变流系统及IGBT驱动装置的供电电路的制作方法

变流系统及igbt驱动装置的供电电路
技术领域
1.本发明涉及开关电源领域，更具体地说，涉及变流系统及igbt驱动装置的供电电路。


背景技术：

2.igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)，是由bjt(bipolar junction transistor，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。适合应用于变流系统，如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
3.igbt驱动电路是驱动igbt模块，以让其正常工作并同时对其进行保护的电路。参见图1，驱动板需要电源板提供正负15v电压。由于igbt侧存在高压，电源板原边和副边需要10kv以上的隔离耐压，传统的原边控制电源方案如图2所示，光耦的绝缘耐压等级达不到10kv，无法满足该要求。次边控制电源方案如图3所示，主控芯片设置在电源副边，需要单独的辅助源供电，增加了整个供电方案的复杂性。直接选用推挽拓扑进行开环控制，将输入电压转换成正负15v，会影响系统稳定性和抗干扰性能。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提出变流系统及igbt驱动装置的供电电路，欲提高供电电路的可靠性和抗干扰性的目的。
5.为了实现上述目的，现提出的方案如下：
6.一方面，本发明的实施例提供一种igbt驱动装置的供电电路，包括：推挽拓扑开关电源、降压电路、输入与输出电压极性反转电路、第一电压检测装置、第二电压检测装置以及控制器；
7.所述降压电路的电压输入端与所述推挽拓扑开关电源的一个电压输出端连接，所述降压电路的电压输出端与所述igbt驱动装置的正电压输入端连接；
8.所述输入与输出电压极性反转电路的电压输入端与所述推挽拓扑开关电源的另一个电压输出端连接，所述输入与输出电压极性反转电路的电压输出端与所述igbt驱动装置的负电压输入端连接；
9.所述第一电压检测装置用于检测所述降压电路输出的电压，并传输至所述控制器；
10.所述第二电压检测装置用于检测所述输入与输出电压极性反转电路输出的电压，并传输至所述控制器；
11.所述控制器用于分别对所述降压电路和所述输入与输出电压极性反转电路输出的电压进行闭环控制。
12.可选的，所述降压电路，具体为：
13.buck电路、zeta电路或sepic电路。
14.可选的，所述输入与输出电压极性反转电路，具体为：
15.buck-boost电路或cuk电路。
16.可选的，所述供电电路，还包括：
17.负极与所述降压电路的电压输出端连接，正极接地的第一二极管。
18.可选的，所述供电电路，还包括：
19.负极接地，正极与所述输入与输出电压极性反转电路的电压输出端连接的第二二极管。
20.可选的，所述推挽拓扑开关电源，包括：第一开关管、第二开关管、推挽变压器、第一整流电路、第二整流电路、第一滤波电路和第二滤波电路；
21.所述第一开关管的输入端接地，所述第一开关管的输出端与所述推挽变压器第一原边绕组的一端连接；
22.所述第二开关管的输入端接地，所述第二开关管的输出端与所述推挽变压器第二原边绕组的一端连接；
23.所述第一原边绕组的另一端和所述第二原边绕组的另一端连接作为正电压输入端；
24.所述推挽变压器的第一副边绕组的两端连接所述第一整流电路；
25.所述第一整流电路通过所述第一滤波电路与所述降压电路的电压输入端连接；
26.所述推挽变压器的第二副边绕组的两端连接所述第二整流电路；
27.所述第二整流电路通过所述第二滤波电路与所述输入与输出电压极性反转电路的电压输入端连接。
28.可选的，所述第一整流电路为：
29.全桥整流电路。
30.可选的，所述第二整流电路为：
31.全桥整流电路。
32.可选的，所述第一滤波电路和所述第二滤波电路均为：
33.lc滤波电路。
34.另一方面，一种变流系统，包括igbt模块、igbt驱动装置、控制器和如一方面中任意一种所述的供电电路；
35.所述控制器，用于为所述igbt驱动装置提供驱动信号，以控制所述igbt模块中igbt的通断；
36.所述供电电路，用于为所述igbt驱动装置供电。
37.与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
38.上述技术方案提供的一种igbt驱动装置的供电电路，通过设置推挽拓扑开关电源，满足了原副边高压隔离要求；设置降压电路对推挽拓扑开关电源的一个输出电压进行调整，并输出至igbt驱动装置的正电压输入端；设置输入与输出电压极性反转电路对推挽拓扑开关电源的另一个输出电压进行极性反转，并输出至igbt驱动装置的负电压输入端；以及对降压电路和输入与输出电压极性反转电路的输出电压进行闭环控制，实现了电压的稳定输出，进而提高了供电电路的可靠性和抗干扰性。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
40.图1为igbt驱动系统的示意图；
41.图2为原边控制电源原理示意图；
42.图3为次边控制电源原理示意图；
43.图4为本发明实施例提供的一种igbt驱动装置的供电电路的结构示意图；
44.图5为本发明实施例提供的另一种igbt驱动装置的供电电路的结构示意图。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.参见图4，为本发明的实施例提供一种igbt驱动装置的供电电路的示意图。该供电电路包括：推挽拓扑开关电源11、降压电路12、输入与输出电压极性反转电路13、第一电压检测装置(未示出)、第二电压检测装置(未示出)以及控制器(未示出)。
47.降压电路12的电压输入端与推挽拓扑开关电源11的一个电压输出端连接；降压电路12的电压输出端与igbt驱动装置的正电压输入端连接。降压电路12为igbt驱动装置提供+15v电压。
48.输入与输出电压极性反转电路13的电压输入端与推挽拓扑开关电源11的另一个电压输出端连接；输入与输出电压极性反转电路13的电压输出端与igbt驱动装置的负电压输入端连接。输入与输出电压极性反转电路13为igbt驱动装置提供-15v电压。
49.第一电压检测装置用于检测降压电路12输出的电压，并传输至控制器。第二电压检测装置用于检测输入与输出电压极性反转电路13输出的电压，并传输至控制器。控制器用于分别对降压电路12和输入与输出电压极性反转电路13输出的电压进行闭环控制。对降压电路12和输入与输出电压极性反转电路13的输出电压进行闭环控制，实现了电压的稳定输出，进而提高了供电电路的可靠性和抗干扰性。
50.对降压电路12的闭环控制，具体是指实时检测降压电路12的输出电压，当输出电压高于设定的电压时，减小降压电路12中开关管的驱动信号占空比，以降低降压电路12的输出电压；当输出电压低于设定的电压时，增大降压电路12中开关管的驱动信号占空比，以提升降压电路12的输出电压。
51.同理，对输入与输出电压极性反转电路13的闭环控制，具体是指实时检测输入与输出电压极性反转电路13的输出电压，当输出电压高于设定的电压时，减小输入与输出电压极性反转电路13中开关管的驱动信号占空比，以降低输入与输出电压极性反转电路13的输出电压；当输出电压低于设定的电压时，增大输入与输出电压极性反转电路13中开关管的驱动信号占空比，以提升输入与输出电压极性反转电路13的输出电压。
52.图4示出的降压电路12为buck电路。降压电路12还可以选用zeta电路或sepic电路等。
53.图4示出的输入与输出电压极性反转电路13为buck-boost电路。降压电路12还可以选用cuk电路。
54.参见图5，为本发明的实施例提供一种igbt驱动装置的供电电路的示意图。相比图4示出的供电电路，还包括第一二极管d9和第二二极管d
10
。第一二极管d9的负极与降压电路12的电压输出端连接；第一二极管d9的正极接地。第二二极管d
10
的负极接地，第二二极管d
10
的正极与输入与输出电压极性反转电路13的电压输出端连接。通过设置第一二极管d9和第二二极管d
10
，用来防止由于正电压先建立，导致负电压无法正常建立；或者防止由于负电压先建立，导致正电压无法正常建立。
55.参见图4或图5，推挽拓扑开关电11，包括：第一开关管q1、第二开关管q2、推挽变压器t、第一整流电路(d1～d4)、第二整流电路(d5～d8)、第一滤波电路(l1和c1)和第二滤波电路(l2和c3)。
56.第一开关管q1的输入端接地；第一开关管q1的输出端与推挽变压器t的第一原边绕组np1的一端连接。第二开关管q2的输入端接地；第二开关管q2的输出端与推挽变压器t的第二原边绕组np2的一端连接。第一原边绕组np1的另一端和第二原边绕组np2的另一端连接作为正电压输入端，即输入正。
57.推挽变压器t的第一副边绕组ns1的两端连接第一整流电路。第一整流电路通过第一滤波电路与降压电路12的电压输入端连接。推挽变压器t的第二副边绕组ns2的两端连接第二整流电路。第二整流电路通过第二滤波电路与输入与输出电压极性反转电路13的电压输入端连接。
58.本实施例中的第一整流电路和第二整流电路均为全桥整流电路。第一滤波电路和第二滤波电路均为lc滤波电路。当第一开关管q1导通且第二开关管q2断开时，二极管d2、二极管d3、二极管d5以及二极管d8导通，将原边电压通过变压器t转换给副边。当第二开关管q2导通且第一开关管q1断开时，二极管d1、二极管d4、二极管d6以及二极管d7导通，将原边电压通过变压器t转换给副边。这样无论当第一开关管q1导通且第二开关管q2断开时，还是当第二开关管q2导通且第一开关管q1断开时，变压器t都能将能量由原边传递到副边，使得效率最大化。
59.本发明的实施例还提供一种变流系统，包括igbt模块、igbt驱动装置、控制器和上述实施例提供任意一种供电电路。控制器，用于为igbt驱动装置提供驱动信号，以控制igbt模块中igbt的通断；供电电路，用于为igbt驱动装置供电。
60.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
61.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他
实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
62.对本发明所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。