[發明專利]一種高壓大功率IGBT驅動電路

有效

• 申請號: 201711026272.9
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107733409B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 陳鵬;馬劍;陳治國;王超;佟妍;田立嶺;花清源;徐宏武;胡世豪;王棟
• 申請（專利權）人: 南京軌道交通系統工程有限公司
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: H03K17/567
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種高壓大功率IGBT驅動電路，其特征在于，驅動電源電路模塊、PWM信號收發模塊、高速雙通道比較器模塊、驅動電流放大模塊、反饋電路檢測模塊、鉗位電路模塊；驅動電源電路模塊為各模塊提供所需電源；外部DSP發出PWM±信號經PWM接收模塊轉換成PWM信號，通過高速雙通道比較器模塊形成比較信號提供給驅動電流放大模塊，驅動電流放大模塊生成的IGBT驅動信號經鉗位電路模塊輸出到外部IGBT；此外，高速雙通道比較器模塊生成的另一個比較信號提供給反饋電路檢測模塊進行整個電路運行狀態的檢測；其中，

驅動電源電路模塊，其包含脈沖變壓器電路、全波整流橋電路、DC-DC電源電路；

脈沖變壓器電路輸入端接外界電源脈沖，接地保護線端接機殼，脈沖變壓器電路實現電壓的轉換和隔離；

全波整流橋電路由D8、D9、D10、D11四個二極管組成，并分別連接上述脈沖變壓器電路的輸出端；

DC-DC電源電路由U6、U7兩個電源芯片及其外圍電路組成，兩個電源芯片的輸入端分別串聯一個電阻和電容形成RC濾波電路，電源芯片U6輸入端的RC濾波電路由R35、C16串聯而成，電源芯片U7輸入端的RC濾波電路由R34、C15串聯而成；兩個電源芯片的輸出端之間分別并聯有電容C13和C14，電容C13和C14上分別并聯有電容C18和C17，電容C18的正極為電源芯片U7輸出端，負極為GND端；電容C17的正極為電源GND端，負極為電源芯片U6輸出端；

PWM信號收發模塊，其通過電阻接收DSP芯片的PWM+、PWM-信號，PWM信號經光耦后輸出；光耦的第1腳和第2腳分別接收PWM-、PWM+信號，光耦的第3腳接電源+5V，光耦的第5腳接電源GND端，光耦的第4腳連接電阻R42后連接電源+15V端，并作為PWM信號發送端；

高速雙通道比較器模塊，其包含兩個比較器芯片U5和U8，比較器芯片U5的第5腳連接電阻R58和R56串聯的接線端，電阻R58接電源+15V端，電阻R56接GND端；比較器芯片U5的第6腳連接電阻R54和穩壓管D2串聯的接線端，電阻R54接電源+15V端，穩壓管D2接GND端；比較器芯片U5的第7腳作為第5腳、第6腳的比較結果，并通過電阻R63反饋到第5腳；比較器芯片U5的第3腳連接電阻R66和電阻R67串聯的接線端，電阻R67接電源-12V端，電阻R66接GND端；比較器芯片U5的第2腳連接電阻R65和穩壓管D22串聯的接線端，穩壓管D22接電源-12V端，電阻R65接GND端；比較器芯片U5的第1腳作為第2腳、第3腳的比較結果，并通過電阻R68反饋到第3腳；比較器芯片U5的第8腳接電源+15V端，第4腳接電源-12V端；

比較器芯片U8的第2腳和第6腳分別連接電阻R12和R46串聯的接線端，電阻R12、電阻R46和電阻R44串聯，電阻R44接電源+15V端，電阻R12接GND端；電阻R44和穩壓管D1串聯連接到IGBT的集電極C極，穩壓管D1接GND端；比較器芯片U8的第3腳通過連接電阻R24接收PWM信號；比較器芯片U8的第1腳作為第2腳、第3腳的比較結果，并通過電阻R23反饋到第3腳；比較器芯片U8的第5腳連接電阻R48和電阻R49串聯的接線端，電阻R48接電源+15V端，電阻R49接GND端；比較器芯片U8的第7腳作為第5腳、第6腳的比較結果，并通過電阻R60反饋到5腳；比較器芯片U8的第8腳接電源+15V端，第4腳接電源-12V端；

驅動電流放大模塊，其包含有場效應管驅動器U4、場效應管T1和T2、三極管T3，高速雙通道比較器模塊中的比較器芯片U8輸出的比較信號DraProtect和比較器芯片U5輸出的比較信號Ovtage分別串聯電阻R37、R64后并聯連U4，場效應管驅動器U4接收PWM信號，場效應管驅動器U4分別連接電阻R9和電阻R47，所述的電阻R9和電阻R47分別連接場效應管T1和T2的柵極，場效應管T2的漏極連接電源+15V端，源極經限流電阻R30連接IGBT的柵極，場效應管T1的源極連接GND端，漏極經限流電阻R31連接IGBT的柵極，瞬變抑制二極管D16的正、負極分別連接場效應管T2的源極和漏極，瞬變抑制二極管D15的正、負極分別連接場效應管T1的源極和漏極，瞬變抑制二極管DD1和DD2反向串聯，瞬變抑制二極管DD1的負極連接IGBT的柵極，瞬變抑制二極管DD2的負極連接IGBT的發射極，IGBT的發射極連接電源-12V端；

反饋電路檢測模塊，其包含隔離光耦U1、場效應管驅動器U102，隔離光耦U1的第4腳連接場效應管驅動器U102的第4腳，隔離光耦U1的第3腳接電源+5V端，第1腳接電源-12V端，第2腳連接電阻R41，第5腳接GND端；場效應管驅動器U102的第5腳串聯限流電阻R122連到DSP芯片上檢測驅動板的工作情況，場效應管驅動器U102的第6腳接外界電源15V端，第3腳接GND端；上述比較器芯片U8的第7腳輸出的OvProtect信號分成兩路，一路串聯二極管D17B的正極接到GND端，另一路串聯電阻R41連接隔離光耦U1的第2腳；

鉗位電路模塊，其包含IGBT的柵極與發射極之間的鉗位電路和集電極與柵極之間的鉗位電路；柵極與發射極之間的鉗位電路是在柵極和發射極之間兩個方向相反的瞬變抑制二極管；集電極與柵極之間的鉗位電路是由26個二極管DD1-DD26組成，在DD2至DD5并聯電阻DR6和吸收電容DC1。