大功率IGBT栅极驱动器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种大功率IGBT栅极驱动器，包括：驱动模块、保护模块及电气隔离模块，三者分别与IGBT及外界上位机电性连接，所述的电气隔离模块包含：隔离电路、驱动电路及栅压保护电路，三者依次电性连接，隔离电路电性连接外界上位机并接收输出的脉冲信号，栅压保护电路电性连接IGBT；所述的驱动模块包含：驱动板电源电路、欠压保护电路，二者电性连接；所述的保护模块包含：控制回馈电路、短路保护电路、驱动保护电路、过压保护电路，控制回馈电路电性连接外界上位机，并分别与短路保护电路、驱动保护电路及过压保护电路电性连接。本实用新型专利技术保证IGBT在额定功率情况下的最优控制，并提供驱动、欠压、短路和过压全方位保护。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力电子系统
，尤其指代一种可针对3300V/1500A的高电压大功率IGBT提供驱动的栅极驱动器。
技术介绍
由于IGBT具有开关频率高、导通功耗小及门极控制方便等特点，在大功率变换系统中得到广泛的应用。目前IGBT应用领域的驱动方案很多，许多公司都设计制造了专用的驱动芯片，这些驱动芯片各有特点，但往往针对本公司的产品，以维护其知识产权，造成驱动芯片通用性差，在驱动保护设计上有许多不完善的地方；而且许多芯片直接驱动功率小，对于大驱动功率的产品往往价格昂贵，甚至超过对应IGBT。在实际应用中遇到许多难题，如许多芯片都是基于IGBT单管设计，并没有考虑在实际应用中的IGBT之间的触发信号及多路驱动电源的隔离、同一桥臂的死区控制、外部保护接口电磁干扰消除等问题。
技术实现思路
针对于上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种大功率IGBT栅极驱动器，以保证IGBT在额定功率情况下的最优控制，并提供驱动、欠压、短路和过压全方位保护。为达到上述目的，本技术的一种大功率IGBT栅极驱动器，包括：驱动模块、保护模块及电气隔离模块，三者分别与IGBT及外界上位机电性连接，所述的电气隔离模块包含：隔离电路、驱动电路及栅压保护电路，三者依次电性连接，隔离电路电性连接外界上位机并接收输出的脉冲信号，栅压保护电路电性连接IGBT；所述的驱动模块包含：驱动板电源电路、欠压保护电路，二者电性连接，驱动板电源电路电性连接外界上位机；所述的保护模块包含：控制回馈电路、短路保护电路、驱动保护电路、过压保护电路，控制回馈电路电性连接外界上位机，并分别与短路保护电路、驱动保护电路及过压保护电路电性连接；短路保护电路及过压保护电路还分别电性连接IGBT；驱动保护电路电性连接上述隔离电路。优选地，所述的驱动板电源电路接收上位机输出的±24V方波电源，并调压输出+15V和-12V电压。优选地，所述的欠压保护电路控制输出的电压为：13.5V～16.5V、-10.5V～-13.5V。本技术的有益效果：1）本技术针对3300V/1500A的高电压大功率IGBT设计外围驱动及保护电路，保证IGBT在额定功率能正常开通和关断，并提供短路和过流保护。2）设计了完善的驱动脉冲信号预处理功能，保证IGBT栅极的脉冲信号的可靠性。3）脉冲变压器采用脉冲边缘耦合传递方式，这种方式的优点是脉冲变压器只传递脉冲宽度固定的窄脉冲信号，可以适应占空比宽范围变化的驱动脉冲信号。4）驱动器设计高度集成化，减小驱动器的体积，减小驱动器与IGBT模块之间的连接线长度，减小引线电感。附图说明图1绘示本技术的结构原理框图。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本技术的限定。参照图1所示，本技术的一种大功率IGBT栅极驱动器，包括：驱动模块、保护模块及电气隔离模块，三者分别与IGBT及外界上位机电性连接，所述的电气隔离模块包含：隔离电路、驱动电路及栅压保护电路，三者依次电性连接，隔离电路电性连接外界上位机并接收输出的脉冲信号，栅压保护电路电性连接IGBT；所述的驱动模块包含：驱动板电源电路、欠压保护电路，二者电性连接，驱动板电源电路电性连接外界上位机；所述的保护模块包含：控制回馈电路、短路保护电路、驱动保护电路、过压保护电路，控制回馈电路电性连接外界上位机，并分别与短路保护电路、驱动保护电路及过压保护电路电性连接；短路保护电路及过压保护电路还分别电性连接IGBT；驱动保护电路电性连接上述隔离电路。其中，电气隔离模块中的隔离电路，接收上位机输出的双路脉冲信号（PWM），通过驱动电路对信号进行放大，经栅压保护电路将电压限制在20V以内，保证控制电路不会受功率电路的干扰和影响。驱动模块中的驱动板电源电路收上位机输出的±24V方波电源，并调压输出+15V和-12V电压，经欠压保护电路将电压控制在13.5V～16.5V、-10.5V～-13.5V，然后输出给电气隔离模块及保护模块。保护模块中的短路保护电路保护通过检测IGBT直流母线正极电压来确定IGBT是否被短路，当外界母线电压超过设定值1950V时，过压保护电路断开电路进行保护；驱动保护电路检测隔离电路输出的PWM波形，判断是否与原PWM波形保持一致，若不一致则进行保护；控制回馈电路输出反馈信号给上位机，该反馈信号包含：1.刚上电时外界母线上电超过160V时反馈一个15V高点品信号；2.PWM波形输入控制IGBT打开，则输出一个低电平信号，反之则输出高电平信号；3.上述短路保护电路、驱动保护电路、过压保护电路、欠压保护电路中任何一个电路出现故障，则输出7.5V信号。本技术的驱动器为IGBT开关提供足够大的驱动电流，保证IGBT能在其控制下可靠地开通和关断；当IGBT发生短路或者过流时，驱动器能在最短的时间关断IGBT，保护功率器件；保证控制电路不会受功率电路的干扰和影响；确保当输入两路脉冲信号同时为高时，两路输出同时为低电平，防止出现直通现象。本技术具体应用途径很多，以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率IGBT栅极驱动器，其特征在于，包括：驱动模块、保护模块及电气隔离模块，三者分别与IGBT及外界上位机电性连接，所述的电气隔离模块包含：隔离电路、驱动电路及栅压保护电路，三者依次电性连接，隔离电路电性连接外界上位机并接收输出的脉冲信号，栅压保护电路电性连接IGBT；所述的驱动模块包含：驱动板电源电路、欠压保护电路，二者电性连接，驱动板电源电路电性连接外界上位机；所述的保护模块包含：控制回馈电路、短路保护电路、驱动保护电路、过压保护电路，控制回馈电路电性连接外界上位机，并分别与短路保护电路、驱动保护电路及过压保护电路电性连接；短路保护电路及过压保护电路还分别电性连接IGBT；驱动保护电路电性连接上述隔离电路。

【技术特征摘要】
1.一种大功率IGBT栅极驱动器，其特征在于，包括：驱动模块、保护模块及电气隔离模块，三者分别与IGBT及外界上位机电性连接，所述的电气隔离模块包含：隔离电路、驱动电路及栅压保护电路，三者依次电性连接，隔离电路电性连接外界上位机并接收输出的脉冲信号，栅压保护电路电性连接IGBT；所述的驱动模块包含：驱动板电源电路、欠压保护电路，二者电性连接，驱动板电源电路电性连接外界上位机；所述的保护模块包含：控制回馈电路、短路保护电路、驱动保护电路、过压保护电路，控制回馈电路电性连接外界上位...

【专利技术属性】
技术研发人员：马剑，陈鹏，佟妍，王超，田立岭，
申请(专利权)人：南京轨道交通系统工程有限公司，江苏省城市轨道交通研究设计院股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32