[實用新型]雙光纖接口的IGBT驅動電路

有效

• 申請號: 201420563164.0
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN204089576U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 牛勇;代全業;陳宏;張丹;劉革莉;李相峰
• 申請（專利權）人: 永濟新時速電機電器有限責任公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本實用新型涉及一種IGBT驅動電路，具體是一種雙光纖接口的IGBT驅動電路。

背景技術

近年來，IGBT功率器件在電力變換電路中應用越來越廣泛，為了使IGBT器件可靠的工作，就需要設計專門用于驅動IGBT開通關斷的電路裝置，IGBT工作在高電壓和大電流狀態下，電磁環境很復雜，所以要求IGBT驅動信號在傳輸到IGBT的過程中，能夠承受較強的電磁干擾，隨著光纖傳輸技術的進步，將光纖用于IGBT驅動信號的傳輸成為可能。目前，光纖傳輸在高電壓領域應用較多，在1700V及以下等級IGBT的應用中，仍很少出現。

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

發明內容

本實用新型從提高IGBT驅動抗干擾性和故障保護的需求出發，提供了一種雙光纖接口的IGBT驅動電路。

本實用新型是通過如下技術方案實現的：

一種雙光纖接口的IGBT驅動電路，支持一個橋臂兩個IGBT的驅動，整個電路由輸入電路、驅動前級電路、驅動芯片、驅動后級電路、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電源接入驅動電路；另一部分是光纖收發接口，光纖收發接口包括接收部和發送部，接收部實現光到電的轉換，將接收自控制系統的PWM調制光信號轉換為電信號，供驅動電路使用；發送部實現電到光的轉換，將IGBT開關狀態電信號變換為光信號，然后反饋給控制系統；在光纖收發接口應用電路原理設計時，兼顧AVAGO公司和PANASONIC兩個公司光纖器件的應用電路需求，使驅動電路可以選擇使用這兩個公司的相關光纖接口器件。

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

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

驅動后級電路分為結構相同的上管驅動電路與下管驅動電路兩部分，每部分都是由Vce狀態檢測電路、檢測窗口設置電路、開關狀態指示、驅動輸出調理電路組成；Vce狀態檢測電路連接在IGBT的C極上，檢測IGBT的開關動作狀態，給驅動芯片處理；開關狀態指示將驅動芯片隔離放大后的PWM驅動脈沖開關狀態以LED燈的模式顯示出來；驅動輸出調理電路由開通關斷電阻、過壓抑制吸收電路組成，能夠通過器件參數的調整來實現驅動電路和不同IGBT的匹配；檢測窗口設置電路由阻容充電電路組成，通過調整阻容電路的器件參數，設置IGBT短路保護的檢測延遲時間；

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

本實用新型能更好的傳輸驅動信號，提高IGBT變換電路的可靠性，本實用新型將光纖技術引入1700V等級IGBT的驅動裝置中，實現驅動信號和故障反饋信號的可靠傳輸。并設計了可調整的驅動信號和反饋信號的定時鎖存等功能，提高整個驅動裝置的可靠性。

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