IGBT模块驱动及保护电路制造技术

本发明专利技术公开了一种IGBT模块驱动及保护电路，包括隔离驱动电路和辅助电源电路；隔离驱动电路包括微处理器、隔离驱动芯片U1、驱动电流放大电路、IGBT和IGBT的集电极和发射极的检测电路；隔离驱动芯片U1分别与微处理器、驱动电流放大电路、IGBT和IGBT的集电极和发射极的检测电路电连接；辅助电源电路包括电源管理集成芯片U3、欠压保护电路、MOS管Q4、MOS管Q5、变压器T1、电压整流电路和输出滤波电路；变压器T1有三个绕组，分别为原边绕组N1、原边绕组N2和副边绕组P1；电源管理集成芯片U3分别与欠压保护电路、MOS管Q4和MOS管Q5连接，MOS管Q4与原边绕组N1连接，MOS管Q5与原边绕组N2连接，副边绕组P1分别与电压整流电路和输出滤波电路连接。本发明专利技术可靠性高，设计简洁。设计简洁。设计简洁。

【技术实现步骤摘要】
IGBT模块驱动及保护电路


[0001]本专利技术属于汽车电机控制系统
，具体涉及一种IGBT模块驱动及保护电路。

技术介绍

[0002]电机控制器作为电动汽车的核心部件，为整车提供驱动力。IGBT（绝缘栅双极型简体管）作为电机控制器的核心元器件，其扮演着非常重要的角色。由于IGBT的驱动电路的性能和可靠性的好坏会直接影响到电动汽车的性能和可靠性。因此，如何设计出高性能、高可靠的IGBT驱动电路尤为重要。
[0003]现有IGBT的驱动主要分为两种，一种是直接驱动，另一种是隔离驱动。由于在电动车上的工作电压高，电流大。而驱动IGBT主要是通过PWM（脉冲宽度调制）方式实现，而PWM属于弱信号系统，为了安全和减小高压电路部分对弱信号电路的干扰，两者之间需进行电气上的隔离。因此，隔离驱动电路体现了更高的可靠性和安全性。
[0004]目前电机控制器的驱动电路一般采用辅助电源和驱动芯片组合，辅助电源一般采用比较常规的反激拓扑结构，驱动部分一般为最小基础电路，这种驱动电路虽能满足使用要求，但仍存在设计复杂，器件多，且性能欠佳的问题，且在成本上亦无优势可言。
[0005]因此，有必要开发一种IGBT模块驱动及保护电路。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种可靠性高，设计简洁的IGBT模块驱动及保护电路。
[0007]本专利技术所述的一种IGBT模块驱动及保护电路，包括隔离驱动电路和辅助电源电路；所述隔离驱动电路包括微处理器、隔离驱动芯片U1、驱动电流放大电路、IGBT和IGBT的集电极和发射极的检测电路；所述隔离驱动芯片U1分别与微处理器、驱动电流放大电路、IGBT和IGBT的集电极和发射极的检测电路电连接；所述IGBT还与驱动电流放大电路电连接；所述隔离驱动电路通过隔离驱动芯片U1驱动波形进行隔离传输，再经过驱动电流放大电路对驱动功率放大，对IGBT的栅极进行驱动；所述辅助电源电路包括电源管理集成芯片U3、欠压保护电路、MOS管Q4、MOS管Q5、变压器T1、电压整流电路和输出滤波电路；所述变压器T1有三个绕组，分别为原边绕组N1、原边绕组N2和副边绕组P1；所述电源管理集成芯片U3分别与欠压保护电路、MOS管Q4和MOS管Q5连接，MOS管Q4与原边绕组N1连接，MOS管Q5与原边绕组N2连接，副边绕组P1分别与电压整流电路和输出滤波电路连接；所述辅助电源电路用于对隔离驱动芯片U1供电，电源的原、副边通过变压器T1隔离。
[0008]可选地，所述驱动电流放大电路包括电阻R4、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R14、电阻R15、三极管Q1和三极管Q3；所述电阻R4、电阻R7、电阻R9和电阻R11并联，且电阻R4、电阻R7、电阻R9和电阻R11
的一连接点与IGBT的栅极连接，电阻R4、电阻R7、电阻R9和电阻R11的另一连接点与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端经电阻R10与隔离驱动芯片U1连接，电阻R8的另一端还经电阻R12与隔离驱动芯片U1连接；所述三极管Q1和三极管Q3组成甲乙类推挽互补电路，三极管Q1为NPN型三极管，三极管Q3为PNP型三极管，两个三极管的基极直接连接，三极管Q1的发射极和三极管Q3的发射极相连，三极管Q1的集电极接电源VCC2，电阻R14和电阻R15并联，且电阻R14和电阻R15的一连接点与隔离驱动芯片U1连接，电阻R14和电阻R15的另一连接点与三极管Q3的集电极连接。
[0009]可选地，所述IGBT的集电极和发射极检测电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1，所述电阻R2的一端经电阻R3与隔离驱动芯片U1连接，电阻R2的另一端与隔离驱动芯片U1连接；二极管D3的1脚经电容C1与电阻R2和电阻R3的连接点连接，二极管D3的2脚与隔离驱动芯片U1连接，二极管D3的3脚依次经电阻R1、二极管D1、二极管D2后接HV。
[0010]可选地，所述欠压保护电路包括电阻R17、电阻R23、电阻R28、稳压管Z2和电容C23；所述电阻R28、稳压管Z2和电容C23并联，且电阻R28、稳压管Z2和电容C23的一连接点接地，电阻R28、稳压管Z2和电容C23的另一连接点依次经电阻R23、电阻R17后接VCC1。
[0011]可选地，所述隔离驱动电路还包括反相器U2，反相器U2的输入端与微处理器连接，反相器U2的输出端与隔离驱动芯片U1连接，当微处理输出PWM波时，隔离驱动芯片U1的8脚为低电平，隔离驱动芯片U1的7脚和8脚内部之间的二极管导通，隔离驱动芯片U1的11脚输出为高电平；当微处理输出为低电平时，隔离驱动芯片U1的8脚为高电平，隔离驱动芯片U1的7脚和8脚内部之间的二极管截止，隔离驱动芯片U1的11脚输出为低电平。
[0012]可选地，所述辅助电源电路还包括环路补偿电路，该环路补偿电路包括电阻R30和电容C26，电阻R30和电容C26并联，且电阻R30和电容C26的一连接点接地，电阻R30和电容C26的另一连接点与电源管理集成芯片U3连接。
[0013]可选地，所述辅助电源电路还包括电阻R19、电阻R20、电阻R24、电阻R29、电阻R26和电阻R33，电阻R19和电阻R20为限流电阻，电阻R19的一端与电源管理集成芯片U3连接，电阻R19的另一端与变压器T1连接，电阻R20的一端与电源管理集成芯片U3连接，电阻R20的另一端与变压器T1连接；电阻R24和电阻R29为驱动电阻，电阻R24的一端与MOS管Q4连接，电阻R24的另一端与电源管理集成芯片U3连接，电阻R29的一端与MOS管Q5连接，电阻R29的另一端与电源管理集成芯片U3连接；电阻R26和电阻R33为放电电阻，电阻R26的两端分别与MOS管Q4的源极和栅极连接，电阻R33的两端分别与MOS管Q5的源极和栅极连接。
[0014]可选地，所述电压整流电路包括二极管D5、二极管D6和二极管D7，二极管D5的正极接VEE2，二极管D5的负极与副边绕组P1的一端连接，副边绕组P1的另一端依次经二极管D6和二极管D7接VCC2。
[0015]可选地，所述辅助电源电路还包括电容C7和电容C8，电容C7和电容C8为隔直电容，电容C7和电容C8相并联，电容C7和电容C8的一连接点与二极管D5的负极连接，电容C7和电容C8的另一连接点与二极管D6的负极连接。
[0016]可选地，所述输出滤波电路包括电容C9
‑
电容C19，其中，电容C9
‑
电容C14相并联，电容C9
‑
电容C14的一连接点接VEE2，电容C9
‑
电容C14的另一连接点接VE，为
‑
8V的输出滤波电容；电容C15
‑
电容C19相并联，电容C15
‑
电容C19的一连接点接VE，电容C15
‑
电容C19的另一连接点接VCC2,为+15V输出滤波电容。
[0017]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT模块驱动及保护电路，其特征在于：包括隔离驱动电路和辅助电源电路；所述隔离驱动电路包括微处理器、隔离驱动芯片U1、驱动电流放大电路、IGBT和IGBT的集电极和发射极的检测电路；所述隔离驱动芯片U1分别与微处理器、驱动电流放大电路、IGBT和IGBT的集电极和发射极的检测电路电连接；所述IGBT还与驱动电流放大电路电连接；所述隔离驱动电路通过隔离驱动芯片U1驱动波形进行隔离传输，再经过驱动电流放大电路对驱动功率放大，对IGBT的栅极进行驱动；所述辅助电源电路包括电源管理集成芯片U3、欠压保护电路、MOS管Q4、MOS管Q5、变压器T1、电压整流电路和输出滤波电路；所述变压器T1有三个绕组，分别为原边绕组N1、原边绕组N2和副边绕组P1；所述电源管理集成芯片U3分别与欠压保护电路、MOS管Q4和MOS管Q5连接，MOS管Q4与原边绕组N1连接，MOS管Q5与原边绕组N2连接，副边绕组P1分别与电压整流电路和输出滤波电路连接；所述辅助电源电路用于对隔离驱动芯片U1供电，电源的原、副边通过变压器T1隔离。2.根据权利要求1所述的IGBT模块驱动及保护电路，其特征在于：所述驱动电流放大电路包括电阻R4、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R14、电阻R15、三极管Q1和三极管Q3；所述电阻R4、电阻R7、电阻R9和电阻R11并联，且电阻R4、电阻R7、电阻R9和电阻R11的一连接点与IGBT的栅极连接，电阻R4、电阻R7、电阻R9和电阻R11的另一连接点与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端经电阻R10与隔离驱动芯片U1连接，电阻R8的另一端还经电阻R12与隔离驱动芯片U1连接；所述三极管Q1和三极管Q3组成甲乙类推挽互补电路，三极管Q1为NPN型三极管，三极管Q3为PNP型三极管，两个三极管的基极直接连接，三极管Q1的发射极和三极管Q3的发射极相连，三极管Q1的集电极接电源VCC2，电阻R14和电阻R15并联，且电阻R14和电阻R15的一连接点与隔离驱动芯片U1连接，电阻R14和电阻R15的另一连接点与三极管Q3的集电极连接。3.根据权利要求2所述的IGBT模块驱动及保护电路，其特征在于：所述IGBT的集电极和发射极检测电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1，所述电阻R2的一端经电阻R3与隔离驱动芯片U1连接，电阻R2的另一端与隔离驱动芯片U1连接；二极管D3的1脚经电容C1与电阻R2和电阻R3的连接点连接，二极管D3的2脚与隔离驱动芯片U1连接，二极管D3的3脚依次经电阻R1、二极管D1、二极管D2后接HV。4.根据权利要求1至3任一所述的IGBT模块驱动及保护电路，其特征在于：所述隔离驱动电路还包括反相器U2，反相器U2的输入端与微处理器连接，反相器U2的输出端与隔离驱动芯片U1连接，当微处理输出PWM波时，隔离驱动芯片U1的8脚为低电平，隔离驱动芯片U1的7脚和8脚内部之间的二极管导通，隔离驱动芯片U1的11脚输出为高电平；当微处理输出为...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪扬，朱天宇，周安健，周洪波，
申请(专利权)人：重庆长安新能源汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：