IGBT驱动电路、加热电路及电器设备的制作方法

本实用新型涉及电器技术领域，具体涉及一种IGBT驱动电路、加热电路及电器设备。

背景技术：

目前很多家用电器均采用IGBT实现设备的控制，例如IH电饭煲、电磁炉中的功率电路常用LC并联谐振电路，IGBT是控制并联谐振电路工作的关键器件，IGBT应用的可靠性是影响整机可靠性的关键因素，因此IGBT应用的可靠性至关重要。IGBT的控制信号通常是由控制器(例如MCU)输出，在控制器受到强干扰的情况下，可能会出现MCU程序跑飞，IGBT驱动不受控的情况，导致过长的脉宽输出造成IGBT过流、过压击穿等危害，降低IGBT的可靠性。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种IGBT驱动电路、加热电路及电器设备，以解决现有技术中IGBT输出过长的脉宽导致可靠性降低的问题。

根据第一方面，本实用新型实施例提供了一种IGBT驱动电路，包括：驱动脉宽保护电路，与IGBT驱动信号端连接，用于检测所述IGBT驱动信号端的驱动信号的脉宽；控制电路，与所述IGBT驱动信号端、所述驱动脉宽保护电路以及待驱动IGBT的基极连接，用于控制所述待驱动IGBT的导通和关断。

可选地，所述驱动脉宽保护电路包括：第一二极管，阳极与所述IGBT驱动信号端连接；第一电阻，第一端与所述第一二极管的阴极连接；第一电容，第一端与所述第一电阻的第二端连接，第二端与地线连接；第二电阻，与所述第一电容并联连接；比较器，同相输入端与所述第一电容的第一端连接，反相输入端与基准电压连接；第三电阻，第一端与第一电源连接，第二端与所述比较器的输出端连接；第一三极管，基极与所述比较器的输出端连接，发射极与地线连接，集电极与所述控制电路连接。

可选地，所述驱动脉宽保护电路还包括：第四电阻，第一端与所述比较器的输出端连接，第二端与地线连接。

可选地，所述驱动脉宽保护电路还包括：第五电阻，第一端与第二电源连接，第二端与所述比较器的反相输入端连接；第六电阻，第一端与所述第五电阻的第二端连接，第二端与地线连接。

可选地，所述控制电路包括：第七电阻，第一端与第三电源连接；第二三极管，基极与所述IGBT驱动信号端连接，集电极与所述第七电阻的第二端连接，发射极与地线连接；第八电阻，第一端与第四电源连接；第三三极管，基极与所述第二三极管的集电极连接，集电极与所述第八电阻的第二端连接，发射极与地线连接；第九电阻，第一端与第五电源连接；第四三极管，基极与所述第三三极管的集电极连接，还与所述驱动脉宽保护电路的输出端连接，集电极与所述第九电阻的第二端连接，发射极与待驱动IGBT的基极连接；第五三极管，基极与所述第四三极管的基极连接，发射极与所述第四三极管的发射极连接，集电极与地线连接；第二电容，第一端与所述第五三极管的基极连接，第二端与地线连接。

可选地，所述控制电路还包括：第十电阻，串联连接于所述第二三极管和所述IGBT驱动信号端之间；和/或，第十一电阻，并联连接于所述第二三极管的基极与发射极之间。

可选地，所述控制电路还包括：第十二电阻，串联连接于所述第四三极管的发射极和所述待驱动IGBT的基极之间；和/或，第十三电阻，第一端与所述待驱动IGBT的基极连接，第二端与地线连接；和/或，稳压二极管，负极与所述待驱动IGBT的基极连接，正极与地线连接，用于稳定所述IGBT的驱动电压。

根据第二方面，本实用新型实施例提供了一种加热电路，包括：加热模块；IGBT，与所述加热模块串联连接；驱动电路，与所述IGBT的基极连接，所述驱动电路采用如本实用新型第一方面中任一所述的IGBT驱动电路。

可选地，所述加热模块包括：加热线圈；谐振电容，与所述加热线圈并联连接，用于与将所述加热线圈构成并联谐振。

可选地，还包括：整流模块，其输入端与电源连接，输出端与所述加热模块的输入端连接，用于对电源进行整流；滤波模块，串联连接于所述整流模块和所述加热模块之间，用于对所述整流后的电源进行滤波。

根据第三方面，本实用新型实施例提供了一种电器设备，包括如本实用新型第二方面中任一所述的加热电路。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供的IGBT驱动电路，包括：驱动脉宽保护电路，与IGBT驱动信号端连接，用于检测所述IGBT驱动信号端的驱动信号的脉宽；控制电路，与所述IGBT驱动信号端、所述驱动脉宽保护电路以及待驱动IGBT的基极连接，用于控制所述待驱动IGBT的导通和关断。上述IGBT驱动电路，与IGBT驱动信号端VD连接的驱动脉宽保护电路1用于检测IGBT驱动信号端输出的驱动信号的脉宽，控制电路2与IGBT驱动信号端、驱动脉宽保护电路1以及待驱动IGBT的基极连接，在脉宽过大的情况下，通过控制电路使得待驱动IGBT关断，快速切断异常，避免了IGBT过流、过压击穿等，提高了IGBT的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为本实用新型实施例的IGBT驱动电路的一个具体示例的示意图；

图2为本实用新型实施例的IGBT驱动电路的另一个具体示例的示意图；

图3为本实用新型实施例的IGBT驱动电路的另一个具体示例的示意图；

图4为本实用新型实施例的IGBT驱动电路的另一个具体示例的示意图；

图5为本实用新型实施例的加热电路的一个具体示例的示意图；

图6为本实用新型实施例的加热电路的另一个具体示例的示意图。

附图标记：

1、驱动脉宽保护电路；2、控制电路；3、加热模块；4、IGBT；5、驱动电路；6、整流模块；7、滤波模块；Q1、第一三极管；Q2、第二三极管；Q3、第三三极管；Q4、第四三极管；Q5、第五三极管；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；R7、第七电阻；R8、第八电阻；R9、第九电阻；R10、第十电阻；R11、第十一电阻；R12、第十二电阻；R13、第十三电阻；C0、谐振电容；C1、第一电容；C2、第二电容；C3、滤波电容；L1、加热线圈；L2、滤波电感；D、二极管；ZD、稳压二极管；U、比较器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例提供了一种IGBT驱动电路，如图1所示，包括：驱动脉宽保护电路1和控制电路2。

驱动脉宽保护电路1与IGBT驱动信号端VD连接，用于检测IGBT驱动信号端VD的驱动信号的脉宽；具体地，IGBT驱动信号端VD可为控制模块的驱动信号输出端，驱动信号输出端输出的IGBT驱动信号可为PWM脉冲控制信号。

控制电路2与IGBT驱动信号端VD、驱动脉宽保护电路1以及待驱动IGBT的基极连接，用于控制待驱动IGBT的导通和关断。

上述IGBT驱动电路，与IGBT驱动信号端VD连接的驱动脉宽保护电路1用于检测IGBT驱动信号端输出的驱动信号的脉宽，控制电路2与IGBT驱动信号端、驱动脉宽保护电路1以及待驱动IGBT的基极连接，在脉宽过大的情况下，通过控制电路使得待驱动IGBT关断，快速切断异常，避免了IGBT过流、过压击穿等，提高了IGBT的可靠性。

在一较佳实施例中，如图2所示，驱动脉宽保护电路1包括：第一二极管D、第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2、比较器U、第三电阻R3以及第一三极管Q1。

第一二极管D的阳极与IGBT驱动信号端连接；第一电阻R1的第一端与第一二极管D的阴极连接；第一电容C1的第一端与第一电阻R1的第二端连接，第一电容C1的第二端与地线GND连接；第二电阻R2与第一电容C1并联连接；比较器U的同相输入端与第一电容C1的第一端连接，比较器U的反相输入端与基准电压Vref连接；第三电阻R3的第一端与第一电源V1连接，第三电阻R3的第二端与比较器U的输出端连接；第一三极管Q1的基极与比较器U的输出端连接，第一三极管Q1的发射极与地线GND连接，第一三极管Q1的集电极与控制电路2连接。

上述驱动脉宽保护电路，在驱动信号VD的脉冲宽度较大时，第一电容C1的充电电压会高于基准电压Vref，比较器U的输出端在第三电阻R3的上拉作用下输出高电平，高电平使得第一三极管Q1导通，第一三极管Q1导通后，第一三极管Q1的集电极电压会被下拉至地电位，进而使得控制电路2的输出端也为地电位，待驱动IGBT处于关断状态。

在另一实施例中，如图3所示，驱动脉宽保护电路1还包括：第四电阻R4，第四电阻R4的第一端与比较器U的输出端连接，第四电阻R4的第二端与地线GND连接，第四电阻R4为下拉电阻，其作用是在比较器输出低电平时，比较器输出低电平表明驱动信号的脉冲宽度在正常范围内，此种情况下能够有效保证第一三极管可靠关断，不会影响控制电路的正常控制。

在一实施例中，如图3所示，驱动脉宽保护电路1还包括：第五电阻R5和第六电阻R6。第五电阻R5的第一端与第二电源V2连接，第五电阻R5的第二端与比较器U的反相输入端连接；第六电阻R6的第一端与第五电阻R5的第二端连接，第六电阻R6的第二端与地线GND连接。通过第五电阻和第六电阻的分压得到基准电压Vref，电路结构简单。

在一实施例中，如图2所示，控制电路2包括：第七电阻R7、第二三极管Q2、第八电阻R8、第三三极管Q3、第九电阻R9、第四三极管Q4、第五三极管Q5和第二电容C2。

第七电阻R7的第一端与第三电源V3连接；第二三极管Q2的基极与IGBT驱动信号端VD连接，第二三极管Q2的集电极与第七电阻R7的第二端连接，第二三极管Q2的发射极与地线GND连接；第八电阻R8的第一端与第四电源V4连接；第三三极管Q3的基极与第二三极管Q2的集电极连接，第三三极管Q3的集电极与第八电阻R8的第二端连接，第三三极管Q3的发射极与地线GND连接；第九电阻R9的第一端与第五电源V5连接；第四三极管Q4的基极与第三三极管Q3的集电极连接，还与驱动脉宽保护电路1的输出端(第一三极管Q1的集电极)连接，第四三极管Q4的集电极与第九电阻R9的第二端连接，第四三极管Q4的发射极与待驱动IGBT的基极连接；第五三极管Q5的基极与第四三极管Q4的基极连接，第五三极管Q5的发射极第四三极管Q4的发射极连接，第五三极管Q5的集电极与地线GND连接；第二电容C2的第一端与第五三极管Q5的基极连接，第二电容C2的第二端与地线GND连接。

需要说明的是，本实施例中的第一三极管、第二三极管、第三三极管以及第四三极管均为NPN型三极管；第五三极管为PNP型三极管；当然，在其它实施例中，三极管的类型还可根据需要合理设置，相应电路上的调整根据实际情况进行合理设置，也可达到本实施例的效果。

上述IGBT驱动电路，在驱动脉宽保护电路检测到驱动信号的脉冲宽度过大(大于基准Vref所对应的脉冲宽度)时，第一三极管Q1的集电极电压为地电位，使得第四三极管和第五三极管的基极电压为地电位，第五三极管为PNP型的三极管，第四三极管为NPN型三极管，故第五三极管导通，使得控制电路2的输出端的控制信号也为地电位，该控制信号使得待驱动IGBT关断，直接快速切断IGBT，避免了IGBT过流、过压击穿等，提高了IGBT的可靠性。

在一实施例中，如图3所示，控制电路2还包括：第十电阻R10和第十一电阻R11。第十电阻R10串联连接于第二三极管Q2和IGBT驱动信号端VD之间，用于限制驱动信号输入到第二三极管的基极电流，对第二三极管起保护作用。第十一电阻R11并联连接于第二三极管Q2的基极与第二三极管Q2的发射极之间，能够有效抑制IGBT驱动信号端VD的驱动信号的干扰，提高了IGBT驱动电路的抗干扰能力。

需要说明的是，在其它可替换实施例中，控制电路2中可仅包括第十电阻或者仅包括第十一电阻，根据实际需要合理设置即可，本实施例对此不作任何限制。

在一实施例中，如图3所示，控制电路2还包括：第十二电阻R12、第十三电阻R13、稳压二极管ZD。第十二电阻R12串联连接于第四三极管Q4的发射极和待驱动IGBT的基极之间，用于限制流入IGBT基极的电流，对IGBT起到保护作用；第十三电阻R13的第一端与待驱动IGBT的基极连接，第十三电阻R13的第二端与地线GND连接，第十三电阻作为下拉电阻，提高IGBT的抗干扰能力；稳压二极管ZD的负极与待驱动IGBT的基极连接，压二极管ZD的正极与地线GND连接，用于稳定IGBT的驱动电压。

需要说明的是，在其它可替换实施例中，控制电路2中还可包括第十二电阻R12、第十三电阻R13以及稳压二极管ZD中的任意一个或者其中的任意两个，根据实际需要合理设置即可，本实施例对此不作任何限制。

在一实施例中，第一电源V1的电压值可为5V，第二电源V2的电压值可为5V，第三电源V3的电压值可为15V，第四电源V4的电压值可为15V，第五电源V5的电压值可为15V。如图4所示，第三电源V3、第四电源V4和第五电源V5电压值相同，可以共用一个电压源。在其它实施例中，第一电源V1和第二电源V2也可共用一个电压源，根据需要合理设置即可。此外，本实施例中的第一电源至第五电源的电压值还可根据实际情况合理设置，并不以此为限。

如图4所示，上述IGBT驱动电路的一个具体工作过程如下：IGBT驱动脉宽信号经过RC积分电路(第一电阻R1和第一电容C1)输入到比较器的同相端，基准电压Vref(保护设定阀值)输入到比较器的反相端。当IGBT驱动脉宽异常较宽时，比较器同相输入端电压高于反相端电压，比较器输出高电平。当IGBT驱动脉宽在正常范围时，比较器同相输入端电压低于反相端电压，比较器输出低电平。当MCU异常输出IGBT驱动较大脉宽时，比较器输出高电平，第一三极管Q1导通，IGBT驱动立即关断，避免过长脉宽输出使IGBT过流、过压等损坏，提高IGBT应用的可靠性。该IGBT驱动电路通过硬件电路实时监控IGBT驱动脉宽，输出驱动脉宽大于设置阀值时，硬件电路快速切断IGBT驱动，避免IGBT过流、过压击穿等，提高IGBT可靠性。

本实用新型实施例还提供了一种加热电路，如图5所示，包括：加热模块3；IGBT4，与加热模块3串联连接；驱动电路5，与IGBT4的基极连接，驱动电路5采用如上述实施例中所提及的任一所述的IGBT驱动电路。

上述加热电路，由于采用了上述IGBT驱动电路，在脉宽过大的情况下，通过驱动脉宽保护电路和控制电路使得IGBT关断，快速切断异常，避免了IGBT过流、过压击穿等，提高了IGBT的可靠性。

在一实施例中，如图6所示，加热模块3包括：加热线圈L1；谐振电容C0，与加热线圈L1并联连接，用于与将加热线圈L1构成并联谐振。具体地，加热线圈L1的第一端与谐振电容C0的第一端连接，作为加热模块的输入端；加热线圈L1的第二端与谐振电容C0的第二端连接，作为加热模块的输出端，与IGBT4的集电极连接。当然，在其它实施例中，加热模块还可采用现有技术中的其它加热装置，根据需要合理设置即可。

在上述加热电路的基础上，如图6所示，加热电路还包括：整流模块6，其输入端与电源连接，输出端与加热模块3的输入端连接，用于对电源进行整流。在一实施例中，整流模块6可为四个二极管构成的全桥整流，整流电路较简单，控制便捷；当然，在其它实施例中，整流模块还可采用现有技术中的其它整流电路，如半桥整流电路、其它类全桥整流电路，根据需要合理确定即可。

在上述加热电路的基础上，如图6所示，加热电路还包括：滤波模块7，串联连接于整流模块6和加热模块3之间，用于对整流后的电源进行滤波。在一实施例中，滤波模块7可包括滤波电感L2和滤波电容C3，滤波电感L2的第一端与整流模块6的输出端连接，滤波电感L2的第二端与加热模块3的输入端连接，滤波电容C3的第一端与滤波电感L2的第二端连接，滤波电容C3的第二端与地线GND连接；滤波电路简单；当然，在其它实施例中，还可现有技术中其它滤波电路，如RLC滤波等，根据需要合理设置即可。

本实用新型实施例还提供了一种电器设备，包括如上述实施例中任一所述的加热电路。

在一实施例中，上述电器设备可为电磁炉、电饭煲、烤箱、电暖器等家用电器，但并不以此为限。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。