一种牵引机车驱动单元门极推挽电路制造技术

本实用新型专利技术涉及门极推免电路技术领域，尤其涉及一种牵引机车驱动单元门极推挽电路，包括与可编程逻辑器U1电性连接的缓冲器D1和门极推挽电路，可编程逻辑器U1将接收到的上级PWM驱动信号处理后发送给缓冲器D1，经缓冲器D1转换处理后PWM驱动信号分为开信号和关信号，再传输至门极推挽电路，门极推挽电路与IGBT连接。本实用新型专利技术解决不同型号IGBT对于开通与关断的时效的不同需求，可适用多种IGBT组合应用。合应用。合应用。

【技术实现步骤摘要】
一种牵引机车驱动单元门极推挽电路


[0001]本技术涉及门极推免电路
，尤其涉及一种牵引机车驱动单元门极推挽电路。

技术介绍

[0002]IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由MOSFET(绝缘栅型场效应管)和BJT(双极型晶体管)组成的复合半导体器件。虽然IGBT有电流拖尾的缺点，但是由于它同时具备了MOSFET的优点和BJT的优点，因此常被用于高电压大电流并且需要高速开通和关断等环境。IGBT在大容量变流系统中的应用范围相当广泛，是国际上公认IGBT为电力电子器件中最具有代表性的产品之一。
[0003]IGBT驱动器的基础功能是将上位机发出的控制信号，经隔离升压等方法将其转化为可直接作用于IGBT门极的正反偏驱动电压，以此来达到控制IGBT开通和关断的目的。一般来说，将同一种IGBT驱动器用于不同型号的IGBT模块，那么IGBT器件所处的工作状态也不相同。这对IGBT器件的影响极其巨大，特别是IGBT器件构成的系统还要经常的运作于高电压大电流环境中，加之回路中的杂散电感或者IGBT本身就已经工作在电感负载的回路中，这时IGBT的开通和关断都会产生极大的电流和电压尖峰。因为与IGBT不匹配的驱动器可能导致上面所说的问题，所以国内外的设计者们和电力电子器件的厂商都制造了与特定IGBT器件所匹配的专用的驱动器。但是正因为这样，这些驱动器都是只针对自家公司产品的，他们的参数及特点各不相同，所以这些驱动器并不能通用，特别是对于驱动保护措施功能方面。
[0004]HXD3B型电力机车在国内外保有量较大，该车配有的变流器模块作为牵引系统核心单元，其故障维护及维修程中涉及功率半导体元件IGBT及核心控制元件GDU(Gate Drive Unit，门极驱动单元，后简称GDU)的检修更换。大多数GDU(含西门子和阿尔斯通的)都是全模拟电路配置，该模式决定其单一用途，即GDU与IGBT成一一对应关系，只能控制指定型号指定品牌的IGBT，该系HXD3B车辆为庞巴迪牵引，其GDU虽然采用数字式驱动且具有一定的通用性(可用于不同模块中)，但使用单位仅能刷新有限的集中配置，用于同车的不同位置，仍然不能自行更换IGBT。因其原厂的垄断供应，在模块维修时，如果将模块发回原厂修，成本高、周期长。如果机务段委外修或自主修，因GDU的限制都避免不了原厂的限制及面临以上弊端。
[0005]基于此现实情况，需要设计一种通用性IGBT驱动电路，在功能上能够完全替代同款庞巴迪系列产品；性能上要高于该进口产品，真正实现了该部件的国产化替代。

技术实现思路

[0006]为克服相关技术中存在的问题，本技术公开实施例提供了一种牵引机车驱动单元门极推挽电路。所述技术方案如下：
[0007]一种牵引机车驱动单元门极推挽电路，包括：与可编程逻辑器U1电性连接的缓冲
器D1和门极推挽电路，可编程逻辑器U1接收上一级PWM驱动信号并对PWM驱动信号进行处理，经过死区延时处理后将单路的PWM驱动信号分为开信号和关信号，经缓冲器D1电平转换处理后通过门极推挽电路连接后与外部IGBT的门极连接；其中，开信号又分为开通信号和开通中断；关信号分为关断信号和关断中断；
[0008]门极推挽电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R6、电阻R8、电阻R10、电阻R11、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、门极电阻RG4、门极电阻RG5、门极电阻RG7、门极电阻RG9、门极电阻RG12、门极电阻RG13、三极管V1、三极管V4、三极管V5、三极管V8、稳压二极管V3、稳压二极管V6、MOS管V2和MOS管V7，缓冲器D1的十六引脚与稳压二极管V3和电阻R3串联后上端与电阻R1和三极管V1的基极连接，电阻R15的上端与外接15V电源以及三极管V1的发射极连接，三极管V1的发射极和集电极并联电阻R2和MOS管V2的源极和栅极，门极电阻R4、R5、R7并联后一端与MOS管V2漏极连接，另一端与外部IGBT门极连接；
[0009]缓冲器D1的第十五引脚串联电阻R6后分别与电阻R8的上端和三极管V4的基极连接，电阻R8的下端接地并与三极管V4的发射极连接；三极管V4的集电极与三极管V1的集电极连接。
[0010]进一步的，缓冲器D1的第十四引脚分别串联电阻R10和R11，电阻R10上端外接5V电压，电阻R11分别连接电阻R14和三极管V5的基极；
[0011]缓冲器D1的第十三引脚依次串联稳压二极管V6和电阻R15后与电阻R17的上端和三极管V8的基极连接，电阻R17的下端分别与电阻R14的下端、三极管V8的发射极连接，三极管V8的发射极和集电极并联电阻R16和MOS管V7的源极和栅极，门极电阻R9、R12和R13并联后一端与MOS管V7漏极连接，另一端与外部IGBT门极连接。
[0012]本技术的有益效果是：
[0013]1、开通信号与关断信号分离控制，解决不同型号IGBT对开通和关断的时效的不同需求，可适用多种IGBT组合应用；
[0014]2、IGBT开关过程中的中断信号控制电路，故障即时置位保护，避免减少各级推动过程延时对IGBT的损耗。
附图说明
[0015]图1为本技术一种牵引机车驱动单元门极推挽电路电路图。
具体实施方式
[0016]现在结合附图对本技术做进一步详细的说明。
[0017]一种牵引机车驱动单元门极推挽电路，参照图1，可编程逻辑器U1电性连接的缓冲器D1和门极推挽电路，可编程逻辑器U1将接收到的上级PWM驱动信号，经过死区延时处理后将单路PWM驱动信号分为开信号和关信号，并传输至缓冲器D1，缓冲器D1经过电平转换将PWM驱动信号中的高电平3V3转为5V，并通过13
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16引脚与门极推挽电路连接，从而控制外部IGBT的通断。
[0018]外部PWM驱动信号为周期性高低电压信号，高电压代表开，低电压代表关，门极推挽电路由多个三极管、二极管、MOS管、电阻和门极电阻电性连接。
[0019]本技术可编程逻辑器U1芯片型号为EPM240，缓冲器D1型号为74ACT245，三极
管V1、V4、V5、V8型号为BCX71H；稳压二极管V3、V6型号为BZX84C12；MOS管V2采用BSP170；MOS管V7采用PHT6NQ10T；电阻R1＝1KΩ、R2＝4.7KΩ、R3＝220Ω、R6＝560Ω、R8＝220Ω、R10＝3.9KΩ、R11＝470Ω、R14＝3.3KΩ、R15＝330Ω、R16＝2.2KΩ、R17＝1KΩ；RG4＝RG5＝RG7＝3.3Ω，RG9＝RG12＝RG13＝4.7Ω；
[0020]本技术工作原理如下：外部PWM驱动信号经过EPM240芯片加一定死区延时处理后分为开信号和关信号；PWM驱动信号电压为3V3，经过74ACT245电平转换后为5V；
[0021]开信号又分为开通信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种牵引机车驱动单元门极推挽电路，其特征在于：包括与可编程逻辑器(U1)电性连接的缓冲器(D1)和门极推挽电路，所述可编程逻辑器(U1)将接收上一级PWM驱动信号，经过死区延时处理后将单路的所述PWM驱动信号分为开信号和关信号，并传输至所述缓冲器(D1)，经所述缓冲器(D1)电平转换后再通过所述门极推挽电路控制外部IGBT通断。2.如权利要求1所述的牵引机车驱动单元门极推挽电路，其特征在于，所述门极推挽电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R6、电阻R8、电阻R10、电阻R11、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、门极电阻RG4、门极电阻RG5、门极电阻RG7、门极电阻RG9、门极电阻RG12、门极电阻RG13、三极管V1、三极管V4、三极管V5、三极管V8、稳压二极管V3、稳压二极管V6、MOS管V2和MOS管V7，所述缓冲器(D1)的第十六引脚与所述稳压二极管V3、所述电阻R3串联后分别与所述电阻R1和所述三极管V1连接，所述三极管V1发射极和集电极与所述电阻R2和所述MOS管V2并联，所述门极电阻RG4、所述门极电阻RG5和所述门极电阻RG7并联后一端与所述MOS管...

【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：