一种新型IGBT驱动保护电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种新型IGBT驱动保护电路，包括PWM输入电路、第一驱动芯片、第二驱动芯片、过流或短路欠饱和检测电路、驱动电路、过流短路或欠压故障输出电路、吸收保护电路，第一驱动芯片、第二驱动芯片的型号均为HCPL‑316J。本实用新型专利技术用流行的HCPL‑316J代替EXB841,同时根据金属表面加工设备、超声波清洗、感应加热电源领域开关频率高，非阻性负载进刀退刀冲击大这一特点。对驱动电路关键点进行改进，改进后的驱动电路保证门极电压不会产生振荡，同时最大限度消除IGBT的密勤效应，提高IGBT的开关速度，从而降低IGBT散热，提高IGBT转化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种新型IGBT驱动保护电路
本技术涉及一种新型IGBT驱动保护电路，属于金属表面加工设备、超声波清洗、感应加热电源

技术介绍
IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。作为电力电子重要大功率主流器件之一，IGBT已经广泛应用于家用电器、交通运输、电力工程、可再生能源和智能电网等领域。在工业应用方面，如交通控制、功率变换、工业电机、不间断电源、风电与太阳能设备，以及用于自动控制的变频器。在消费电子方面，IGBT用于家用电器、相机和手机。金属表面加工设备、超声波清洗、感应加热电源领域，需要15-100khZ的超声波。现有的驱动电路驱动芯片EXB841快速型开关频率最高40khZ，不能满足金属表面加工设备、超声波清洗、感应加热电源领域需求。驱动电路驱动芯片EXB841存在负压不足，IGBT在恶劣环境下会反向击穿等设计缺陷，EXB841过流保护不具备软关断功能，进一步降低了驱动电路可靠性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供了一种新型IGBT驱动保护电路；本技术的技术方案为：一种新型IGBT驱动保护电路，包括PWM输入电路、第一驱动芯片、第二驱动芯片、过流或短路欠饱和检测电路、驱动电路、过流短路或欠压故障输出电路、吸收保护电路，所述第一驱动芯片的型号为HCPL-316J，驱动上桥臂；所述第二驱动芯片的型号为HCPL-316J，驱动下桥臂。PWM驱动信号通过比较流行的驱动芯片HCPL-316J,HCPL-316J是Agilen公司生产的一种光电耦合驱动器件，其特点是：内部集成集电极-发射极电压(UCE)欠饱和检测电路及故障状态反馈电路，具备过流软关断、高速光耦隔离、欠压锁定、故障信号输出的功能，兼容CMOS/TTL电平，采用三重复合达林顿管集电极开路输出，可驱动150A/1200V的IGBT，最大开关时间500ns，“软”IGBT关断，工作电压范围15～30V.可编程逻辑控制器与该器件结合可实现IGBT的驱动，使得IGBT欠饱和检测、供电欠压锁定结构紧凑，低成本且易于实现，同时满足了宽范围的安全与调节需要。HCPL-316J引脚14DESAT与R9、D5、C3组成过流或短路欠饱和检测电路。IGBT导通时发生过流，由于IGBT固有特性，UCE急剧增高，快恢复二极管D5检测此电压，如DESAT端输入电压大于7V,退饱和保护电路开始工作，HCPL-316J锁定低电平输出，关断IGBT,同时HCPL-316J第6脚DESAT输出低电平。HCPL-316J后的驱动电路即保证栅极电压不会产生振荡，同时最大限度消除IGBT的密勤效应。提高IGBT的开关速度，从而降低IGBT散热，提高IGBT转化效率。HCPL-316J故障输出信号与可编程逻辑控制芯片逻辑控制电路相结合，构成了IGBT的双重保护电路。IGBT吸收保护电路滤出IGBT开关尖峰，从源头上降低电磁干扰。根据本技术优选的，所述PWM输入电路包括电阻R12、电阻R13、电阻R15、电阻R16，所述电阻R12的一端、所述电阻R13的一端均连接所述第一驱动芯片的引脚1，所述电阻R12的另一端接收上桥臂PWM驱动信号，所述电阻R13的另一端接地，所述第一驱动芯片的引脚2接地；所述电阻R15的一端、所述电阻R16的一端均连接所述第二驱动芯片的引脚1，所述电阻R15的另一端接收下桥臂PWM驱动信号，所述电阻R16的另一端接地，所述第二驱动芯片的引脚2接地。所述第一驱动芯片的引脚1通过所述电阻R12接收PWM信号，所述电阻R12的电阻值根据产生的PWM信号的芯片驱动能力调整，这样能有效防止驱动芯片复位前PWM信号电平不确定状态造成IGBT上下桥臂直通。第一驱动芯片的引脚1与地接电阻R13，消除驱动信号反射波干扰。根据本技术优选的，所述电阻R13为电阻值为10-20kΩ的金属膜电阻。根据本技术优选的，所述过流或短路欠饱和检测电路包括二极管D5、电阻R9、电容C3、二极管D6、电阻R10、电容C4，所述二极管D5的正极连接所述电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端分别连接所述电容C3的一端、所述第一驱动芯片的引脚14，所述电容C3的另一端接地；所述二极管D6的正极连接所述电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端分别连接所述电容C4、所述第二驱动芯片的引脚14。此处设计的优势在于，保证了保护的灵敏性，又消除进刀、退刀时冲击电流及外界干扰信号引起的误保护。根据本技术优选的，所述二极管D5、二极管D6为型号为FR107的快恢复二极管；所述电阻R9、电阻R10为精度为1％、电阻值为51-120Ω的金属膜电阻；所述电容C3、电容C4为校正电容101/25V。根据本技术优选的，所述驱动电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D1、第一绝缘栅双极型晶体管Q1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D2、第二绝缘栅双极型晶体管Q2，所述电阻R2与所述二极管D1串联后与所述电阻R1并联，所述电阻R3的一端分别连接所述二极管D1的正极、所述电阻R1、所述第一绝缘栅双极型晶体管Q1的栅极，所述电阻R3的另一端分别连接所述第一绝缘栅双极型晶体管Q1的漏极、所述第二绝缘栅双极型晶体管Q2的源极、所述电容C3、所述二极管D6的负极，所述第一绝缘栅双极型晶体管Q1的漏极连接所述二极管D6的负极；所述电阻R5与所述二极管D2串联后与所述电阻R4并联，所述电阻R6的一端分别连接所述二极管D2的正极、所述电阻R4、所述第二绝缘栅双极型晶体管Q2的栅极，所述电阻R6的另一端连接所述第二绝缘栅双极型晶体管Q2的漏极、所述电容C4。电阻R1、电阻R2、二极管D1组成上桥臂驱动电路，电阻R4、电阻R5、二极管D2组成下桥臂驱动电路，电阻R3、电阻R6起到过压保护作用，同时提高栅极抗干扰能力；电阻R2与D1串联后再与R1并联，所述电阻R5与所述二极管D2串联后与所述电阻R4并联，驱动电路改进即保证栅极电压不会产生振荡，同时最大限度消除IGBT的密勤效应。提高IGBT的开关速度，从而降低IGBT散热，提高IGBT转化效率。根据本技术优选的，所述电阻R3、电阻R6为电阻值为10-20KΩ的金属膜电阻；根据本技术优选的，所述吸收保护电路包括电阻R7、二极管D3、电容C1、电阻R8、二极管D4、电容C2，所述电阻R7与所述二极管D3并联再串联所述电容C1，所述电阻R7分别连接所述第一绝缘栅双极型晶体管Q1的源极、所述二极管D5的负极，所述二极管D3分别连接所述第一绝缘栅双极型晶体管Q1的源极、所述二极管D5的负极；所述电阻R8与所述二极管D4并联再串联所述电容C2，所述电阻R8分别连接所述第一绝缘栅双极型晶体管Q1的漏极、所述电阻R3、所述第二绝缘栅双极型晶体管Q2的源极、所述电容C1、所述电容C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型IGBT驱动保护电路，其特征在于，包括PWM输入电路、第一驱动芯片、第二驱动芯片、过流或短路欠饱和检测电路、驱动电路、过流短路或欠压故障输出电路、吸收保护电路，所述第一驱动芯片的型号为HCPL‑316J；所述第二驱动芯片的型号为HCPL‑316J。

【技术特征摘要】
1.一种新型IGBT驱动保护电路，其特征在于，包括PWM输入电路、第一驱动芯片、第二驱动芯片、过流或短路欠饱和检测电路、驱动电路、过流短路或欠压故障输出电路、吸收保护电路，所述第一驱动芯片的型号为HCPL-316J；所述第二驱动芯片的型号为HCPL-316J。2.根据权利要求1所述的一种新型IGBT驱动保护电路，其特征在于，所述PWM输入电路包括电阻R12、电阻R13、电阻R15、电阻R16，所述电阻R12的一端、所述电阻R13的一端均连接所述第一驱动芯片的引脚1，所述电阻R12的另一端接收上桥臂PWM驱动信号，所述电阻R13的另一端接地，所述第一驱动芯片的引脚2接地；所述电阻R15的一端、所述电阻R16的一端均连接所述第二驱动芯片的引脚1，所述电阻R15的另一端接收下桥臂PWM驱动信号，所述电阻R16的另一端接地，所述第二驱动芯片的引脚2接地。3.根据权利要求2所述的一种新型IGBT驱动保护电路，其特征在于，所述电阻R13、所述电阻R16均为电阻值为10-20kΩ的金属膜电阻。4.根据权利要求2所述的一种新型IGBT驱动保护电路，其特征在于，所述过流或短路欠饱和检测电路包括二极管D5、电阻R9、电容C3、二极管D6、电阻R10、电容C4，所述二极管D5的正极连接所述电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端分别连接所述电容C3的一端、所述第一驱动芯片的引脚14，所述电容C3的另一端接地；所述二极管D6的正极连接所述电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端分别连接所述电容C4、所述第二驱动芯片的引脚14。5.根据权利要求4所述的一种新型IGBT驱动保护电路，其特征在于，所述二极管D5、二极管D6为型号为FR107的快恢复二极管；所述电阻R9、电阻R10为精度为1％、电阻值为51-120Ω的金属膜电阻；所述电容C3、电容C4为校正电容101/25V。6.根据权利要求4所述的一种新型IGBT驱动保护电路，其特征在于，所述驱动电路包括电阻R1、电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：华要宇，赵显华，谢祥科，傅世嘉，刘艳兵，马冉，
申请(专利权)人：山东华云机电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37