一种用于驱动IGBT双桥臂的输入PWM互锁电路的制作方法

本实用新型属于开关管驱动技术领域，特别涉及一种基于驱动芯片的用于可靠地分时驱动igbt双桥臂的电路。

背景技术：

igbt作为一种复合全控型电压驱动式功率半导体器件，应用到具体的电子电路中时，需对其设置对应的驱动电路，驱动电路发出控制脉冲，控制对应的igbt的通断，进而得到预期的电路效果。

考虑到igbt静态特性、动态特性及电路参数要求，通常采用双桥臂或多桥臂的方法组合设置igbt模块，对应地，双桥臂中的两个igbt将采用互补的两路pwm信号分时驱动，以保持igbt模块在固定范围内稳定输出。

例如在申请号为“cn201710249269.7”的专利申请文件中公开了一种开关磁阻电机双pwm功率变换器，其中的由六个igbt组成的igbt整流器以及逆变器，并对其对应设置驱动pwm信号，即为采用双桥臂igbt模块在具体的交流电机控制电路中的典型应用，而在申请号为“cn201910918099.6”的专利申请文件中公开的一种基于多重boost/buck斩波器的多流制牵引传动系统，其中涉及的由四个igbt组成的四象限变流器并采用pwm信号对应驱动，即为多桥臂igbt模块在具体的牵引传动电路中的典型应用。

从上述专利申请文件中公开的技术方案不难看出，双桥臂或多桥臂组成的igbt模组多应用在强电环境中，而这样环境通常存在严重的电磁干扰，该种电磁干扰进入电路，严重时将导致pwm信号失真，并进一步导致上下桥臂的igbt同时导通或同时关断在电路中产生激烈的波动而损坏电路器件。

为解决上述问题，现有技术中提出了多种解决方案，例如在申请号为“cn201110397871.8”的专利申请文件中公开了中频逆变电阻电焊机焊接电源的恒流控制装置及其控制方法，在该专利申请文件中提出，设置m57962al作为干扰隔离器，产生对应的pwm驱动信号，驱动对应的igbt通断。

但上述专利申请中设置的m57962al仅能驱动单个igbt，针对电路中存在两个及以上igbt的情况如何驱动，如何隔离电路中的干扰、稳定输出互补的两路pwm进而分时驱动不同igbt，防止成对桥臂的两个igbt同时导通炸管，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种输入pwm互锁电路，该电路通过设置隔离芯片，将输入的两路pwm关联起来，应用到igbt双桥臂驱动场景中，当两路pwm同高时及时动作，锁定芯片的输出，避免双桥臂igbt同时导通，防止炸管。

本实用新型的另一个目的在于提供一种用于驱动igbt双桥臂的输入pwm互锁电路，该电路结构稳定，响应及时，隔离效果好。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种用于驱动igbt双桥臂的输入pwm互锁电路，该电路包括有双通道隔离驱动芯片，双通道隔离驱动芯片的具体型号为2ed020i12-f2；2ed020i12-f2内部应用无芯变压器技术隔离信号侧与功率侧，可使得信号侧输入的驱动信号与功率侧输出的强电功率隔离开来，本实用新型提供的技术方案将使用该芯片，在芯片的信号侧接入互补的外部第一pwm信号和外部第二pwm信号，并进一步地驱动侧向外部第一igbt和外部第二igbt分别输出驱动信号，在信号侧驱动信号的接入结构为：外部第一pwm信号经分压后分别接入双通道隔离驱动芯片的第2脚inhs+和第13脚inls-；外部第二pwm信号经分压后分别接入双通道隔离驱动芯片的第3脚inhs-和第12脚inls+。

具体地，该电路中包括有第一输入接口、第一分压电阻和第二分压电阻；外部第一pwm信号通过第一输入接口接入，第一分压电阻的一端连接第一输入接口，第一分压电阻的另一端连接第二分压电阻，第二分压电阻的另一端接地；第一分压电阻与第二分压电阻的公共端处设置引出端，该引出端分别接入双通道隔离驱动芯片的第2脚inhs+和第13脚inls-。

与此同时，该电路还包括有第二输入接口、第三分压电阻与第四分压电阻；外部第二pwm信号通过第二输入接口接入，第三分压电阻的一端连接第二接口，第三分压电阻的另一端连接第四分压电阻的一端，第四分压电阻的另一端接地；第三分压电阻与第四分压电阻的公共端处设置引出端，该引出端分别接入双通道隔离驱动芯片的第3脚inhs-和第12脚inls+。

上述电路设置，为外部第一pwm信号与外部第二pwm信号接入双通道隔离驱动芯片提供通道，完成电路信号侧部分构建。

而至于电路功率侧部分，针对外部第一igbt；其包括有第五电阻、第六电阻、第一三极管和第二三极管；第五电阻的一端与双通道隔离驱动芯片的第34脚ouths连接，第五电阻的另一端连接第一三极管的基极，第二三极管的基极连接第五电阻与第一三极管的公共端，第二三极管的发射极连接双通道隔离驱动芯片的第36脚vee2hs，第二三极管的集电极与第一三极管的发射极连接，第一三极管的集电极连接双通道隔离驱动芯片的第33脚vcchs；第六电阻的一端连接第一三极管与第二三极管的公共端，第六电阻的另一端连接双通道隔离驱动芯片的第35脚clamphs；第六电阻与双通道隔离驱动芯片的第35脚clamphs的公共端处设置第一栅极引出端，该第一栅极引出端对外接入外部第一igbt的栅极；双通道隔离驱动芯片的第30脚desaths处设置第一集电极引出端，该第一集电极引出端对外接入外部第一igbt的集电极；双通道隔离驱动芯片的第32脚gnd2hs处设置第一发射极引出端，该第一发射极引出端对外接入外部第一igbt的发射极。

特别的，该电路还包括有第一电容，第一电容的一端连接双通道隔离驱动芯片的第35脚clamphs；第一电容的另一端连接双通道隔离驱动芯片的第32脚gnd2hs

针对外部第二igbt，电路功率侧部分还包括有第七电阻、第八电阻、第三三极管和第四三极管；第七电阻的一端与双通道隔离驱动芯片的第23脚outls连接，第七电阻的另一端连接第三三极管的基极，第四三极管的基极连接第七电阻与第三三极管的公共端，第四三极管的发射极连接双通道隔离驱动芯片的第19脚vee2ls，第四三极管的集电极与第三三极管的发射极连接，第三三极管的集电极连接双通道隔离驱动芯片的第22脚vccls；第八电阻的一端连接第三三极管与第四三极管的公共端，第八电阻的另一端连接双通道隔离驱动芯片的第25脚clampls；第八电阻与双通道隔离驱动芯片的第25脚clamlhs的公共端处设置第二栅极引出端，该第二栅极引出端对外接入外部第二igbt的栅极；双通道隔离驱动芯片的第20脚desatls处设置第二集电极引出端，该第二集电极引出端对外接入外部第二igbt的集电极；双通道隔离驱动芯片的第21脚gnd2hs处设置第二发射极引出端，该第二发射极引出端对外接入外部第二igbt的发射极。

特别地，该电路还包括有第二电容，第二电容的一端连接双通道隔离驱动芯片的第25脚clamlhs；第二电容的另一端连接双通道隔离驱动芯片的第21脚gnd2hs。

上述电路搭建完成后，电路形成了利用双通道隔离驱动芯片隔离信号侧与功率侧的架构，将外部第一igbt与外部第二igbt的对应极与本电路连接，并按预定设置接入互补的外部第一pwm信号与外部第二pwm信号，电路开始工作。

正常情况下，当外部第一pwm信号输入高电平时，外部第二pwm信号输入应为低电平，经对应电阻分压后，双通道隔离驱动芯片的第2脚inhs+为高、第13脚inls-为低，双通道隔离驱动芯片将此驱动信号经运算检测、隔离放大后，控制双通道隔离驱动芯片的第34脚ouths输出高电平，经第一三极管与第二三极管推挽输出，驱动外部第一igbt导通的同时，外部第二igbt截止；如电路受到电磁干扰，出现外部第一pwm信号和外部第一pwm信号同高的现象，则此时双通道隔离驱动芯片的第23脚outls输出为高电平的同时，双通道隔离驱动芯片控制其34脚ouths输出低电平，该种情况下，第23脚outls输出的高电平经第三三极管与第四三极管推挽输出，驱动外部第二igbt导通的同时，外部第一igbt受控截止。

同理，正常情况下，当外部第二pwm信号输入高电平时，外部第一pwm信号输入应为低电平，此时外部第二igbt对应受控导通，而外部第一igbt受控截止；如电路受到电磁干扰，出现外部第二pwm信号和外部第一pwm信号同高的现象，则此时双通道隔离驱动芯片控制其34脚ouths输出高电平，而第23脚outls输出切换为低电平，该种情况下，第34脚ouths输出的高电平经第一三极管与第二三极管推挽输出，驱动外部第一igbt导通的同时，外部第二igbt受控截止。

综上，在外部第一pwm信号与外部第二pwm信号为正常地互补状态时，电路根据两路pwm信号分时驱动对应的外部igbt，当两路pwm信号受外部环境影响，使得两路pwm信号同高时，则电路将锁定对应输出，保证双桥臂的外部igbt同时导通炸管，进而起到将外部第一pwm信号与外部第二pwm信号关联起来，以实现互锁驱动输出的效果。

本实用新型的优势在于：相比于现有技术，在本实用新型当中提供的电路不仅可同时驱动两个外部igbt，还可检测两路外部pwm信号的电平情况，当信号受干扰时，及时锁定输出，避免igbt上下两个桥臂同时导通，保证电路的稳定性的同时，增加了电路的可靠度。

附图说明

图1是具体实施方式中所实现的用于驱动igbt双桥臂的输入pwm互锁电路的电路原理图。

图2是具体实施方式中所实现的用于驱动igbt双桥臂的输入pwm互锁电路的电路a部分放大图。

图3是具体实施方式中所实现的用于驱动igbt双桥臂的输入pwm互锁电路的电路b部分放大图。

图4是具体实施方式中所实现的用于驱动igbt双桥臂的输入pwm互锁电路的电路c部分放大图。

图5是具体实施方式中所实现的用于驱动igbt双桥臂的输入pwm互锁电路的电路d部分放大图。

图6是正常情况下外部第一pwm信号pwm1与外部第二pwm信号pwm2的波形图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

请参阅图1-5。

在本具体实施方式中，一种用于驱动igbt双桥臂的输入pwm互锁电路，该电路包括有双通道隔离驱动芯片u1，双通道隔离驱动芯片u1的具体型号为2ed020i12-f2；2ed020i12-f2内部应用无芯变压器技术隔离信号侧与功率侧，可使得信号侧输入的驱动信号与功率侧输出的强电功率隔离开来，本实用新型提供的技术方案将使用该芯片，在芯片的信号侧接入互补的外部第一pwm信号pwm1和外部第二pwm信号pwm2，并进一步地驱动侧向外部第一igbt(图未示)和外部第二igbt(图未示)分别输出驱动信号，在信号侧驱动信号的接入结构为：外部第一pwm信号pwm1经分压后分别接入双通道隔离驱动芯片u1的第2脚inhs+和第13脚inls-；外部第二pwm信号pwm2经分压后分别接入双通道隔离驱动芯片u1的第3脚inhs-和第12脚inls+。

具体地，该电路中包括有第一输入接口con3、第一分压电阻r12和第二分压电阻r15；外部第一pwm信号pwm1通过第一输入接口con3接入，第一分压电阻r12的一端连接第一输入接口con3，第一分压电阻r12的另一端连接第二分压电阻r15，第二分压电阻r15的另一端接地；第一分压电阻r12与第二分压电阻r15的公共端处设置引出端，该引出端分别接入双通道隔离驱动芯片u1的第2脚inhs+和第13脚inls-。

与此同时，该电路还包括有第二输入接口con4、第三分压电阻r13与第四分压电阻r14；外部第二pwm信号pwm2通过第二输入接口con4接入，第三分压电阻r13的一端连接第二接口con4接口，第三分压电阻r13的另一端连接第四分压电阻r14的一端，第四分压电阻r14的另一端接地；第三分压电阻r13与第四分压电阻r14的公共端处设置引出端，该引出端分别接入双通道隔离驱动芯片u1的第3脚inhs-和第12脚inls+。

上述电路设置，为外部第一pwm信号pwm1与外部第二pwm信号pwm2接入双通道隔离驱动芯片提供通道，完成电路信号侧部分构建。

而至于电路功率侧部分，针对外部第一igbt；其包括有第五电阻r4、第六电阻r3、第一三极管q1和第二三极管q2；第五电阻r4的一端与双通道隔离驱动芯片u1的第34脚ouths连接，第五电阻r4的另一端连接第一三极管q1的基极，第二三极管q2的基极连接第五电阻r4与第一三极管q1的公共端，第二三极管q2的发射极连接双通道隔离驱动芯片u1的第36脚vee2hs，第二三极管q2的集电极与第一三极管q1的发射极连接，第一三极管q1的集电极连接双通道隔离驱动芯片u2的第33脚vcchs；第六电阻r3的一端连接第一三极管q1有第二三极管q2的公共端，第六电阻r3的另一端连接双通道隔离驱动芯片u1的第35脚clamphs；第六电阻r3与双通道隔离驱动芯片u1的第35脚clamphs的公共端处设置第一栅极引出端g1(g1)，该第一栅极引出端g1(g1)对外接入外部第一igbt的栅极；双通道隔离驱动芯片u1的第30脚desaths处设置第一集电极引出端c1(d1)，该第一集电极引出端c1(d1)对外接入外部第一igbt的集电极；双通道隔离驱动芯片u1的第32脚gnd2hs处设置第一发射极引出端e1(s1)，该第一发射极引出端e1(s1)对外接入外部第一igbt的发射极。

本电路该可用于驱动外部的场效应管的上下桥臂，当电路用于驱动外部的两个场效应管时，则第六电阻r3与双通道隔离驱动芯片u1的第35脚clamphs的公共端处设置为第一栅极引出端g1，该第一栅极引出端g1对应接入外部第一mos管的栅极；双通道隔离驱动芯片u1的第30脚desaths处对应设置为第一漏极引出端d1，该第一漏极引出端d1对应接入外部第一mos管的漏极；而双通道隔离驱动芯片u1的第32脚gnd2hs处设置为第一源极引出端s1，该第一源极引出端s1对应接入外部第一mos管的源极。

特别的，该电路还包括有第一电容c8，第一电容c8的一端连接双通道隔离驱动芯片u1的第35脚clamphs；第一电容c8的另一端连接双通道隔离驱动芯片u1的第32脚gnd2hs。

针对外部第二igbt，电路功率侧部分还包括有第七电阻r16、第八电阻r17、第三三极管q3和第四三极管q4；第七电阻r16的一端与双通道隔离驱动芯片u1的第23脚outls连接，第七电阻r16的另一端连接第三三极管q2的基极，第四三极管q4的基极连接第七电阻r16与第三三极管q3的公共端，第四三极管q4的发射极连接双通道隔离驱动芯片u1的第19脚vee2ls，第四三极管q4的集电极与第三三极管q3的发射极连接，第三三极管q3的集电极连接双通道隔离驱动芯片u1的第22脚vccls；第八电阻r17的一端连接第三三极管q3有第四三极管q4的公共端，第八电阻r17的另一端连接双通道隔离驱动芯片u1的第25脚clampls；第八电阻r17与双通道隔离驱动芯片u1的第25脚clamlhs的公共端处设置第二栅极引出端g2，该第二栅极引出端g2对外接入外部第二igbt的栅极；双通道隔离驱动芯片的第20脚desatls处设置第二集电极引出端c2，该第二集电极引出端c2对外接入外部第二igbt的集电极；双通道隔离驱动芯片的第21脚gnd2hs处设置第二发射极引出端e2，该第二发射极引出端e2对外接入外部第二igbt的发射极。

与上文对应的，当本电路用于驱动外部的场效应管的上下桥臂时，第八电阻r17与双通道隔离驱动芯片u1的第25脚clamlhs的公共端处设置为第二栅极引出端g2，该第二栅极引出端g2对应接入外部第二mos管的栅极；双通道隔离驱动芯片的第20脚desatls处设置为第二漏极引出端d2，该第二漏极引出端d2对应接入外部第二mos管的漏极；而双通道隔离驱动芯片的第21脚gnd2hs处设置为第二源极引出端s2，该第二源极引出端s2对应接入外部第二mos管的源极。

该电路还包括有第二电容c19，第二电容c19的一端连接双通道隔离驱动芯片u1的第25脚clamlhs；第二电容c19的另一端连接双通道隔离驱动芯片u1的第21脚gnd2hs。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。