一种带过流保护的多开关同步隔离驱动电路制造技术

技术编号:20873708 阅读:37 留言:0更新日期:2019-04-17 10:55
本发明专利技术提供一种带过流保护的多开关同步隔离驱动电路,用于同步驱动多个半导体开关管,包括:控制电路,用于产生和输出模拟信号;原边驱动电路,与控制电路电连接,用于将模拟信号转化为双极型脉冲信号;磁隔离变压器,具有与原边驱动电路电连接的原边绕组、多个隔离地串联于原边绕组的穿心磁环以及缠绕于穿心磁环上的副边绕组,用于传输双极型脉冲信号;以及副边驱动控制电路,与磁隔离变压器的副边绕组电连接,用于接收双极型脉冲信号并生成隔离驱动信号,其中,原边驱动电路用于产生脉宽、相位以及频率均可调的双极型脉冲信号,副边驱动控制电路包括驱动模块和过流保护模块。

【技术实现步骤摘要】
一种带过流保护的多开关同步隔离驱动电路
本专利技术属于脉冲功率
,具体涉及一种带过流保护的多开关同步隔离驱动电路。
技术介绍
IGBT具有驱动功率小,导通压降低,电流容量大,耐压高等优点,是目前主流的半导体开关器件。但是单个开关管的通流和耐压能力仍有限,在需要高电压或大电流的情况下,通常将多个IGBT或MOSFET开关管串联或并联使用,因此需要对多个开关管进行同步驱动。然而不同开关管的工作电位不同,所以也需要对开关管的驱动信号进行隔离。常见的隔离驱动方案有磁隔离驱动、光纤或光耦隔离驱动。光纤成本太高且光纤接收器需隔离供电,一般较少采用。光耦耐压通常只有几千伏,不能满足高压电源的要求。而在常见的磁隔离驱动技术中,往往受到磁芯饱和的限制,驱动信号脉宽受到极大影响,其次无法输出负电压使开关管处于可靠关断状态,抗干扰能力降低。本专利技术采取的驱动电路拓扑可使脉宽不受磁芯饱和的限制,开关管承受负压关断。由于驱动功率全部由磁芯原边电路提供,所以磁芯副边不需要驱动芯片以及供电源。应用实践表明,过电流是电路中经常发生的故障,也是损坏IGBT等功率半导体开关的主要原因之一。以IGBT为例:目前常用的IGBT过流保护方法是检测饱和压降Vce,其会随着电流的增大而增大,由于其往往需要反馈环节,所以增加了电路成本,实现起来比较复杂。另外,根据IGBT的工作特性,IGBT能承受很短时间的短路电流,能承受短路电流的时间与该IGBT的导通饱和压降有关,随着饱和导通压降的增加而延长。如饱和压降小于2V的IGBT允许承受的短路时间小于5μs,而饱和压降3V的IGBT允许承受的短路时间可达15μs,4~5V时可达30μs以上。存在以上关系是由于随着饱和导通压降的降低,IGBT的阻抗也降低,短路电流同时增大,短路时的功耗随着电流的平方加大,造成承受短路的时间迅速减小。降栅压旨在检测到器件过流时,马上降低栅压,但器件仍维持导通,故障电流被限制在一较小值,则降低了故障时器件的功耗,延长了器件抗短路的时间,对器件保护十分有利,往往实现起来也比较容易。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的,目的在于提供一种带过流保护的多开关同步隔离驱动电路。本专利技术提供了一种带过流保护的多开关同步隔离驱动电路,用于同步驱动多个半导体开关管,具有这样的特征,包括:控制电路,用于产生和输出模拟信号;原边驱动电路,与控制电路电连接,用于将模拟信号转化为双极型脉冲信号;磁隔离变压器,具有与原边驱动电路电连接的原边绕组、多个隔离地串联于原边绕组的穿心磁环以及缠绕于穿心磁环上的副边绕组,用于传输双极型脉冲信号;以及副边驱动控制电路,与磁隔离变压器的副边绕组电连接,用于接收双极型脉冲信号并生成隔离驱动信号,其中,原边驱动电路用于产生脉宽、相位以及频率均可调的双极型脉冲信号,副边驱动控制电路包括驱动模块和过流保护模块。在本专利技术提供的带过流保护的多开关同步隔离驱动电路中,还可以具有这样的特征:其中,驱动模块包括源极与副边绕组的第一端连接且门极与副边绕组的第二端连接的第一MOS管Q1、源极与副边绕组的第二端连接且门极与副边绕组的第一端连接的的第二MOS管Q2以及与第一MOS管Q1连接的储能电容Cq。在本专利技术提供的带过流保护的多开关同步隔离驱动电路中,还可以具有这样的特征:其中,第一MOS管Q1上设有二极管D1,第一MOS管Q2上设有二极管D2,二极管D1以及二极管D2之间反并联连接。在本专利技术提供的带过流保护的多开关同步隔离驱动电路中,还可以具有这样的特征:其中,储能电容Cq为开关管等效门极电容。在本专利技术提供的带过流保护的多开关同步隔离驱动电路中,还可以具有这样的特征:其中,过流保护模块包括门极与储能电容Cq的一端连接且发射极与储能电容Cq的另一端连接的半导体开关S1以及一端与半导体开关S1的发射极连接且另一端与第二MOS管Q2的漏极连接的采样电阻Re。在本专利技术提供的带过流保护的多开关同步隔离驱动电路中,还可以具有这样的特征:其中,半导体开关S1门极还与第一MOS管Q1的漏极以及第二MOS管Q2的门极。在本专利技术提供的带过流保护的多开关同步隔离驱动电路中,还可以具有这样的特征:其中,过流保护模块包括门极与储能电容Cq的一端连接且发射极与储能电容Cq的另一端连接的半导体开关S1、一端与半导体开关S1的发射极连接且另一端与第二MOS管Q2的漏极连接的采样电阻Re以及并联于半导体开关S1的门极和第二MOS管Q2的漏极的双向稳压管Z1和Z2。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的带过流保护的多开关同步隔离驱动电路,因为采用的磁隔离变压器具有的多个穿心磁环使其具有分压作用,所以,可以通过人为的改变匝数比使其电压升高,从而提高副边输出的信号的电压幅值。因为整个多开关同步隔离驱动电路所需的驱动功率由原边驱动电路提供,副边驱动控制电路无需供电的电源,所以极大的简化了电路结构,容易实现多路开关的同步隔离驱动。因为多个半导体开关管共用同一信号,所以保证了多个半导体开关管的驱动同步性。因此,本专利技术的带过流保护的多开关同步隔离驱动电路,提供了一种不需隔离供电的高效的驱动电路,同时还解决了磁芯限制信号脉宽的问题,并减少了电路的复杂性,提高了电磁兼容的能力。另外,还可以提供负电压偏置,可以使半导体开关管处于可靠关断状态,提高了关断速度,同时增强了抗干扰能力,并且过流保护模块的电路结构简单,可以根据实际需要,调整采样电阻与稳压管的参数来改变发生过流保护的动作电流的大小,保障了工作的可靠性,实现了低成本和高灵活性。附图说明图1是本专利技术的实施例中带过流保护的多开关同步隔离驱动电路的整体示意图;图2是本专利技术的实施例中带过流保护的多开关同步隔离驱动电路的模拟信号示意图;图3是本专利技术的实施例中带过流保护的多开关同步隔离驱动电路的不带稳压管的过流保护原理示意图;图4是本专利技术的实施例中带过流保护的多开关同步隔离驱动电路的带稳压管的过流保护原理示意图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段与功效易于明白了解,以下结合实施例及附图对本专利技术作具体阐述。实施例一:如图1和图2所示,本实施例的一种带过流保护的多开关同步隔离驱动电路,用于同步驱动多个半导体开关管,包括:控制电路(图中未示出)、原边驱动电路(图中未示出)、磁隔离变压器10以及副边驱动控制电路20。控制电路,用于产生和输出模拟信号。原边驱动电路,与控制电路电连接,用于将模拟信号转化为双极型脉冲信号。原边驱动电路用于产生脉宽、相位以及频率均可调的双极型脉冲信号。磁隔离变压器10,具有与原边驱动电路电连接的原边绕组、多个隔离地串联于原边绕组的穿心磁环以及缠绕于穿心磁环上的副边绕组,用于传输双极型脉冲信号。副边驱动控制电路,与磁隔离变压器10的副边绕组电连接,用于接收双极型脉冲信号并生成隔离驱动信号。如图3所示,副边驱动控制电路包括驱动模块201和过流保护模块202。驱动模块包括源极与副边绕组的第一端连接且门极与副边绕组的第二端连接的第一MOS管Q1、源极与副边绕组的第二端连接且门极与副边绕组的第一端连接的的第二MOS管Q2以及与第一MOS管Q1连接的储能电容Cq。第一MOS管Q1上设有二极管D1,第一MOS管Q2上设有二极管D2,二极管D1以及二极管D2之间反并联连接。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种带过流保护的多开关同步隔离驱动电路,用于同步驱动多个半导体开关管,其特征在于,包括:控制电路,用于产生和输出模拟信号;原边驱动电路,与所述控制电路电连接,用于将所述模拟信号转化为双极型脉冲信号;磁隔离变压器,具有与所述原边驱动电路电连接的原边绕组、多个隔离地串联于所述原边绕组的穿心磁环以及缠绕于所述穿心磁环上的副边绕组,用于传输所述双极型脉冲信号;以及副边驱动控制电路,与所述磁隔离变压器的副边绕组电连接,用于接收所述双极型脉冲信号并生成隔离驱动信号,其中,所述原边驱动电路用于产生脉宽、相位以及频率均可调的所述双极型脉冲信号,所述副边驱动控制电路包括驱动模块和过流保护模块。

【技术特征摘要】
1.一种带过流保护的多开关同步隔离驱动电路,用于同步驱动多个半导体开关管,其特征在于,包括:控制电路,用于产生和输出模拟信号;原边驱动电路,与所述控制电路电连接,用于将所述模拟信号转化为双极型脉冲信号;磁隔离变压器,具有与所述原边驱动电路电连接的原边绕组、多个隔离地串联于所述原边绕组的穿心磁环以及缠绕于所述穿心磁环上的副边绕组,用于传输所述双极型脉冲信号;以及副边驱动控制电路,与所述磁隔离变压器的副边绕组电连接,用于接收所述双极型脉冲信号并生成隔离驱动信号,其中,所述原边驱动电路用于产生脉宽、相位以及频率均可调的所述双极型脉冲信号,所述副边驱动控制电路包括驱动模块和过流保护模块。2.根据权利要求1所述的带过流保护的多开关同步隔离驱动电路,其特征在于:其中,所述驱动模块包括源极与所述副边绕组的第一端连接且门极与所述副边绕组的第二端连接的第一MOS管Q1、源极与所述副边绕组的第二端连接且门极与所述副边绕组的第一端连接的的第二MOS管Q2以及与所述第一MOS管Q1连接的储能电容Cq。3.根据权利要求2所述的带过流保护的多开关同步隔离驱动电路,其特征在于:其中,所述第一MOS管Q1上设有二极...

【专利技术属性】
技术研发人员:饶俊峰吴改生姜松李孜曾彤
申请(专利权)人:上海理工大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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