一种集成化多用途IGBT控制驱动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种集成化多用途IGBT控制驱动装置，包括：控制模块，通信电路1～2，驱动电路1～4，采样及保护模块1～4，所述控制模块与通信电路1～2连接，通信电路提供两路RS485串行通信接口，使上位机可以与控制模块进行通信并对其控制，从而实现对IGBT的控制与对电力电子变换器状态的监测；所述控制模块与驱动电路1～4连接，驱动电路为IGBT提供驱动所需要的电压和电流，并提供IGBT保护信号；所述控制模块与采样及保护模块1～4连接，采样及保护模块对外部采样信号进行处理，为控制模块提供模拟数字转换所需要的模拟信号，当外部采样信号超出设定范围时，为控制模块提供保护信号。本实用新型专利技术采用CPLD与硬件保护电路联合实现硬件保护，保护动作快。

An Integrated Multipurpose IGBT Control Driver

【技术实现步骤摘要】
一种集成化多用途IGBT控制驱动装置
本技术属于电力电子变换器控制及驱动
，涉及一种集成化多用途IGBT控制驱动装置。
技术介绍
为了应对日益严峻的化石能源消耗及温室气体排放等问题，新能源发电及新能源汽车等行业逐步发展壮大。无论是新能源发电行业中常用的MPPT(MaxPowerPointTracking，最大功率点跟踪)变换器，或是新能源汽车行业中常用的电机控制器、车载充电机等，都属于以电力电子技术为核心的电力电子变换器。而上述两行业中所使用的电力电子变换器，因应用场合功率需求高，通常采用IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)作为核心电力电子开关元器件。为了实现所需要的电力电子变换器，必须对IGBT进行控制及驱动。但现有的IGBT控制及驱动装置通常存在这样的缺点：功能单一，采样、控制、保护、驱动、通信等功能需要多块电路板配合才能实现；应用场合单一，仅可驱动单一一种电力电子变换器；仅有软件保护，保护动作慢，易导致IGBT或电力电子变换器损坏；特别是当采用数字控制时，对DSP(DigitalSignalProcessor，数字信号处理器)起动和关断脉冲信号时，产生占空比大于1的长脉冲信号问题难以解决，极易引起IGBT过电流损坏。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术提出了一种集成化多用途IGBT控制驱动装置，包括：控制模块，通信电路1～2，驱动电路1～4，采样及保护模块1～4，所述控制模块与通信电路1～2连接，通信电路提供两路RS485串行通信接口，使上位机可以与控制模块进行通信并对其控制，从而实现对IGBT的控制与对电力电子变换器状态的监测；所述控制模块与驱动电路1～4连接，驱动电路为IGBT提供驱动所需要的电压和电流，并提供IGBT保护信号；所述控制模块与采样及保护模块1～4连接，采样及保护模块对外部采样信号进行处理，为控制模块提供模拟数字转换所需要的模拟信号，当外部采样信号超出设定范围时，为控制模块提供保护信号。优选地，所述控制模块包括并不限于：DSP型号为TMS320F28335，CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件)型号为XC9572XL，电平转换芯片U1、U2型号为74LVC4245APW。DSP实现处理通信数据，并根据采样及保护模块提供的模拟信号，计算所需脉冲信号的占空比；CPLD实现脉冲信号、保护信号及IGBT保护信号的逻辑处理；电平转换芯片U1、U2实现CPLD产生的3.3V信号、驱动电路所需要的和所产生的、采样及保护模块所产生的5V信号之间的转换。优选地，所述通信电路包括并不限于：通信芯片U3型号为ADM2483，输入限流电阻R1、R2、R3，滤波电容C1、C2，终端电阻R4、输出限流电阻R5、R6，双向瞬态抑制二极管TVS1、TVS2型号为SMBJ6.5CA。优选地，所述驱动电路包括并不限于：驱动芯片U4型号为TX-KP101，输入滤波电容C3，电源滤波电容C4、C5，限流电阻R7、R10，驱动导通电阻R8，驱动关断电阻R9，保护电阻R11，取样二极管D1型号为FR107，双向瞬态抑制二极管TVS3、TVS4型号为SMBJ20CA，光耦U5型号为TLP281，IGBT保护信号滤波电容C6。优选地，所述采样及保护模块包括并不限于：采样电路、保护电路、采样电阻RX，分压电阻R12，采样滤波电感L1，采样滤波电容C7。所述采样电路包括并不限于：运算放大器OP1，限流电阻R13，模拟信号滤波电容C8，单向瞬态抑制二极管DW1型号为SMBJ3.3A。所述保护电路包括并不限于：保护电阻RY，分压电阻R14，比较器COMP1，上拉电阻R15，保护信号滤波电容C9，单向瞬态抑制二极管DW2型号为SMBJ3.3A。本技术集成化程度高，兼备采样、控制、保护、驱动、通信功能，不需外接其他功能装置。本技术集成采样及保护模块、驱动电路各四组，可应用到多种电力电子变换器，如以移相全桥、SPWM(SinusoidalPulseWidthModulation，正弦脉宽调制)逆变、PFC(PowerFactorCorrection，功率因数矫正)、同步整流等为电路拓扑的电力电子变换器。本技术采用CPLD与硬件保护电路联合实现硬件保护，保护动作快。特别地，本技术采用CPLD对DSP起动和关断脉冲信号过程进行逻辑处理，可有效解决占空比大于1的长脉冲信号问题。附图说明图1为一种集成化多用途IGBT控制驱动装置的功能结构图。图2为一种集成化多用途IGBT控制驱动装置的控制模块电路原理图。图3为一种集成化多用途IGBT控制驱动装置的通信电路原理图。图4为一种集成化多用途IGBT控制驱动装置的驱动电路原理图。图5为一种集成化多用途IGBT控制驱动装置的采样及保护模块电路原理图。图中：1.控制模块、2.通信电路、3.驱动电路、4采样电路、5保护电路。具体实施方式下面结合附图对本技术的优选实施方式做详细说明，一种集成化多用途IGBT控制驱动装置，包括以下部分：控制模块1，通信电路2，驱动电路3，采样电路4，保护电路5。请参阅图1～5，所述控制模块1中DSP的SCITXDB、SCIRXDB、GPIO21、SCITXDC、SCIRXDC、GPIO61分别与通信电路2中的SCITXD1、SCIRXD1、SCIEN1、SCITXD2、SCIRXD2、SCIEN2连接；所述控制模块1中电平转换芯片U1的A1～4、电平转换芯片U2的A1～4分别与驱动电路3中的PWM1～4、PROTECT1～4连接；所述控制模块1中DSP的ADCINA0、ADCINA1、ADCINA2、ADCINA3与采样电路3中的AD1～4连接。请参阅图2，所述控制模块1包括并不限于：DSP，CPLD，电平转换芯片U1、U2。DSP通过通信电路2接受上位机指令，根据采样电路4提供的模拟信号，以及DSP内部的算法，计算出所需脉冲信号的占空比，从而实现可应用到多种电力电子变换器。特别地，在CPLD中将DSP的GPIO82信号与脉冲信号分别相与，DSP在起动脉冲信号两个开关周期后置高GPIO82信号，DSP在关断脉冲信号两个开关周期前置低GPIO82信号，从而解决占空比大于1的长脉冲信号问题。CPLD将与处理后的脉冲信号，经电平转换芯片U1送至驱动电路3，从而驱动IGBT。特别地，保护信号、IGBT保护信号，经电平转换芯片U2送至CPLD，经与非后送至DSP的TZ1，DSP产生中断封锁脉冲信号，保护IGBT和电力电子变换器，从而实现硬件保护。保护信号、IGBT保护信号，经电平转换芯片U2、经CPLD送至DSP，告知保护类型。请参阅图3，所述通信电路2包括并不限于：通信芯片U3，输入限流电阻R1、R2、R3，滤波电容C1、C2，终端电阻R4、输出限流电阻R5、R6，双向瞬态抑制二极管TVS1、TVS2。通信芯片U3用于产生RS485通信所需电平。输入限流电阻R1、R2、R3用于限制通信芯片U3与控制模块1中DSP通信时的电流。滤波电容C1、C2用于滤除通信芯片U3与控制模块1中DSP通信时的干扰信号。终端电阻R4用于通信芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成化多用途IGBT控制驱动装置，包括：控制模块，通信电路1～2，驱动电路1～4，采样及保护模块1～4，其特征在于：所述控制模块与通信电路1～2连接，通信电路提供两路RS485串行通信接口，使上位机可以与控制模块进行通信并对其控制，从而实现对IGBT的控制与对电力电子变换器状态的监测；所述控制模块与驱动电路1～4连接，驱动电路为IGBT提供驱动所需要的电压和电流，并提供IGBT保护信号；所述控制模块与采样及保护模块1～4连接，采样及保护模块对外部采样信号进行处理，为控制模块提供模拟数字转换所需要的模拟信号，当外部采样信号超出设定范围时，为控制模块提供保护信号。

【技术特征摘要】
1.一种集成化多用途IGBT控制驱动装置，包括：控制模块，通信电路1～2，驱动电路1～4，采样及保护模块1～4，其特征在于：所述控制模块与通信电路1～2连接，通信电路提供两路RS485串行通信接口，使上位机可以与控制模块进行通信并对其控制，从而实现对IGBT的控制与对电力电子变换器状态的监测；所述控制模块与驱动电路1～4连接，驱动电路为IGBT提供驱动所需要的电压和电流，并提供IGBT保护信号；所述控制模块与采样及保护模块1～4连接，采样及保护模块对外部采样信号进行处理，为控制模块提供模拟数字转换所需要的模拟信号，当外部采样信号超出设定范围时，为控制模块提供保护信号。2.根据权利要求1所述的一种集成化多用途IGBT控制驱动装置，其特征在于：所述控制模块包括并不限于：DSP型号为TMS320F28335，CPLD型号为XC9572XL，电平转换芯片U1、U2型号为74LVC4245APW。3.根据权利要求1所述的一种集成化多用途IGBT控制驱动装置，其特征在于：所述通信电路包括并不限于：通信芯片U3型号为ADM2483，输入限流电阻R1、R2、R3，滤波电容C1、C2，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红雁，张宇航，杜吉飞，
申请(专利权)人：苏州共元自控技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32