IGBT驱动电路的制作方法

本实用新型涉及IGBT控制技术领域，尤其是涉及IGBT驱动电路。

背景技术：

绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种由双极型晶体管与MOSFET组合的器件，它既具有MOSFET的栅极电压控制快速开关特性，又具有双极型晶体管大电流处理能力和低饱和压降的特点，近年来在各种电能变换装置中得到了广泛应用。但是，IGBT的门极驱动电路影响IGBT的通态压降、开关时间、快开关损耗、承受短路电流能力及du/dt等参数，并决定了IGBT静态与动态特性。因此设计高性能的IGBT驱动电路是安全使用IGBT的关键技术。

目前现有的IGBT驱动电路大多是采用常规电源来给IGBT驱动供电。不仅电路连接复杂，而且很容易导致IGBT管损坏，或者驱动信号紊乱而导致驱动系统的无法正常工作。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的上述问题，提供了一种IGBT驱动电路用于解决现有技术的不足。

具体地，本实用新型实施例提供了一种IGBT驱动电路，包括：电源芯片、驱动芯片、光电耦合器、绝缘栅双极型功率管、第一二极管、第一电容、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电容并联在所述电源芯片的输入端；所述电源芯片的输出端与所述驱动芯片连接；

所述驱动芯片的集电极电压监视端口连接所述第一二极管的阳极；所述第一二极管的阴极连接所述绝缘栅双极型功率管的集电极；所述绝缘栅双极型功率管的栅极分别连接所述第一电阻的一端以及所述第二电阻的一端；所述绝缘栅双极型功率管的发射极分别连接所述第二电阻的另一端以及所述驱动芯片的接地端口；所述第一电阻的另一端连接所述驱动芯片的驱动输出端口；

所述光电耦合器的输入端与所述第三电阻的一端连接；所述第三电阻的另一端连接连接所述驱动芯片的过流保护输出端口。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括：第二二极管；所述第二二极管的阳极连接所述绝缘栅双极型功率管的发射极；所述第二二极管的阴极连接所述绝缘栅双极型功率管的集电极。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括：第一稳压管和第二稳压管；所述第一稳压管的阳极连接所述第二稳压管的阳极；所述第一稳压管的阴极连接所述绝缘栅双极型功率管的栅极；所述第二稳压管的阴极连接所述绝缘栅双极型功率管的发射极。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括：第二电容；所述第二电容的一端连接所述驱动芯片的第一电源端口，所述第二电容的另一端连接所述驱动芯片的第二电源端口。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括：第三电容；所述第三电容的一端连接所述驱动芯片的接地端口，所述第三电容的另一端连接所述驱动芯片的第二电源端口。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括：第三二极管；所述第三二极管的阴极连接所述驱动芯片的接地端口；所述第三二极管的阳极连接所述驱动芯片的第二电源端口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述光电耦合器的另一输入端与所述电源芯片的电压输出端口连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电源芯片为QA04芯片。

作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动芯片为EXB841芯片。

作为上述技术方案的进一步改进，所述绝缘栅双极型功率管为N型沟道绝缘栅双极型功率管。

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，至少具有如下有益效果：该IGBT驱动电路连接简单、工作稳定可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型一实施例提出的IGBT驱动电路的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例提出的IGBT驱动电路的结构示意图。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开保护范围限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本公开的各种实施例中，表述“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本公开的各种实施例中使用的术语“用户”可指示使用电子装置的人或使用电子装置的装置(例如，人工智能电子装置)。

在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种IGBT驱动电路，包括：电源芯片U1、驱动芯片U2、光电耦合器OC1、绝缘栅双极型功率管Q1、第一二极管D1、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。其中电源芯片U1优选地选用现有的QA04芯片，驱动芯片U2优选地选用现有的EXB841芯片。

根据本领域的公知常识，用作驱动芯片U2的EXB841芯片的第一端口Gnd-D为接地端口；EXB841芯片的第二端口Vcc-D为第一电源端口；EXB841芯片的第三端口Gate为驱动输出端口；EXB841芯片的第五端口Foul为过流保护输出端口；EXB841芯片的第六端口Desat为集电极电压监视端口；EXB841芯片的第九端口Vss-D为第二电源端口；EXB841芯片的第十四端口Vin-和第十五端口Vin+分别为驱动信号输入的两端口。

用作电源芯片U1的QA04芯片U1具有5个端口，其中2个为输入端口(Vcc和Gnd)，3个为输出端口(+、G和-)。第一电容C1并联在QA04芯片的2个输入端口；QA04芯片的输出端与EXB841芯片连接。具体地，QA04芯片的正电压输出端口(+)连接EXB841芯片的第二端口，QA04芯片的负电压输出端口(-)连接EXB841芯片的第九端口，QA04芯片的接地输出端口(G)连接EXB841芯片的第一端口。

QA04芯片是专为需要两组隔离电源的IGBT驱动器而设计的DC-DC模块电源，可以比常规电源产品带更大容性负载并且具有更小的隔离电容和更高的隔离电压。其内部采用了两路独立输出后共接模式提供正负电压，可以更好的为IGBT的开通与关断提供能量。同时具有输出短路保护及自恢复能力，且针对IGBT应用需求在产品进入短路保护后产品不完全关闭保持对外接电容一定的充电能力不使驱动器失控从而有效保护IGBT。比常规模块具有更宽的工作温度范围更加适合恶劣工作环境的应用。QA04芯片主要由以下几部分组成：驱动电路、斩波电路、短路检测和控制电路、变压器、整流滤波电路等。QA04芯片的基本原理是：输入电源首先经过驱动电路和斩波电路从直流转变为交流通过变压器隔离传送到后端，再通过整流滤波电路将交流转化为直流，其中短路保护和控制电路会实时监测模块的工作状况，当产品产生短路时促使产品进入短路保护工作模式，保证产品不因短路而损坏，短路故障消除后产品又能自动恢复。输出端则采用两路独立输出后共接方式提供正负电压确保参考地电平电压的稳定。

EXB841芯片具有单电源、正负偏压、过流检测、保护、软关断等主要特性，是一种比较典型的驱动电路。

EXB841芯片的第六端口连接第一二极管D1的阳极；第一二极管D1的阴极连接绝缘栅双极型功率管Q1的集电极；绝缘栅双极型功率管Q1的栅极分别连接第一电阻R1的一端以及第二电阻R2的一端；绝缘栅双极型功率管Q1的发射极分别连接第二电阻R2的另一端以及EXB841芯片的第一端口；第一电阻R1的另一端连接EXB841芯片的第三端口。

光电耦合器OC1的一输入端与第三电阻R3的一端连接；光电耦合器OC1的另一输入端与QA04芯片的正电压输出端口(+)连接。第三电阻R3的另一端连接连接EXB841芯片的第五端口。

EXB841芯片的第十四端口和第十五端口作为IGBT驱动电路的输入端。光电耦合器OC1的输出端作为IGBT驱动电路的输出端。

该IGBT驱动电路使用QA04芯片作为电源模块，比常规电源具有更大容性负载并且具有更小的隔离电容和更高的隔离电压。使用EXB841芯片作为驱动模块，该IGBT驱动电路电路连接简单，工作稳定可靠。

在本实施例中，绝缘栅双极型功率管Q1为N型沟道绝缘栅双极型功率管。

EXB841芯片的第一端口与绝缘栅双极型功率管Q1的发射极之间的导线选用双绞线。

EXB841芯片的第三端口与绝缘栅双极型功率管Q1的栅极之间的导线选用双绞线。

绝缘栅双极型功率管Q的栅极-发射极驱动回路采用双绞线接法可防止干扰。

EXB841芯片的第十四端口(Vin-)和第十五端口(Vin+)作为IGBT驱动电路的输出端，该输出端外加脉冲宽度调制控制输入信号，光电耦合器OC1的输出端Vout作为IGBT驱动电路的输出端。第一电容C1用于对加载在电源芯片U1的电压进行滤波处理。第一二极管D1提供单向保护功能。第一电阻R1为栅极串联电阻用于控制驱动芯片U2的关断时间。第一电阻和第二电阻构成分压电路为绝缘栅双极型功率管Q提供栅极电压。第三电阻R3为光电耦合器OC1的限流保护电阻。

实施例2

如图2所示，本实用新型实施例提供了一种IGBT驱动电路，包括：电源芯片U1、驱动芯片U2、光电耦合器OC1、绝缘栅双极型功率管Q1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。其中电源芯片U1优选地选用现有的QA04芯片，驱动芯片U2优选地选用现有的EXB841芯片。

根据本领域的公知常识，用作驱动芯片U2的EXB841芯片的第一端口Gnd-D为接地端口；EXB841芯片的第二端口Vcc-D为第一电源端口；EXB841芯片的第三端口Gate为驱动输出端口；EXB841芯片的第五端口Foul为过流保护输出端口；EXB841芯片的第六端口Desat为集电极电压监视端口；EXB841芯片的第九端口Vss-D为第二电源端口；EXB841芯片的第十四端口Vin-和第十五端口Vin+分别为驱动信号输入的两端口。

用作电源芯片U1的QA04芯片U1具有5个端口，其中2个为输入端口(Vcc和Gnd)，3个为输出端口(+、G和-)。

第一电容C1并联在QA04芯片的2个输入端口；QA04芯片的输出端与EXB841芯片连接。具体地，QA04芯片的正电压输出端口(+)连接EXB841芯片的第二端口，QA04芯片的负电压输出端口(-)连接EXB841芯片的第九端口，QA04芯片的接地输出端口(G)连接EXB841芯片的第一端口。

EXB841芯片的第六端口连接第一二极管D1的阳极；第一二极管D1的阴极连接绝缘栅双极型功率管Q1的集电极；绝缘栅双极型功率管Q1的栅极分别连接第一电阻R1的一端以及第二电阻R2的一端；绝缘栅双极型功率管Q1的发射极分别连接第二电阻R2的另一端以及EXB841芯片的第一端口；第一电阻R1的另一端连接EXB841芯片的第三端口。第二二极管D2的阳极连接绝缘栅双极型功率管Q1的发射极；第二二极管D2的阴极连接绝缘栅双极型功率管Q1的集电极。

光电耦合器OC1的一输入端与第三电阻R3的一端连接；光电耦合器OC1的另一输入端与QA04芯片的正电压输出端口(+)连接。第三电阻R3的另一端连接连接EXB841芯片的第五端口。

EXB841芯片的第十四端口和第十五端口作为IGBT驱动电路的输入端。光电耦合器OC1的输出端作为IGBT驱动电路的输出端。

在本实施例中，绝缘栅双极型功率管Q1为N型沟道绝缘栅双极型功率管。

EXB841芯片的第一端口与绝缘栅双极型功率管Q1的发射极之间的导线选用双绞线。

EXB841芯片的第三端口与绝缘栅双极型功率管Q1的栅极之间的导线选用双绞线。

绝缘栅双极型功率管Q的栅极-发射极驱动回路采用双绞线接法可防止干扰。

在本实施例中，IGBT驱动电路还可包括：第一稳压管DZ1和第二稳压管DZ2；第一稳压管DZ1的阳极连接第二稳压管DZ2的阳极；第一稳压管DZ1的阴极连接绝缘栅双极型功率管Q1的栅极；第二稳压管DZ2的阴极连接绝缘栅双极型功率管Q1的发射极。设置稳压管可以防止绝缘栅双极型功率管Q1的栅-射极电压过大而损坏。

在本实施例中，IGBT驱动电路还可包括：第二电容C2；第二电容C2的一端连接EXB841芯片的第二端口，第二电容C2的另一端连接EXB841芯片的第九端口。第二电容C2用于滤波处理。

在本实施例中，IGBT驱动电路还可包括：第三电容C3；第三电容C3的一端连接EXB841芯片的第一端口，第三电容C3的另一端连接EXB841芯片的第九端口。第三电容C3用于滤波处理。

在本实施例中，IGBT驱动电路还可包括：第三二极管D3；第三二极管D3的阴极连接EXB841芯片的第一端口；第三二极管D3的阳极连接EXB841芯片的第九端口。第三二极管D3用于单向保护。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本实用新型序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施场景，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。