一种IGBT控制驱动保护模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种IGBT控制驱动保护模块，包括稳压源、输入调理电路、驱动芯片和外围输出电路，所述稳压源的输出端与输入调理电路、驱动芯片和外围输出电路的电源端分别连接用于提供工作电源，所述输入调理电路的输入端连接PWM控制信号，所述输入调理电路的输出端1与驱动芯片的输入端1连接用于输出控制信号，输入调理电路的输出端2和驱动芯片的输入端2连接用于输出复位信号，所述驱动芯片输出端1连接外围输出电路的输入端用于输出控制信号给外围输出电路，所述外围输出电路信号输出端1、2、3分别对应与IGBT的发射极、集电极和门极连接。本实用新型专利技术电路设计简单可靠，可为IGBT提供稳定、精确的驱动信号，能有效保护IGBT的正常工作。

An IGBT Control Drive Protection Module

The utility model discloses an IGBT control drive and protection module, which comprises a voltage regulator, an input conditioning circuit, a drive chip and a peripheral output circuit. The output end of the voltage regulator is respectively connected with the power end of the input conditioning circuit, the drive chip and the peripheral output circuit to provide a working power supply. The input end of the input conditioning circuit is connected with a PWM control signal, and the input conditioning circuit is connected with a PWM control signal. The output end 1 of the circuit is connected with the input end 1 of the driving chip for output control signal, the output end 2 of the input conditioning circuit and the input end 2 of the driving chip are connected for output reset signal, and the output end of the driving chip output end 1 is connected with the input end of the peripheral output circuit for output control signal to the peripheral output circuit. The output end 1, 2 and 3 of the peripheral output circuit correspond to IG respectively. The emitter, collector and gate of BT are connected. The circuit design of the utility model is simple and reliable, which can provide stable and accurate driving signals for IGBT, and can effectively protect the normal operation of IGBT.

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT控制驱动保护模块
本技术涉及一种IGBT控制驱动保护模块，属于电力电子电路

技术介绍
IGBT因其导通压降低、驱动功率小、工作频率高等优点在逆变、整流等电路中得到广泛使用，是电力电子领域中重要的开关器件。良好的驱动保护电路是决定IGBT工作性能的关键，目前的驱动模块可以提供合适的正方向驱动电压，使IGBT能可靠地开通与关断，但也存在一些不足，例如：驱动输入输出延迟时间长，工作效率低；触发IGBT过流保护时无自锁功能；电路设计复杂，可靠性不够等。因此，随着电力电子设备的不断发展，IGBT可应用的领域也越来越多，设计一个控制信号稳定、保护功能完善的驱动模块，对IGBT的精确调节具有重要的作用。
技术实现思路
本技术的目的是解决现有技术中的电路设计复杂、可靠性不够的问题，提供一种IGBT控制驱动保护模块，电路设计简单可靠，可为IGBT提供稳定、精确的驱动信号。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是提供一种IGBT控制驱动保护模块，其特征是，包括稳压源、输入调理电路、驱动芯片和外围输出电路，所述稳压源的输出端与输入调理电路、驱动芯片和外围输出电路的电源端分别连接用于提供工作电源，所述输入调理电路的输入端连接PWM控制信号，所述输入调理电路的输出端1与驱动芯片的输入端1连接用于输出控制信号，输入调理电路的输出端2和驱动芯片的输入端2连接用于输出复位信号，所述驱动芯片输出端1连接外围输出电路的输入端用于输出控制信号给外围输出电路，所述外围输出电路信号输出端1、2、3分别对应与IGBT的发射极、集电极和门极连接。进一步地，所述稳压源包括±10V和-10V电压输出端，所述稳压源+10V电压输出端与输入调理电路的电源输入端连接，所述稳压源+10V电压输出端分别与驱动芯片和外围输出电路的VCC端连接，所述稳压源-10V电压输出端分别与驱动芯片和外围输出电路的VEE端连接。进一步地，所述驱动芯片采用光耦隔离芯片HCPL-316J，所述HCPL-316J的VIN-接地，HCPL-316J的VIN+通过电阻1连接输入调理电路的输出端1，所述HCPL-316J的RESET芯片复位输入端连接输入调理电路的输出端2；所述HCPL-316J的VCC2和VC端连接稳压源的+10V输出端；本技术所达到的有益效果：电路设计简单可靠，可为IGBT提供稳定、精确的驱动信号，具备故障反馈、过流保护等功能，能有效保护IGBT的正常工作，有良好的应用前景。附图说明图1是本技术一个实施例的结构框图；图2是本技术一个实施例的稳压源的原理图；图3是本技术一个实施例的输入调理电路的原理图；图4是本技术一个实施例的驱动芯片的原理图；图5是本技术一个实施例的外围输出电路的原理图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。如图1所示，包括稳压源、输入调理电路、驱动芯片和外围输出电路。所述稳压源为输入调理电路和驱动芯片提供工作电源，所述输入调理电路的输入端接受PWM控制信号，所述输入调理电路的输出端与驱动芯片的VIN+脚和RESET脚连接，所述驱动芯片的VOUT脚输出控制信号给外围输出电路，所述外围输出电路的信号输出端与IGBT的发射极、集电极和门极连接。图2是本技术一个实施例的稳压源的原理图；如图2所示，稳压源输入端为220V单项交流电，由共模电感L1、X电容和Y电容消除干扰，再经过整流滤波后供给Viper22A电源控制芯片转换为高频的交流信号，经反激变压器耦合输出+10V和-10V电压，SC431和TLP181光耦芯片组成电压采样反馈回路，Vdd脚为控制芯片供电，同时也为光耦的接收部分供电，变压器的输出电压为光耦的发射部分供电，光耦的采样信号通过FB脚发送给控制芯片，从而控制开关频率，实现电源电压的稳定，起到稳压作用。图3是本技术一个实施例的输入调理电路的原理图。IGBT控制驱动保护模块还包括主控芯片，主控芯片控制PWM波输出。如图3所示，输入调理电路对输入PWM信号起到整形和过滤窄脉冲作用，为驱动芯片提供复位控制。D1、D2和D5为施密特触发器，选用CD4093集成芯片，PWM信号经过D1和D2缓冲后，作为驱动芯片的VIN+脚输入信号，减小了输入阻抗，提高了PWM波形边沿陡峭度。D1和D2之间并联一个小电容C1，可以过滤掉输入信号中脉宽低于500ns的尖峰窄脉冲，避免IGBT误导通。若IGBT出现故障，主控芯片封锁PWM信号，当故障排除后，将输入信号置低，二极管D4截止，+10V电源通过电阻R5对C2充电，通过设置合适的R5和C2型号，可保证充电时间在10us内，C2电压达到10V，此时D3输出信号RST置低，即对驱动芯片的RESET脚置低，进行复位。图4是本技术一个实施例的驱动芯片的原理图；如图4所示，驱动芯片选用HCPL-316J光耦隔离芯片，具有UCE过压检测保护和故障反馈功能，最大能驱动1200V/15A的IGBT。HCPL-316J原边VIN+脚接输入调理电路的PWM输出，RESET芯片复位输入引脚接输入调理电路的复位信号，该芯片对PWM信号进行电器隔离后，副边输出三路控制信号VE即HCPL-316J的VE引脚、VC即HCPL-316J的DESAT引脚、VOUT即HCPL-316J的VOUT引脚给外围输出电路。VIN+脚和VOUT脚之间的响应时间不能超过500ns，并需保证输入输出信号同步。当IGBT出现短路或过流状况时，UCE迅速升高，当超过设定的保护电压时即DESAT端对地电压大于7V时，FAULT故障输出端置低并将错误信号ERROR反馈给主控芯片，HCPL-316J维持低电平输出，IGBT关断，直到故障解除后，RESET芯片复位输入引脚接收到复位信号才恢复输出。所述主控芯片采用现有技术中的DSP或单片机均可实现，主控芯片的作用是产生PWM输入信号并接收HCPL-316J反馈的错误信号并根据错误信号调节输出的PWM输入信号的占空比。图5是本技术一个实施例的外围输出电路的原理图；如图5所示，C、G、E分别与IGBT的集电极、门极和发射极连接，外围输出电路由两个三极管Q1、Q2组成互补电路，外围输出电路能降低IGBT开关损耗，具有故障检测和动态尖峰电压抑制作用。当VOUT输出高电平时，Q1导通，Q2关断，UGE＝+10V，IGBT导通；当VOUT输出低电平时，Q1关断，Q2导通，UGE＝-10V，IGBT关断。根据不同的IGBT型号，选择合适的门极开通电阻Rgon和关断电阻Rgoff可以降低开关损耗。在门极和发射极之间并联一只双向钳位二极管D8，防止门极电路出现振荡。输入端VC通过一个限流电阻RC和一只高压隔离二极管D5与集电极C连接，用来检测IGBT的导通压降UCE，当其高于参考电压时，可认为IGBT出现故障。在集电极和门极间并联一只瞬态抑制二极管D6，当尖峰电压UCE超过D6的门槛电压时，D6被击穿，UCE直接作用于门极，此时IGBT微导通，起到动态尖峰电压抑制作用。以上所述介绍了本技术的基本原理、主要特征及优点。应当指出，上述实施例和说明书中描述的只是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IGBT控制驱动保护模块，其特征是，包括稳压源、输入调理电路、驱动芯片和外围输出电路，所述稳压源的输出端与输入调理电路、驱动芯片和外围输出电路的电源端分别连接用于提供工作电源，所述输入调理电路的输入端连接PWM输入信号，所述输入调理电路的输出端1与驱动芯片的输入端1连接用于输出控制信号，输入调理电路的输出端2和驱动芯片的输入端2连接用于输出复位信号，所述驱动芯片输出端1连接外围输出电路的输入端用于输出控制信号给外围输出电路，所述外围输出电路信号输出端1、2、3分别对应与IGBT的发射极、集电极和门极连接。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT控制驱动保护模块，其特征是，包括稳压源、输入调理电路、驱动芯片和外围输出电路，所述稳压源的输出端与输入调理电路、驱动芯片和外围输出电路的电源端分别连接用于提供工作电源，所述输入调理电路的输入端连接PWM输入信号，所述输入调理电路的输出端1与驱动芯片的输入端1连接用于输出控制信号，输入调理电路的输出端2和驱动芯片的输入端2连接用于输出复位信号，所述驱动芯片输出端1连接外围输出电路的输入端用于输出控制信号给外围输出电路，所述外围输出电路信号输出端1、2、3分别对应与IGBT的发射极、集电极和门极连接。2.根据权利要求书1所述的一种IGBT控制驱动保护模块，其特征是：所述稳压源包括+10V和-10V电压输出端，稳压源+10V电压输出端与输入调理电路的电源输入端连接，稳压源+10V电压输出端分别与驱动芯片和外围输出电路的VCC端连接，稳压源-10V电压输出端分别与驱动芯片和外围输出电路的VEE端连接。3.根据权利要求书2所述的一种IGBT控制驱动保护模块，其特征是：所述驱动芯片采用光耦隔离器。4.根据权利要求3所述的一种IGBT控制驱动保护模块，其特征是：所述光耦隔离器的型号是HCPL-316J，HCPL-316J的VIN-接地，HCPL-316J的VIN+通过电阻1连接输入调理电路的输出端1，HCPL-316J的RESET芯片复位输入端连接输入调理电路的输出端2；HCPL-316J的VCC2和VC端...

【专利技术属性】
技术研发人员：季宁一，赵涛，徐宏健，张韬，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32