[發(fā)明專利]雙光纖接口的IGBT驅(qū)動電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410506291.1
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104201870B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牛勇;代全業(yè);陳宏;張丹;劉革莉;李相峰
• 申請（專利權(quán)）人: 永濟(jì)新時速電機(jī)電器有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙)14100
• 代理人: 朱源

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種IGBT驅(qū)動電路，具體是一種雙光纖接口的IGBT驅(qū)動電路。

背景技術(shù)

近年來，IGBT功率器件在電力變換電路中應(yīng)用越來越廣泛，為了使IGBT器件可靠的工作，就需要設(shè)計專門用于驅(qū)動IGBT開通關(guān)斷的電路裝置，IGBT工作在高電壓和大電流狀態(tài)下，電磁環(huán)境很復(fù)雜，所以要求IGBT驅(qū)動信號在傳輸?shù)絀GBT的過程中，能夠承受較強(qiáng)的電磁干擾，隨著光纖傳輸技術(shù)的進(jìn)步，將光纖用于IGBT驅(qū)動信號的傳輸成為可能。目前，光纖傳輸在高電壓領(lǐng)域應(yīng)用較多，在1700V及以下等級IGBT的應(yīng)用中，仍很少出現(xiàn)。

目前，大部分IGBT驅(qū)動裝置的驅(qū)動信號接口為低壓電接口，故障時，驅(qū)動信號和反饋信號只有較短時間的故障鎖存，其缺點(diǎn)是：1）抗電磁干擾能力較差；2）驅(qū)動信號和反饋信號無定時鎖存功能或鎖存時間不可調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明從提高IGBT驅(qū)動抗干擾性和故障保護(hù)的需求出發(fā)，提供了一種雙光纖接口的IGBT驅(qū)動電路。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種雙光纖接口的IGBT驅(qū)動電路，支持一個橋臂兩個IGBT的驅(qū)動，整個電路由輸入電路、驅(qū)動前級電路、驅(qū)動芯片、驅(qū)動后級電路、輸出電路組成；

輸入電路包括兩部分：一部分是電源連接器，將外部的DC15V電源接入驅(qū)動電路；另一部分是光纖收發(fā)接口，光纖收發(fā)接口包括接收部和發(fā)送部，接收部實(shí)現(xiàn)光到電的轉(zhuǎn)換，將接收自控制系統(tǒng)的PWM調(diào)制光信號轉(zhuǎn)換為電信號，供驅(qū)動電路使用；發(fā)送部實(shí)現(xiàn)電到光的轉(zhuǎn)換，將IGBT開關(guān)狀態(tài)電信號變換為光信號，然后反饋給控制系統(tǒng)；在光纖收發(fā)接口應(yīng)用電路原理設(shè)計時，兼顧AVAGO公司和PANASONIC兩個公司光纖器件的應(yīng)用電路需求，使驅(qū)動電路可以選擇使用這兩個公司的相關(guān)光纖接口器件。

驅(qū)動前級電路由電源轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動信號調(diào)理電路、定時鎖存電路、故障指示與反饋電路組成；電源轉(zhuǎn)換電路將輸入的DC15V電源轉(zhuǎn)換為DC5V，給定時鎖存電路和驅(qū)動信號調(diào)理電路中的邏輯處理芯片供電；定時鎖存電路能夠?qū)崿F(xiàn)故障的定時鎖存，在IGBT開關(guān)故障時，觸發(fā)定時鎖存電路，此電路立即產(chǎn)生低脈沖信號，通過邏輯電路，將輸入脈沖鎖定在低電平，實(shí)現(xiàn)IGBT主電路的保護(hù)；驅(qū)動信號調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)驅(qū)動信號的濾波、放大、鎖存功能，將光纖收發(fā)接口變換的PWM電信號，通過電容和集成運(yùn)放進(jìn)行濾波和調(diào)理，通過邏輯電路進(jìn)行保護(hù)鎖存，再利用MOSFET器件對其進(jìn)行放大，輸出給驅(qū)動芯片；故障指示與反饋電路將驅(qū)動芯片產(chǎn)生的故障信號放大整理后，一方面點(diǎn)亮紅色故障指示燈，另一方面將故障反饋電信號通過光纖收發(fā)接口傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將封鎖驅(qū)動信號；

驅(qū)動芯片實(shí)現(xiàn)驅(qū)動信號和反饋信號的隔離、放大，將驅(qū)動前級電路的PWM驅(qū)動信號隔離放大后提供給驅(qū)動后級電路，并將檢測到的故障反饋信號隔離處理后提供給驅(qū)動前級電路；

驅(qū)動后級電路分為結(jié)構(gòu)相同的上管驅(qū)動電路與下管驅(qū)動電路兩部分，每部分都是由Vce狀態(tài)檢測電路、檢測窗口設(shè)置電路、開關(guān)狀態(tài)指示、驅(qū)動輸出調(diào)理電路組成；Vce狀態(tài)檢測電路連接在IGBT的C極上，檢測IGBT的開關(guān)動作狀態(tài)，給驅(qū)動芯片處理；開關(guān)狀態(tài)指示將驅(qū)動芯片隔離放大后的PWM驅(qū)動脈沖開關(guān)狀態(tài)以LED燈的模式顯示出來；驅(qū)動輸出調(diào)理電路由開通關(guān)斷電阻、過壓抑制吸收電路組成，能夠通過器件參數(shù)的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電路和不同IGBT的匹配；檢測窗口設(shè)置電路由阻容充電電路組成，通過調(diào)整阻容電路的器件參數(shù)，設(shè)置IGBT短路保護(hù)的檢測延遲時間；

輸出電路包括與上管驅(qū)動電路對應(yīng)的上管輸出接口以及與下管驅(qū)動電路對應(yīng)的下管輸出接口，上、下管輸出接口分別利用連接器將各自對應(yīng)的驅(qū)動輸出調(diào)理電路的驅(qū)動信號輸出與IGBT的G、E極連接起來、將各自對應(yīng)的Vce狀態(tài)檢測電路與IGBT的C極連接起來。

本發(fā)明能更好的傳輸驅(qū)動信號，提高IGBT變換電路的可靠性，本發(fā)明將光纖技術(shù)引入1700V等級IGBT的驅(qū)動裝置中，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動信號和故障反饋信號的可靠傳輸。并設(shè)計了可調(diào)整的驅(qū)動信號和反饋信號的定時鎖存等功能，提高整個驅(qū)動裝置的可靠性。

本發(fā)明雙光纖接口的IGBT驅(qū)動電路主要解決了以下幾個問題：1）驅(qū)動反饋信號傳輸抗干擾性差的問題；2）解決了驅(qū)動板只支持一種光纖連接器的問題；3）解決了驅(qū)動信號和反饋信號無定時鎖存功能或鎖存時間不可調(diào)整等問題。