输出信号经过该部分后，转换成具有足够功率 的门极驱动信号，以此来保证器件安全地关断与开通。电力电子器件半桥为全控型器件，受驱动信号的控制，作为主电路的功率开关 管。并包含续流、缓冲电路。本实用新型为自带隔离驱动的电力电子桥臂模块，模块内部含有信号处理、光耦 隔离、IR2110驱动和电力电子半桥，集成度高，避免了分立元件焊接时的麻烦和失误，所以 模块抗干扰能强，性能更加稳定，图3是自带隔离驱动的电力电子桥臂模块端子图，可以看 出只需8个端子即可实现与其他电路的连接，电路连接简单，通用性强。模块各端子功能说 明如下[0031]
权利要求一种自带隔离驱动的全控型电力电子器件桥臂模块，为一个完全功能的半桥电路，自带信号处理、电气隔离、驱动电路和电力电子器件半桥，该几个部分依次相连，其特征在于所述的信号处理部分，由RC VD移相网络和反相器依次相连构成；所述电气隔离部分，通过光电耦合器将信号处理电路与之后的驱动电路隔离，并实现信号的电平转换，其输出作为后级的驱动电路的输入信号；所述驱动电路，采用IR2110集成驱动芯片，生成驱动信号；所述的电力电子器件半桥，以单管器件组对构成并包含续流、缓冲电路，受驱动信号的控制。
专利摘要本实用新型属于电力电子技术领域，涉及一种自带隔离驱动的全控型电力电子器件桥臂模块，为一个完全功能的半桥电路，自带信号处理、电气隔离、驱动电路和电力电子器件半桥，信号处理部分，由RC-VD移相网络和反相器依次相连构成；电气隔离部分，通过光电耦合器将信号处理电路与之后的驱动电路隔离，并实现信号的电平转换，其输出作为后级的驱动电路的输入信号；驱动电路，采用IR2110集成驱动芯片，生成驱动信号；电力电子器件半桥，以单管器件组对构成并包含续流、缓冲电路。本实用新型的桥臂模块电路能够直接与DSP、单片机或其他控制芯片相连，增强电路抗干扰能力，提高系统稳定性。
文档编号H02M3/155GK201726314SQ200920252000
公开日2011年1月26日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者王海波, 车延博 申请人:天津大学