一种驱动保护电路以及直流变换器装置的制作方法

本申请涉及保护电路，特别是涉及一种驱动保护电路以及直流变换器装置。

背景技术：

1、i型三电平dc-dc电路是一种新型的电力电子变换器拓扑结构，它是传统的两电平变换器的基础上发展而来的。i型三电平变换器具有高效率、低损耗、高可靠性等优点，因此在工业控制、电力电子等领域得到了广泛应用。

2、现有技术中，通过i型三电平dc-dc电路中的上桥臂igbt互补导通、下桥臂igbt互补导通实现升压/降压的双向变换，通过软件控制igbt的死区时间，来防止上桥臂igbt同时导通或者下桥臂igbt同时导通，但是软件控制过程中发生逻辑错误时或者驱动电路在受到干扰时，会导致igbt同时导通，造成直流电路短路烧毁igbt。有鉴于此，如何提高i型三电平dc-dc电路的稳定性成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本申请主要解决的技术问题是提供一种驱动保护电路以及直流变换器装置，可以提高i型三电平dc-dc电路的稳定性。

2、为了解决上述问题，本申请第一方面提供了一种驱动保护电路，包括：信号输入端和信号输出端，信号输入端包括接入第一驱动信号的第一输入端、接入第二驱动信号的第二输入端、接入第三驱动信号的第三输入端和接入第四驱动信号的第四输入端；信号输出端包括用于接入i型三电平dc-dc电路中第一igbt的栅极的第一输出端、用于接入i型三电平dc-dc电路中第二igbt的栅极的第二输出端、用于接入i型三电平dc-dc电路中第三igbt的栅极的第三输出端和用于接入i型三电平dc-dc电路中第四igbt的栅极的第四输出端，第一igbt和第二igbt为上桥臂igbt，第三igbt和第四igbt为下桥臂igbt；其中，仅触发于第一输入端、第二输入端中任一者为高电平信号，第一输出端、第二输出端中任一者输出高电平信号，且仅触发于第三输入端、第四输入端中任一者为高电平信号，第三输出端、第四输出端中任一者输出高电平信号。

3、因此，驱动保护电路的输入端分别接入用于控制igbt是否导通的驱动信号，驱动保护电路的输出端分别与igbt的栅极连接，并触发于第一输入端、第二输入端中任一者为高电平信号，第一输出端、第二输出端中任一者输出高电平信号，且仅触发于第三输入端、第四输入端中任一者为高电平信号，第三输出端、第四输出端中任一者输出高电平信号，因此i型三电平dc-dc电路接入驱动保护电路后，驱动信号经过驱动保护电路后，保证上桥臂igbt中仅有一个igbt导通或者两个igbt都不导通，下桥臂igbt中仅有一个igbt导通或者两个igbt都不导通，不会出现上桥臂igbt中两个igbt同时导通或者下桥臂igbt中两个igbt同时导通的情况，故能防止直流电路短路烧毁igbt，并且基于硬件电路设计驱动保护电路，可以降低驱动保护电路受到干扰而造成逻辑错误的可能性，以此提高i型三电平dc-dc电路的稳定性。

4、其中，保护电路包括相互独立的第一保护子电路和第二保护子电路；其中，第一保护子电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，第二保护子电路包括第三输入端、第四输入端、第三输出端和第四输出端。

5、因此，由于上桥臂igbt和下桥臂igbt之间不存在导通冲突，所以通过设置相互独立的第一保护子电路和第二保护子电路分别对上桥臂igbt和下桥臂igbt进行保护，可以降低驱动保护电路的复杂度，便于对驱动保护电路进行维护，提高i型三电平dc-dc电路的稳定性。

6、其中，第一保护子电路和第二保护子电路构造相同。

7、因此，构造相同的第一保护子电路和第二保护子电路可以降低硬件电路设计的复杂度。

8、其中，第一保护子电路和第二保护子电路均由逻辑门构成。

9、因此，使用逻辑门构成第一保护子电路和第二保护子电路无需增加额外的电子器件，器件少可以节省电路面积和复杂程度，并有效避免i型三电平dc-dc电路发生异常。

10、其中，第一保护子电路和第二保护子电路均由逻辑与门和逻辑非门构成。

11、因此，使用逻辑与门和逻辑非门构成第一保护子电路和第二保护子电路，可以降低驱动保护电路的复杂程度。

12、其中，第一保护子电路包括：第一非门、第二非门、第一与门和第二与门，第一非门的输入端用于接入第一驱动信号，第二非门的输入端用于接入第二驱动信号，第一与门的第一输入端用于接入第一驱动信号，第一与门的第二输入端与第二非门的输出端连接，第二与门的第一输入端用于接入第二驱动信号，第二与门的第二输入端与第二非门的输出端连接，第一与门的输出端与第一igbt的栅极连接，第二与门的输出端与第二igbt的栅极连接。

13、因此，使用逻辑与门和逻辑非门构成第一保护子电路可以降低驱动保护电路的复杂程度，并在驱动信号经过驱动保护电路后，保证上桥臂igbt中仅有一个igbt导通或者两个igbt都不导通，故能防止直流电路短路烧毁igbt，以此提高i型三电平dc-dc电路的稳定性。

14、其中，第二保护子电路包括：第三非门、第四非门、第三与门和第四与门，第三非门的输入端用于接入第三驱动信号，第四非门的输入端用于接入第四驱动信号，第三与门的第一输入端用于接入第三驱动信号，第三与门的第二输入端与第四非门的输出端连接，第四与门的第一输入端用于接入第四驱动信号，第四与门的第二输入端与第四非门的输出端连接，第三与门的输出端与第三igbt的栅极连接，第四与门的输出端与第四igbt的栅极连接。

15、因此，使用逻辑与门和逻辑非门构成第二保护子电路可以降低驱动保护电路的复杂程度，并在驱动信号经过驱动保护电路后，保证下桥臂igbt中仅有一个igbt导通或者两个igbt都不导通，故能防止直流电路短路烧毁igbt，以此提高i型三电平dc-dc电路的稳定性。

16、其中，至少一个信号输出端与i型三电平dc-dc电路的之间还连接有开关管。

17、因此，在驱动保护电路与i型三电平dc-dc电路的之间连接开关管，可以提高i型三电平dc-dc电路的稳定性。

18、其中，开关管为二极管，二极管的正极与信号输出端连接，二极管的负极与igbt的栅极连接。

19、因此，使用二极管作为驱动保护电路中的开关管，结构简单且可以提高i型三电平dc-dc电路的稳定性。

20、为了解决上述问题，本申请第二方面提供了一种直流变换器装置，包括驱动信号源、i型三电平dc-dc电路以及如上述第一方面的驱动保护电路，驱动信号源和i型三电平dc-dc电路分别与驱动保护电路耦接；其中，驱动信号源包括第一驱动信号、第二驱动信号、第三驱动信号和第四驱动信号，i型三电平dc-dc电路包括第一igbt、第二igbt、第三igbt和第四igbt。

技术特征：

1.一种驱动保护电路，其特征在于，用于保护i型三电平dc-dc电路，所述驱动保护电路包括：

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述保护电路包括相互独立的第一保护子电路和第二保护子电路；

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一保护子电路和所述第二保护子电路构造相同。

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一保护子电路和所述第二保护子电路均由逻辑门构成。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一保护子电路和所述第二保护子电路均由逻辑与门和逻辑非门构成。

6.根据权利要求2至5任一项所述的电路，其特征在于，所述第一保护子电路包括：第一非门、第二非门、第一与门和第二与门，所述第一非门的输入端用于接入第一驱动信号，所述第二非门的输入端用于接入第二驱动信号，所述第一与门的第一输入端用于接入第一驱动信号，所述第一与门的第二输入端与所述第二非门的输出端连接，所述第二与门的第一输入端用于接入第二驱动信号，所述第二与门的第二输入端与所述第二非门的输出端连接，所述第一与门的输出端与第一igbt的栅极连接，所述第二与门的输出端与第二igbt的栅极连接。

7.根据权利要求2至5任一项所述的电路，其特征在于，所述第二保护子电路包括：第三非门、第四非门、第三与门和第四与门，所述第三非门的输入端用于接入第三驱动信号，所述第四非门的输入端用于接入第四驱动信号，所述第三与门的第一输入端用于接入第三驱动信号，所述第三与门的第二输入端与所述第四非门的输出端连接，所述第四与门的第一输入端用于接入第四驱动信号，所述第四与门的第二输入端与所述第四非门的输出端连接，所述第三与门的输出端与第三igbt的栅极连接，所述第四与门的输出端与第四igbt的栅极连接。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，至少一个所述信号输出端与所述i型三电平dc-dc电路的igbt之间还连接有开关管。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述开关管为二极管，所述二极管的正极与信号输出端连接，所述二极管的负极与igbt的栅极连接。

10.一种直流变换器装置，其特征在于，包括驱动信号源、i型三电平dc-dc电路以及如权利要求1至9任一项所述的驱动保护电路，所述驱动信号源和所述i型三电平dc-dc电路分别与所述驱动保护电路耦接；

技术总结
本申请公开了一种驱动保护电路以及直流变换器装置，用于保护I型三电平DC‑DC电路，包括：信号输入端和信号输出端，信号输入端，包括接入第一驱动信号的第一输入端、接入第二驱动信号的第二输入端、接入第三驱动信号的第三输入端和接入第四驱动信号的第四输入端；信号输出端，包括用于接入第一IGBT的栅极的第一输出端、用于接入第二IGBT的栅极的第二输出端、用于接入第三IGBT的栅极的第三输出端和用于接入第四IGBT的栅极的第四输出端。通过上述方式，可以提高I型三电平DC‑DC电路的稳定性。

技术研发人员：刘志军
受保护的技术使用者：苏州时代新安能源科技有限公司
技术研发日：20230508
技术公布日：2024/1/15