一种用于高压充电电源逆变回路主开关IGBT的驱动电路的制作方法

本实用新型涉及高压充电电源技术领域，尤其涉及一种用于高压充电电源逆变回路主开关IGBT的驱动电路。

背景技术：

电容高压充电型电源一般采用开关逆变的形式，主要原理为先将220V市电整流，再利用逆变技术将整流后的直流电变成交流电，然后经过高压变压器升压，最后通过高压整流后对高压电容进行充电。开关器件通常采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降两方面的优点，因此开关逆变式充电电源的逆变回路主开关多采用IGBT模块。

IGBT模块的稳定驱动是充电电源工作性能的重要保障，通常要求驱动信号的上升下降沿时间应尽可能的短，且应有负偏压来保护IGBT和加快IGBT的关断速度。通常逆变回路由PWM控制芯片SG3525产生符合时序要求的开关触发信号，但SG3525驱动能力偏弱，不能直接用于驱动IGBT模块，所以需要在其后端添加触发放大的驱动电路。

技术实现要素：

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于高压充电电源逆变回路主开关IGBT的驱动电路。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于高压充电电源逆变回路主开关IGBT的驱动电路，包括有PWM控制芯片SG3525、反向高速MOSFET驱动器、由电阻R1、二极管D1和二极管D2组成的钳位保护电路、由电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D3和电容C1组成的分压触发电平形成网络、由MOS管T1、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和MOS管T2形成的推挽结构的触发电平输出电路、脉冲变压器Tr1、电容C2、电容C3、接口ST1和接口ST2，所述的PWM控制芯片SG3525的输出引脚连接反向高速MOSFET驱动器的输入引脚，所述的电阻R1和二极管D1并联，二极管D1负端接正电源电压，正端接二极管D2负端，二极管D2正端接地，电阻R1与二极管D1正端连接的一端连接反向高速MOSFET驱动器的输出引脚，电阻R2、电阻R3、电阻R4串联，其中电阻R2一端接正电源电压，电阻R4一端接负电源电压，电容C1和二极管D3并联于电阻R3两端，电容C1与二极管D3的负端连接的一端与反向高速MOSFET驱动器的输入引脚连接，电阻R5与电阻R6串联，电阻R7与电阻R8串联，MOS管T1的S极接正电源电压，G极接电阻R2和电阻R3的串联中心点，电阻R5和电阻R7均与MOS管T1的D极连接，MOS管T2的 S极接负电源电压，电阻R6与电阻R8均与MOS管T2的D极连接，MOS管T2的G极连接电阻R3与电阻R4的串联中心点，电阻R5、电阻R6的串联中点接至接口ST1和参考地形成一路输出；R7、R8的串联中点先接电容C2和脉冲变压器Tr1隔离，脉冲变压器的输出再经电容C3隔离后接至ST2形成一路隔离输出。

所述的反向高速MOSFET驱动器的型号为UC3709。

所述的MOS管T1为P型MOS管，MOS管T2为N型MOS管。

本实用新型的优点是：本实用新型利用两级驱动电路，大大减小了IGBT驱动信号的上升和下降沿时间（300ns→50ns），提高触发的稳定度； 提供-15V偏压，保护IGBT、防止误触发和加快IGBT关断速度；触发端同时提供一路脉冲变压器隔离的触发信号，可用于吸收等回路的同步触发。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构图。

图2为测试波形图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于高压充电电源逆变回路主开关IGBT的驱动电路，包括有PWM控制芯片SG3525、反向高速MOSFET驱动器、由电阻R1、二极管D1和二极管D2组成的钳位保护电路、由电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D3和电容C1组成的分压触发电平形成网络、由MOS管T1、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和MOS管T2形成的推挽结构的触发电平输出电路、脉冲变压器Tr1、电容C2、电容C3、接口ST1和接口ST2，所述的PWM控制芯片SG3525的输出引脚连接反向高速MOSFET驱动器的输入引脚，所述的电阻R1和二极管D1并联，二极管D1负端接正电源电压，正端接二极管D2负端，二极管D2正端接地，电阻R1与二极管D1正端连接的一端连接反向高速MOSFET驱动器的输出引脚，电阻R2、电阻R3、电阻R4串联，其中电阻R2一端接正电源电压，电阻R4一端接负电源电压，电容C1和二极管D3并联于电阻R3两端，电容C1与二极管D3的负端连接的一端与反向高速MOSFET驱动器的输入引脚连接，电阻R5与电阻R6串联，电阻R7与电阻R8串联，MOS管T1的S极接正电源电压，G极接电阻R2和电阻R3的串联中心点，电阻R5和电阻R7均与MOS管T1的D极连接，MOS管T2的 S极接负电源电压，电阻R6与电阻R8均与MOS管T2的D极连接，MOS管T2的G极连接电阻R3与电阻R4的串联中心点，电阻R5、电阻R6的串联中点接至接口ST1和参考地形成一路输出；R7、R8的串联中点先接电容C2和脉冲变压器Tr1隔离，脉冲变压器的输出再经电容C3隔离后接至ST2形成一路隔离输出。

所述的反向高速MOSFET驱动器的型号为UC3709。

所述的MOS管T1为P型MOS管，MOS管T2为N型MOS管。

设计两级驱动电路来实现上述要求。首先SG3525芯片的输出引脚连接UC3709的输入引脚，UC3709对驱动信号有一定的增强能力，但是还不能够达到高速和低抖动的要求，且输出为反向信号，所以后面再添加推挽电路进行信号反向和驱动能力增强，电路描述如下：

1、R1和D1并联，D1负端接正电源电压，正端接D2负端，D2正端接地，形成钳位保护电路，对UC3709的输出信号进行电压保护；

2，R2、R3、R4串联形成分压触发电平形成网络，其中R2一端接正电源电压、R4一端接负电源电压，C1和D3并联于R3两端形成保护和吸收；

3，T1、R5、R6、R7、R8和T2形成推挽结构的触发电平输出电路；T1为P型MOS管，S端接正电源电压；T2为N型MOS管，D端接负电源电压；

4，R5、R6的串联中点接至接口ST1和参考地形成一路输出；R7、R8的串联中点先接电容C2和脉冲变压器Tr1隔离，脉冲变压器的输出再经C3隔离后接至ST2形成一路隔离输出，用于对吸收电路等的开关器件的触发。

图中各元件型号和参数如下：

MOS管T1型号 BUZ171，其VDS =-50V，ID = -8A，R DS (on ) = 0.3Ω；

MOS管 T2型号 BUZ71A，其VDS =50V，ID=13A， RDS (on) =0.12Ω；

电阻R1=1kΩ，R2=47.5Ω，R3=47.5kΩ，R4=10kΩ，R5=R6=R7=R8=10Ω；

电容C1=0.1μF，C2=C3=0.33μF；

二极管D1和D2型号为1N4148，稳压管D3型号为20V稳压。

电路正常工作时

VUC3709-7 =15V时；

VG(T1)=15V，VGS（T1）=0V，所以T1关断；

VG(T2)=15V- (15V+15V)/(10kΩ+47.5kΩ)×47.5kΩ=-9.78V

VGS（T2）=-9.78V-（-15）V=5.22V，

T2的开通条件为VGS>3V，所以T2导通，ST1输出信号为15V，

同理

VUC3709-7=0V时；

VG(T1)=0V，VGS（T1）=-15V，T1开通条件为VGS<-3V，所以T1导通；

VG(T2)=-15V/(10kΩ+47.5kΩ)×47.5kΩ=-12.39V，

VGS（T2）=-12.39V-（-15）V=2.61V，所以T2关断，ST1输出信号为-15V。

测试波形如图2所示，其中通道1蓝色信号为SG3525输出信号，上升沿约300ns，无法满足IGBT管稳定触发导通的需求；通道2绿色为UC3709输出信号，通道3红色为最终ST1输出信号，上升沿约50ns，大大提高触发的速度和稳定度，且具有负偏压进行关断辅助。