[發(fā)明專利]適用于IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)供電的DC-DC變換電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410031252.0
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103762851A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉超;宋鑫;竇新民;史超;王心怡;郭旭東;顧歡;宋中倉
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇杰瑞科技集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M3/156;H02M1/32
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明電路屬于電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種適用于IGBT（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor）驅(qū)動模塊高壓側(cè)供電的DC-DC變換電路。

背景技術(shù)

大功率IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)的供電電源為了防止高壓側(cè)復(fù)雜電磁環(huán)境引入干擾，通常需要進(jìn)行電氣隔離設(shè)計，為了方便用戶驅(qū)動電源設(shè)計，內(nèi)部通常都自帶了DC-DC變換電路，集成的隔離變壓器通常采用半橋式或推挽式的結(jié)構(gòu)，一般不帶閉環(huán)控制，個別DC-DC變換電路在輸出端增加了線性穩(wěn)壓電源來實現(xiàn)驅(qū)動電壓的穩(wěn)定，目前市場上帶有DC-DC變換電路IGBT驅(qū)動模塊的有瑞士CONCEPT公司2SC0435T系列，德國INFINEON公司的2ED300C17-ST，它們的特點是功率相對較大，保護(hù)功能齊全，目前廣泛應(yīng)用于風(fēng)能和太陽能逆變器中。但這類DC-DC變換電路的器件數(shù)量較多、價格昂貴、體積較大，不適合安裝在IGBT驅(qū)動模塊表面（連接電纜距離較長），可靠性較低。

集成隔離DC-DC變換電路由于內(nèi)置于IGBT驅(qū)動模塊中，如果電能在傳遞過程中損耗過大，會造成變壓器線圈的發(fā)熱，嚴(yán)重的會造成末端輸出電源的不穩(wěn)定并對IGBT信號傳遞與處理單元帶來干擾。然而全面分析目前的各種集成隔離DC-DC變換電路方案，分別具有不同的側(cè)重點，但沒有一種電路方案具備上述所有的特征，因此造成IGBT驅(qū)動模塊的應(yīng)用受到限制，給使用帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)供電的DC-DC變換電路，具有較高效率、輸出阻抗小、能夠提供較大的瞬時輸出電流、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、外形尺寸小、易于安裝于IGBT驅(qū)動模塊表面的DC-DC變換電路。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種適用于IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)供電的DC-DC變換電路，包括提供工作電壓的電源VCC、非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、控制脈沖整形電路、LC諧振電路、高頻脈沖變壓器、高壓側(cè)整流濾波電路、二級穩(wěn)壓電路和輸出電壓阻抗調(diào)節(jié)與電流放大電路。

非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，由第一施密特反相觸發(fā)器U1A、第一電阻R1、第一電容C1組成，用于給控制脈沖整形電路提供輸入信號，并給LC諧振電路提供起振脈沖源；其中第一施密特反相觸發(fā)器U1A的輸入端經(jīng)第一電容C1接至零參考電壓GND，同時輸入端經(jīng)第一電阻R1接至自身的輸出端。

控制脈沖整形電路，由第二電阻R2、第二電容C2、第二施密特反相觸發(fā)器U1B、第三電阻R3、第三電容C3、第三施密特反相觸發(fā)器U1C、第一二極管D1、第二二極管D2組成，其主要用于對非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行整形處理，產(chǎn)生用于控制第一場效應(yīng)管Q1和第二場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通和關(guān)斷的脈沖信號；其中其輸入端為第一二極管D1陽極與第二二極管D2陰極的連接點，該連接點接至第一施密特反相觸發(fā)器U1A的輸出端，同時該連接點連接至第二電阻R2和第三電阻R3的一端；第二電阻R2的另一端接至第一二極管D1的陰極和第二施密特反相觸發(fā)器U1B的輸入端，同時經(jīng)第二電容C2接至零參考電壓GND；第三電阻R3的另一端接至第二二極管D2的陽極和第三施密特反相觸發(fā)器U1C的輸入端，同時經(jīng)第三電容C3接至零參考電壓GND；第二施密特反相觸發(fā)器U1B的輸出端第一場效應(yīng)管Q1的柵極；第三施密特反相觸發(fā)器U1C的輸出端第二場效應(yīng)管Q2的柵極。

LC諧振電路，主要由第一場效應(yīng)管Q1、第二場效應(yīng)管Q2、高頻脈沖變壓器的原邊、第四電容C4和第五電容C5組成，用于在第一場效應(yīng)管Q1和第二場效應(yīng)管Q2得高速通斷狀態(tài)下，電路產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，將供電電源VCC的能量以高頻PWM波的形式經(jīng)由高頻脈沖變壓器的原邊傳遞到副邊，實現(xiàn)電能的傳遞；其中第一場效應(yīng)管Q1的柵極連接來自第二施密特反相觸發(fā)器U1B的輸出端，漏極接至零參考電壓GND，源極接至高頻脈沖變壓器原邊T1的一端；第二場效應(yīng)管Q2的柵極連接來自第三施密特反相觸發(fā)器U1C的輸出端，源極接至工作電源VCC，漏極接至第一場效應(yīng)管Q1的源極；高頻脈沖變壓器原邊的一端連接第一場效應(yīng)管Q1的源極，另一端分別經(jīng)由第五電容C5接至零參考電壓GND和第四電容C4接至電源電壓VCC還包括第七二極管D7和第八二極管D8，二極管為快恢復(fù)二極管，分別內(nèi)置于第一場效應(yīng)管Q1和Q2，主要作用是給LC諧振電路提供續(xù)流回路。

高頻脈沖變壓器，用于實現(xiàn)供電電源VCC能量的傳遞和原、副邊之間的電氣隔離。