[發明專利]橋式開關拓撲的開關管驅動電路

有效

• 申請號: 201410853310.8
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104467379B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 郭智峰
• 申請（專利權）人: 郭智峰
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙)44288
• 代理人: 譚啟斌

技術領域

本發明涉及一種橋式開關拓撲的開關管驅動電路。

背景技術

IGBT開關管器件由于其低導通損耗、小驅動功率和快速的開關特性，普遍應用于變頻器、逆變器和開關電源等設備中，其在橋式開關拓撲中實現功率轉換的功能。

如圖1所示，逆變器包括上橋IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)K1、上橋IGBT K2、下橋IGBT K3、下橋IGBT K4和開關管驅動電路(圖未示)。開關管驅動電路包括四IGBT驅動模塊，用于分別輸出門極驅動電壓Vg1至Vg4至IGBT K1至K4，四IGBT過流保護模塊分別用于。門極驅動電壓Vg1至Vg4均相等，發生過流時，由于流過IGBT K1至K4的電流相同，且實際上IGBT的參數不完全相同，則上下橋IGBT中必有一個先進入退飽和狀態，進而限定電流繼續增大。若是上橋IGBT退飽和，則下橋IGBT的過流保護模塊將采集不到過流信號，故，現有的橋式開關拓撲的驅動電路中往往需要針對每一IGBT對應設置一過流保護模塊，例如圖1所示的逆變器中的IGBT K1至K4將需要分別對應設置四個過流保護模塊，增加了橋式開關拓撲的驅動電路的復雜性和提高生產成本。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明旨在于提供一種可解決上述技術問題的橋式開關拓撲的開關管驅動電路。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種橋式開關拓撲的開關管驅動電路，其包括上橋開關管驅動模塊、下橋開關管驅動模塊和下橋過流保護模塊；上橋開關管驅動模塊的數量與上橋IGBT的數量相同，下橋開關管驅動模塊的數量與下橋IGBT的數量相同，下橋過流保護模塊的數量與下橋IGBT的數量相同；

每一上橋開關管驅動模塊用于根據控制器的門極驅動信號輸出上橋驅動電壓至對應一上橋IGBT Q1的門極；每一下橋開關管驅動模塊用于根據控制器的門極驅動信號輸出下橋驅動電壓至對應一下橋IGBT的門極；所有上橋開關管驅動模塊所輸出的上橋驅動電壓相同，所有下橋開關管驅動模塊所輸出的下橋驅動電壓相同，且上橋驅動電壓大于下橋驅動電壓；

每一下橋過流保護模塊用于在對應的下橋IGBT導通時檢測對應一下橋IGBT的集電極與發射極之間的電壓Vce，并將電壓Vce與預設的閾值電壓進行比對，在電壓Vce大于閾值電壓時，輸出過流信號至控制器，以使得控制器根據該過流信號停止驅動各驅動模塊。

優選地，上橋開關管驅動模塊和下橋開關管驅動模塊采用相同的電路結構，上橋開關管驅動模塊的供電電壓VC1大于下橋開關管驅動模塊的供電電壓VC2。

優選地，一開關電源Vs直接輸出電壓至上橋開關管驅動模塊；該開關電源Vs還通過至少一二極管D1輸出電壓至下橋開關管驅動模塊；上橋開關管驅動模塊的供電電壓VC1即為開關電源Vs的輸出電壓，下橋開關管驅動模塊的供電電源VC2為開關電源Vs的輸出電壓減去二極管D1的壓降的電壓差值。

優選地，上橋開關管驅動模塊和下橋開關管驅動模塊均包括正負電壓轉換單元和開關單元；

正負電壓生成單元包括電阻R、穩壓二極管Z、電容C1和電容C2；穩壓二極管Z的負極端連接開關電源Vs的一端，穩壓二極管Z的正極端通過電阻R連接開關電源Vs的另一端，穩壓二極管Z的負極端還依次通過電容C1和電容C2連接開關電源Vs的另一端，電容C1和電容C2之間接參考地；電容C1的兩端即為正電壓輸出端，電容C2的兩端即為負電壓輸出端；

開關單元包括驅動光耦、三極管TR1、三極管TR2、電阻R1和電阻R2；驅動光耦的正電源端Vcc連接穩壓二極管Z的負極端，驅動光耦的參考地端Ve連接電容C1和電容C2之間，驅動光耦的負電源端Vee連接開關電源Vs的另一端；驅動光耦的輸出端Vo連接三極管TR1和三極管TR2的基極，還通過電阻R1連接三極管TR1和三極管TR2的發射極；三極管TR1的集電極連接驅動光耦的正電源端Vcc；三極管TR2的集電極連接驅動光耦的負電源端Vee；三極管TR1和三極管TR2的發射極通過電阻Rg連接對應上橋IGBT或下橋IGBT的門極；

其中，上橋開關管驅動模塊的穩壓二極管Z的壓降大于下橋開關管驅動模塊的穩壓二極管Z的壓降。

優選地，上橋開關管驅動模塊和下橋開關管驅動模塊均包括正負電壓轉換單元和開關單元；