一种IGBT驱动控制隔离和电源隔离电路制造技术

本实用新型专利技术涉及IGBT驱动技术领域，尤其涉及一种IGBT驱动控制隔离和电源隔离电路，包括：与第一控制隔离电路电性连接的第一电源隔离电路，第一控制隔离电路包括与数字隔离器(U1)电性连接的光纤发送器(Z1)和光纤接收器(Z2)；数字隔离器(U1)第六引脚与三极管(Q1)的基极连接，三极管(Q1)分别与光纤发送器(Z1)和电阻(R1)连接；数字隔离器(U1)第七引脚与光纤接收器(Z2)和无感电容(CD1)连接。本实用新型专利技术有益效果在于：安全等级提升，发生重大故障时确保弱电控制回路与强电负载回路的安全隔离；电路供电分别由SPR01N

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT驱动控制隔离和电源隔离电路


[0001]本技术涉及IGBT驱动领域，尤其涉及一种IGBT驱动控制隔离和电源隔离电路。

技术介绍

[0002]在现代工业系统中，电力电子变流器被广泛应用于牵引机车，直流输电系统，工业自动化，航空系统，电动汽车，新能源发电等领域。IGBT等半导体开关器件是组成电力电子变流器的核心器件，尤其是较大功率的应用中IGBT占据了主导地位。
[0003]IGBT由于其开关频率高、工作稳定等优点逐步发展为大功率电力电子变流器的主要开关器件。
[0004]功率器件IGBT是牵引传动系统的核心部件，对其进行有效的状态监测和寿命评估对于牵引传动系统的可靠运行具有重要意义，在高铁列车系统中，牵引变流器是列车的核心动力部分，组成牵引变流器的主要器件IGBT受列车运行工况以及恶劣的运行环境的影响，容易老化失效，导致列车运行故障，因此，研究牵引变流器IGBT的运行可靠性对保证铁路安全、正常运营具有重要意义，同时也可以为铁路列车运维决策提供有力的参考。
[0005]IGBT驱动电路作为电力电子装置中重要的组成部分，其主要功能是将控制信号进行隔离传输和功率放大，高压大功率IGBT模块的工作状态直接影响电力电子装置的整机性能，而驱动电路直接决定着高压IGBT模块能否安全工作。
[0006]现有IGBT驱动电路中主要问题有：
[0007]1、MCU电压一般为3V3，而光纤收发器电压为5V，电平存在不匹配问题；
[0008]2、现有设计中单电信号驱动隔离控制过程中会出现PWM数据丢失、误动作等EMC问题；
[0009]3、现有设计中缺乏弱电控制回路与强电负载回路的安全隔离措施。

技术实现思路

[0010]为克服现有技术中存在的问题，本技术公开实施例提供了一种IGBT驱动控制隔离和电源隔离电路。所述技术方案如下：包括与第一控制隔离电路电性连接的第一电源隔离电路，第一控制隔离电路包括与数字隔离器U1电性连接的光纤发送器Z1和光纤接收器Z2；数字隔离器U1第六引脚与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极和发射极分别与光纤发送器Z1的第一和第二引脚连接，三极管Q1发射极串联电阻R1后连接5V电压；
[0011]数字隔离器U1第七引脚与光纤接收器Z2第四引脚连接，光纤接收器Z2 第三引脚分别连接无感电容CD1和5V电压。
[0012]第一电源隔离电路包括电源隔离芯片U3、无感电容CD4、电容C2、无感电容CD5和电容C3，电源隔离芯片U3第一和第二输入引脚并联电容C2和无感电容CD4后连接24V供电电源；电源隔离芯片U3第四和第六输出引脚并联无感电容CD5和电容C3后输出5V电压；
[0013]进一步的，还包括与第一电源隔离电路电性连接的第二控制隔离电路和第二电源
隔离电路，第二控制隔离电路包括与数字隔离器U4电性连接的光纤发送器Z3和光纤接收器Z4；数字隔离器U4第六引脚与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的集电极和发射极分别与光纤发送器Z3的第一和第二引脚连接；三极管Q2发射极串联电阻R2后连接5V电压；
[0014]数字隔离器U4第七引脚与光纤接收器Z4第四引脚连接，光纤接收器Z4 第三引脚分别连接无感电容CD6和5V电压。
[0015]进一步的，第二电源隔离电路包括电源隔离芯片U2、电容C1、无感电容 CD2、无感电容CD3，电源隔离芯片U2第一和第二引脚分别并联电容C1和无感电容CD2后连接24V供电电源；电源隔离芯片U2第六和第七引脚并联无感电容CD3后输出15V电压。
[0016]第二电源隔离电路输出15V电压，为下级驱动板提供电压，下级驱动板通过光纤传输线与光纤接收器Z1、光纤接收器Z3、光纤接收器Z2和光纤接收器 Z4连接。
[0017]光纤接收器Z2和光纤接收器Z4的第一和第四引脚短接，第二、第五和第八引脚接地；光纤发送器Z1和光纤发送器Z3第二引脚接地。
[0018]数字隔离器U1和数字隔离器U4第四和第五引脚接地。
[0019]进一步的，数字隔离器U1和数字隔离器U4型号为ADUM1201。
[0020]进一步的，电源隔离芯片U3型号为SPR01N
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05。
[0021]进一步的，电源隔离芯片U2型号为DPBW06F
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15。
[0022]本技术的有益效果是：
[0023]1、驱动控制电路安全等级提升，在发生重大故障的情况下确保弱电控制回路与强电负载回路的安全隔离。
[0024]2、控制器与下级驱动板按既定协议交互；交互及动作所需的电路供电分别由SPR01N
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05和DPBW06F
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15两个隔离电源芯片供电，还可以为数字隔离器、光纤收发器、三极管等提供所需的稳定电压，满足各电位需求、电平转换、驱动供能、实现安全隔离保护。
附图说明
[0025]图1为本技术IGBT驱动控制隔离电路图；
[0026]图2为本技术IGBT电源隔离电路图。
具体实施方式
[0027]现在结合附图对本技术做进一步详细的说明。
[0028]一种IGBT驱动控制隔离和电源隔离电路，参照图1，控制隔离电路中的两个ADUM1201数字隔离器的第一和第八引脚分别连接3V3和5V供电电压，两引脚需要同时上电才能保证ADUM1201两通道都能正常工作，如果有一个没有上电就会导致整个芯片无法正常工作；两个ADUM1201的第6引脚分别与三极管Q1和Q2连接，通过二个三极管放大驱动信号，三极管Q1和Q2分别连接两个HFBR
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1528光纤发送器，两个ADUM1201的第7引脚分别连接两个HFBR
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2528光纤接收器的第四引脚。
[0029]如图2为电源隔离电路，两个电源隔离电路分别采用芯片为SPR01N
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05和 DPBW06F
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15，SPR01N
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05输入端分别并联电容C2和无感电容CD4后与24V 外部供电源连接，SPR01N
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05输出端分别并联无感电容CD5和电容C3后输出 5V供电电压；DPBW06F
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15输入端分别并联电容C1和无感电容CD2后与24V 外部电源连接，DPBW06F
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15输出端并联无感电容
CD3后输出15V供电电压。
[0030]本技术工作原理如下：
[0031]MCU驱动控制PWM信号通过两个ADUM1201芯片的第二引脚后，经过电平转换与数字隔离后经驱动三极管BCX71H作用于两个光纤发送器 HFBR
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1528，将控制信号经二次隔离后转换为光信号经过单模光纤传导至下级驱动板，用于控制IGBT开关达到负载投切功能；同时IGBT的状态由下级驱动板通过光纤反馈至两个光纤接收器HFBR
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT驱动控制隔离和电源隔离电路，其特征在于：包括与第一控制隔离电路电性连接的第一电源隔离电路，所述第一控制隔离电路包括与数字隔离器U1电性连接的光纤发送器Z1和光纤接收器Z2；所述数字隔离器U1第六引脚与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1分别与所述光纤发送器Z1和电阻R1连接；所述数字隔离器U1第七引脚与所述光纤接收器Z2和无感电容CD1连接；所述第一电源隔离电路包括电源隔离芯片U3、无感电容CD4、电容C2、无感电容CD5和电容C3，所述电源隔离芯片U3输入端分别并联所述电容C2和所述无感电容CD4后连接电压输入端；所述电源隔离芯片U3输出端并联所述无感电容CD5和所述电容C3后为所述第一控制隔离电路输出电压。2.如权利要求1所述的IGBT驱动控制隔离和电源隔离电路，其特征在于：所述第一电源隔离电路还与第二控制隔离电路和第二电源隔离电路连接，所述第二控制隔离电路包括与数字隔离器U4电性连接的光纤发送器Z3和光纤接收器Z4；所述数字隔离器U4第六引脚与三极管Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕正文，李娜，曹双喜，
申请(专利权)人：江苏广义牵引技术研究所有限公司，
类型：新型
国别省市：