[實(shí)用新型]功率半導(dǎo)體開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的自供電電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320797807.3
• 申請(qǐng)日: 2013-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN203691365U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐曉亮;胡希希
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州四達(dá)電爐成套設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): H03K17/567
• 分類號(hào): H03K17/567
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于電氣驅(qū)動(dòng)電路領(lǐng)域，具體涉及一種功率半導(dǎo)體開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的自供電電路。

背景技術(shù)

電力電子設(shè)備的節(jié)能應(yīng)用越來越廣，容量越來越大，因此電壓等級(jí)越來越高。比如大功率的感應(yīng)加熱電源、中高壓變頻器、高壓直流輸變電等。由于功率半導(dǎo)體開關(guān)工作于快速開關(guān)狀態(tài)，高壓大電流的快速變化，是電力電子設(shè)備的主要干擾源。要確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，器件的驅(qū)動(dòng)電路十分關(guān)鍵，驅(qū)動(dòng)電路的工作電壓比較低，同時(shí)又是高壓主電路和控制器的連接通道。容易受到強(qiáng)電干擾，也容易將高壓干擾引進(jìn)弱電控制系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路的供電技術(shù)路線有兩種：一種是脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)，由脈沖變壓器同時(shí)傳送脈沖和驅(qū)動(dòng)能量；二是驅(qū)動(dòng)電源變壓器傳送能量和光電隔離器傳送脈沖信號(hào)。兩種驅(qū)動(dòng)方式均采用了電磁轉(zhuǎn)換元件（脈沖變壓器和驅(qū)動(dòng)電源變壓器），因此容易導(dǎo)致干擾的雙向傳送，且隔離能力也是有限的，不利于提高工作電壓。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種功率半導(dǎo)體開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的自供電電路。

為解決技術(shù)問題，本實(shí)用新型的解決方案是：

提供一種功率半導(dǎo)體開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的自供電電路，包括功率半導(dǎo)體開關(guān)及其驅(qū)動(dòng)電路；還包括：

降壓整流電路，用于將功率半導(dǎo)體開關(guān)主電路兩端的電壓分壓、整流，并提供電壓給后級(jí)的電池充放電電路和隔離轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路；

電池充放電電路，用于在正常工況下將降壓整流電路得到的電壓供給隔離轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路，同時(shí)給電池涓流充電，并在起動(dòng)及應(yīng)急狀態(tài)由電池放電給隔離轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路供電；

一個(gè)濾波電容；

隔離轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路，用于對(duì)獲得的波動(dòng)電壓進(jìn)行隔離、穩(wěn)定，并輸出電壓給所述濾波電容，由其濾波后向驅(qū)動(dòng)電路供電；

所述降壓整流電路接于功率半導(dǎo)體開關(guān)主電路的兩端，降壓整流電路、電池充放電電路、隔離轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路、濾波電容依次連接，隔離轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路采用模塊隔離；驅(qū)動(dòng)電路的正負(fù)極分別接于濾波電容的正負(fù)極，驅(qū)動(dòng)電路負(fù)極與功率半導(dǎo)體開關(guān)負(fù)極共地連接。

作為一種改進(jìn)，所述功率半導(dǎo)體開關(guān)是晶閘管、IGBT、IGCT或MOSFET。

作為一種改進(jìn)，作為脈沖信號(hào)源的控制系統(tǒng)通過光纖連接至驅(qū)動(dòng)電路，以實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)的輸入。

作為一種改進(jìn)，所述降壓整流電路包括一個(gè)電阻、一個(gè)整流器和一個(gè)電解電容；整流器一端通過電阻連接到功率半導(dǎo)體開關(guān)的正極，整流器另一端則直接連接到功率半導(dǎo)體開關(guān)的負(fù)極；電解電容接于整流器的兩端，并作為降壓整流電路的輸出端。

作為一種改進(jìn)，所述電池充放電電路包括三個(gè)電阻、一個(gè)二極管、一個(gè)電池和一個(gè)三端穩(wěn)壓管；其中，一個(gè)電阻與三端穩(wěn)壓管串聯(lián)組合成為A組合、二極管與電池串聯(lián)組合成為B組合，且A組合與B組合的兩端分別與降壓整流電路的兩個(gè)輸出端相接；另兩個(gè)電阻為第一電阻和第二電阻，兩者串聯(lián)組合，且第一電阻的另一端分別接至A組合中點(diǎn)和B組合中點(diǎn)，第二電阻的另一端還接于降壓整流電路的負(fù)輸出端；B組合的兩端作為電池充放電電路的輸出端。

作為一種改進(jìn)，所述隔離轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路采用開關(guān)電源模塊。

作為一種改進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)電路為功率半導(dǎo)體開關(guān)的門極驅(qū)動(dòng)電路，功率半導(dǎo)體開關(guān)的門極與驅(qū)動(dòng)電路連接，驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)極與功率半導(dǎo)體開關(guān)的負(fù)極共地連接。

本發(fā)明創(chuàng)造還提供了一種基于前述電路的功率半導(dǎo)體開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的自供電方法，具體包括：降壓整流電路根據(jù)供電需要將功率半導(dǎo)體開關(guān)主電路兩端的電壓進(jìn)行分壓、整流處理，供給電池充放電電路和隔離轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路；電池充放電電路在正常工況下將降壓整流電路得到的電壓供給隔離轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路，同時(shí)給電池涓流充電，并在起動(dòng)及應(yīng)急狀態(tài)由電池放電給隔離轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路供電；隔離轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路將降壓整流電路得到的波動(dòng)電壓隔離穩(wěn)定輸出，其輸出電壓由濾波電容濾波后，提供給驅(qū)動(dòng)電路作為其工作電源，從而實(shí)現(xiàn)功率半導(dǎo)體開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的自供電；其中，

所述電池充放電電路包括三個(gè)電阻、一個(gè)二極管、一個(gè)電池和一個(gè)三端穩(wěn)壓管；其中，一個(gè)電阻與三端穩(wěn)壓管串聯(lián)組合成為A組合、二極管與電池串聯(lián)組合成為B組合，且A組合與B組合的兩端分別與降壓整流電路的兩個(gè)輸出端相接；另兩個(gè)電阻為第一電阻和第二電阻，兩者串聯(lián)組合，且第一電阻的另一端分別接至A組合中點(diǎn)和B組合中點(diǎn)，第二電阻的另一端還接于降壓整流電路的負(fù)輸出端；B組合的兩端作為電池充放電電路的輸出端；為防止電池持續(xù)充電導(dǎo)致電池過充產(chǎn)生發(fā)熱，通過三端穩(wěn)壓管設(shè)定電池充電的最大安全電壓Vomax，假設(shè)三端穩(wěn)壓管的參考電壓為Vref，則