[發明專利]一種H橋全功能IGBT隔離驅動控制模塊

在審

• 申請號: 201610281365.5
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN105720802A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 董鐵鑫
• 申請（專利權）人: 航天長峰朝陽電源有限公司
• 主分類號: H02M1/092
• 分類號: H02M1/092;H02M7/5387
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 侯蔚寰

1.一種H橋全功能IGBT隔離驅動控制模塊，包括驅動電源、主控芯片U1、偏置網絡、故障感知網絡和驅動增幅網絡；其特征在于：驅動電源的輸入側與輸出側完全隔離，輸入側電壓為主控芯片U1的3腳VCC1供電，輸出側電壓為主控芯片U1的12腳VCC2和16腳VEE2供電，故障感知網絡介于主控芯片U1與IGBT的C極、E極之間，驅動增幅網絡介于主控芯片U1與IGBT的G極之間；主控芯片U1的3腳VCC1接收外部+5V供電，電容C1為濾波電容器，負責對+5V供電進行濾波和凈化；電阻R1、R2、R3、R4和電容C2、C3共同組成偏置網絡，電阻R1和電容C2為主控芯片U1的6腳FAULT偏置，正常狀態時主控芯片U1的6腳輸出高電平，當主控芯片U1的14腳DESAT電壓超過7V時，主控芯片U1的6腳輸出低電平，主控芯片U1的11腳VOUT關閉輸出；電阻R2和電容C3為主控芯片U1的5腳偏置，正常狀態時主控芯片U1的5腳輸出高電平，當主控芯片U1的12腳VCC2電壓低于欠壓閥值時，主控芯片U1的5腳輸出低電平，主控芯片U1的11腳VOUT關閉輸出；電阻R3、R4為主控芯片U1的4腳偏置，限制主控芯片U1的4腳輸出電流，保證主控芯片U1的內部光耦合器LED1正常工作；主控芯片U1的2腳接受來自系統主機的PWM信號，經主控芯片U1內部LED2隔離傳輸至其11腳VOUT后送入驅動增幅網絡；驅動增幅網絡由電阻R5、R6、R7和三極管Q1、Q2、Q3組成，三極管Q1和Q2組成圖騰柱式放大器，對主控芯片U1的11腳VOUT輸出的驅動信號進行功率增幅后驅動IGBT的G極，電阻R5、R6均起到驅動功率設定的作用，用以匹配不同的IGBT；三極管Q3對主控芯片U1的10腳VCLAMP輸出的G極放電信號進行放電增幅后接至IGBT的G極，主控芯片U1的10腳VCLAMP輸出的放電信號與11腳VOUT輸出的驅動信號相位相反；驅動電源由集成控制器U2、光耦合器U3、MOS管Q4、變壓器T、二極管D5、電容C9和高精度基準源U4構成回掃式電路架構；其輸入電壓為+5V，輸出以主控芯片U1的11腳VE為參考地，輸出電壓為+15V和-5V，VE同時連接至IGBT的E極；+15V連接至主控芯片U1的12腳VCC2，-5V連接至主控芯片U1的9腳VEE2；電容C4、C5、C6均為濾波電容器，負責對+15V和-5V進行濾波和凈化；電容C7、電阻R8、二極管D1、D2、D3、D4組成故障感知網絡，二極管D3為TVS，二極管D4為超快恢復二極管，兩者與電阻R8串聯接至主控芯片U1的14腳DESAT與IGBT的C極之間進行故障信號感知，當IGBT出現過電流時，其C-E結壓降VC-E升高，當VC-E加上二極管D4的結壓降VDESAT，再加上D3雪崩值VZ的電壓之和達到7V時，主控芯片U1的14腳DESAT動作，使主控芯片U1的6腳輸出低電平，并關閉主控芯片U1的11腳VOUT輸出，從而關閉IGBT，達到保護IGBT的目的；主控芯片U1的11腳具有軟關閉功能，防止IGBT關閉時出現電壓尖峰浪涌致使IGBT損壞；電容C7為消隱電容器，二極管D1為消隱穩壓管，二極管D2為消隱肖特基二極管，三者并聯至主控芯片U1的14腳DESAT與13腳VE之間，對故障信號進行消隱，防止主控芯片U1的14腳DESAT誤動作。

2.根據權利要求1所述的一種H橋全功能IGBT隔離驅動控制模塊，其特征在于：主控芯片U1為汽車級新型全功能IGBT隔離驅動光耦合器ACPL337J。

3.根據權利要求1所述的一種H橋全功能IGBT隔離驅動控制模塊，其特征在于：光耦合器U3為高隔離電壓光耦合器H11A817，其隔離電壓大于5300V。

4.根據權利要求1所述的一種H橋全功能IGBT隔離驅動控制模塊，其特征在于：變壓器T采用三層絕緣線繞制，隔離電壓大于3000V。