[發(fā)明專利]一種電磁耦合式大功率驅動電路

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• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104135274A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 雷燕;戴廣明;李煒;王瑋
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十四研究所
• 主分類號: H03K19/14
• 分類號: H03K19/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術領域

本發(fā)明涉及一種電磁耦合式大功率驅動電路，屬于相移式開關電源領域的技術領域。

背景技術

隨著電力電子技術的飛速發(fā)展，IGBT的應用日益廣泛，驅動電路的設計要使IGBT具有好的開關特性，同時也要保證IGBT安全可靠地工作。

目前常用集成驅動電路的不足是：需要提供單獨浮地電源,使用不方便；采用光電隔離,工作頻率低(一般不超過40kHz)；需要外接許多分離元件,價格昂貴等。

采用脈沖變壓器隔離可以提高隔離電壓耐量，同時成本方面又相對較低，可靠性高，傳輸延遲小，對共模信號的抑制能力強，可以實現(xiàn)較高的開關頻率，不存在老化的問題，因此采用脈沖變壓器作為隔離元件來完成驅動信號的隔離傳輸具有一定的優(yōu)勢。目前常見的脈沖變壓器隔離傳輸脈沖信號方式是將一對極性相反、相位相差180°且有死區(qū)時間的脈沖信號完整耦合到次級后驅動IGBT，IGBT橋臂死區(qū)的產生通過在變壓器初級增加輔助電路將驅動電壓鉗位形成，或在變壓器次級通過外加延時電路將驅動信號延時來滿足死區(qū)要求，或者采用調制驅動脈沖信號的方法，將其上升沿和下降沿轉換為兩個同相或反相的窄脈沖信號，脈沖變壓器只是將這兩個脈沖信號耦合到次級，再通過次級解調重構的方法還原驅動脈沖信號。上述方法存在電路復雜、可靠性差、難以靈活應用于多個模塊化電源任意組合的場合。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種電磁耦合式大功率驅動電路，信號脈沖通過信號隔離放大電路的高速門極驅動芯片、脈沖變壓器、半橋電路隔離放大，既實現(xiàn)了控制電路和功率電路高電壓量級的電氣隔離，采用了脈沖變壓器這種無源驅動方式，在驅動電路中不需要再提供單獨的浮地電源，可靈活驅動多個同步工作的開關電源的主功率器件，滿足電源模塊化組合的需要。

本發(fā)明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種電磁耦合式大功率驅動電路，包括依次相連的移相全橋脈沖信號產生電路、信號隔離放大電路及IGBT驅動電路，其中所述信號隔離放大電路由高速門極驅動芯片、第一脈沖變壓器、兩個半橋電路組成，所述移相全橋脈沖信號產生電路產生的脈沖信號通過高速門極驅動芯片進行第一級放大后，由第一脈沖變壓器隔離變換成相位相反的兩路驅動脈沖信號；所述相位相反的兩路驅動脈沖信號分別經兩個半橋電路再次放大后，由IGBT驅動電路再次隔離，直至隔離到待驅動電路中IGBT所在的電壓幅值范圍內時輸出。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述IGBT驅動電路由若干組并聯(lián)的IGBT驅動電路組成，所述經再次放大后的脈沖信號提供于每組IGBT驅動電路各自進行再次隔離。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述移相全橋脈沖信號產生電路根據待驅動電路的數量產生若干組電氣隔離的同步脈沖信號。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述每個IGBT驅動電路包括第二脈沖變壓器和用于阻擋第二脈沖變壓器初級過流對并聯(lián)的IGBT驅動電路形成回路的限流電阻。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述每個IGBT驅動電路還包括用于限制輸出的驅動脈沖信號幅值的穩(wěn)壓管。

本發(fā)明采用上述技術方案，能產生如下技術效果：

(1)本發(fā)明的電磁耦合式大功率驅動電路，系統(tǒng)中所有同步工作電源的移相控制在移相全橋脈沖信號產生電路集中完成，脈沖信號通過信號隔離放大電路的高速門極驅動芯片、脈沖變壓器、半橋電路隔離放大，脈沖信號經過了上述兩級隔離和放大，能有效抑制共模干擾，顯著提高信號的隔離電壓耐量，既實現(xiàn)了控制電路和功率電路高電壓量級的電氣隔離，又實現(xiàn)了信號的高速、有效傳輸，傳輸延遲小，對共模信號的抑制能力強，可以實現(xiàn)較高的開關頻率（幾十kHz）。電路中多處采取抗干擾處理，整體設計簡單實用，穩(wěn)定可靠。

(2)將脈沖變壓器應用于本發(fā)明的電磁耦合式大功率驅動電路，創(chuàng)新地應用電磁耦合方式將若干路驅動脈沖信號獨立傳輸實現(xiàn)了驅動脈沖信號的高可靠傳輸與高電壓耐量隔離，并且應用此電路可以輕松實現(xiàn)多臺大功率相移式全橋電源通過并聯(lián)驅動的方式同步工作，以方便擴展輸出功率。由于采用了脈沖變壓器這種無源驅動方式，在驅動電路中不需要再提供單獨的浮地電源。將若干路驅動脈沖信號獨立傳輸，可以不采用任何輔助電路來產生或重構死區(qū)時間。

(3)能有效提高系統(tǒng)的可靠性，特別是應用于大功率電源場合，在復雜的電磁環(huán)境下能有效抑制電磁干擾，同時電路形式簡單，相對目前傳統(tǒng)的電磁耦合式驅動電路明顯簡化了電路、降低了成本，應用在多臺大功率相移式全橋電源同步工作的場合具有顯著的優(yōu)勢。

附圖說明