一种高速功率半导体器件光纤驱动电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高速功率半导体器件光纤驱动电路，其特征在于，包括光纤发射器以及光纤接收器；驱动信号输出端经由RC滤波电路以及反相器连接光纤发射器的输入端；光纤发射器的输出端经由光纤线连接光纤接收器的输入端；光纤接收器的输出端与反向及功率放大电路的输入端相连，反向及功率放大电路的输出端与驱动和保护电路的输入端相连，驱动和保护电路的输出端连接待驱动的高速功率半导体器件。本实用新型专利技术逆变控制更加稳定、可靠，其主要优点是：高电压电气隔离、超高频和超高压抗干扰能、光纤线传导延时小、光纤线路长度不受限制。光纤线路长度不受限制。光纤线路长度不受限制。

【技术实现步骤摘要】
一种高速功率半导体器件光纤驱动电路


[0001]本技术涉及一种高速功率半导体器件的光纤驱动电路，主要是针对大功率IGBT模块和超高速的SiC
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IGBT模块的光纤驱动，属于中高频变频驱动
，主要应用在大功率中频感应加热电源和超高频感应加热电源的逆变驱动中。

技术介绍

[0002]自第二代半导体功率器件MOSFET及IGBT问世以来，电压控制型电力电子器件，特别是IGBT正经历一个飞速发展的过程。IGBT单模块器件的电压越做越高，电流越做越大。同时，与之配套的驱动器件也得到了迅速发展。随着器件应用领域越来越广，电源设备变换功率越来越大，电磁干扰也相应增强。为此必须提高控制板的抗干扰能力，提高驱动耐压等级。于是，光纤的使用也就成为了必然。
[0003]目前，大多数感应加热电源的逆变驱动还是采用常规的光耦隔离或变压器隔离，信号传输长度受到大大的限制，一般都需要将控制板与驱动电路尽量设计在靠近功率管附近。逆变的电压较高或频率较高时，控制板易受到电磁干扰，导致驱动信号误动作，容易损坏功率器件，大大降低设备的可靠性。一般700kW以内中频电源、逆变电压1000V以内、高频200kHz以内或高频功率100kW以内，采用光耦隔离和变压器隔离即可满足使用要求。但在功率更大、电压更高、频率更高的应用场合，电磁干扰越来越强，光耦隔离和变压器隔离无法满足要求。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是：专门针对具有较强电磁干扰的高频高压逆变场合设计开发一种光纤隔离驱动电路。
[0005]为了达到上述目的，本技术的技术方案是提供了一种高速功率半导体器件光纤驱动电路，其特征在于，包括光纤发射器以及光纤接收器；驱动信号输出端经由RC滤波电路以及反相器连接光纤发射器的输入端；光纤发射器的输出端经由光纤线连接光纤接收器的输入端；光纤接收器的输出端与反向及功率放大电路的输入端相连，反向及功率放大电路的输出端与驱动和保护电路的输入端相连，驱动和保护电路的输出端连接待驱动的高速功率半导体器件。
[0006]优选地，在反相器的输出端与光纤发射器的输入端之间连接有电阻R9。
[0007]优选地，所述光纤发射器为光纤发射器HFBR
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1521；所述光纤接收器为光纤接收器HFBR
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2521。
[0008]优选地，所述反向及功率放大电路包括电阻R1，电阻R1的一端连接电压源VCCI、电容C1的一端以及电容C2的一端，电阻R1的另一端连接光纤发射器HFBR
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1521的PR端口、光纤发射器HFBR
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1521的V0端口、电容C4的一端、电阻R3的一端、电容C3的一端以及电容C6的一端；电容C1的另一端接地，电容C2的另一端接地；电容C4的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接开关管Q2的基极；在开关管Q2的基极与发射极之间跨接电阻R5；开关管Q2
的发射极还连接电容C5的一端、电压源VPI以及电阻R7的一端；开关管Q2的集电极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接二极管D2的阴极、开关管Q1的集电极、电阻R7的另一端、开关管Q3的基极以及开关管Q4的基极；二极管D2的阳极连接电阻R3的另一端以及二极管D1的阴极；开关管Q1的基极经由电阻R2连接电容C3的另一端；电容C6的另一端、二极管D1的阳极、开关管Q1的发射极接地；开关管Q3的集电极连接电压源VPI，开关管Q3的发射极连接开关管Q4的发射极，开关管Q4的集电极接地；开关管Q3的发射极以及开关管Q4的发射极同时连接所述驱动和保护电路的输入。
[0009]优选地，所述驱动和保护电路经过接线端子连接到所述待驱动的高速功率半导体器件。
[0010]本技术在光纤发射器端和光纤接收器端都设计了抗干扰性能较强的信号传送电路，保证逆变控制更加稳定、可靠，其主要优点是：高电压电气隔离、超高频和超高压抗干扰能、光纤线传导延时小、光纤线路长度不受限制。与现有技术方案相比，本技术的创新之处在于：
[0011]1、采用高速的光纤接收器和发射器
[0012]本技术是针对大功率、高压、超高频的感应加热电源逆变应用场合设计的，采用使用频率在1MHz以上的高速光纤接收器和发射器，满足具有较强电磁干扰的场合使用要求。
[0013]2、采用光纤线进行信号传输
[0014]本技术设计的逆变驱动信号采用光纤线传输，光纤具备速度快、抗电磁干扰能力强、线路长度和布线方式受限制小的优势，可以将控制板设计在距离干扰源较远的独立柜子中，仅通过光纤线传导信号，完全隔离电磁干扰源，大大提高控制的可靠性和设备的稳定性。
[0015]3、设计抗电磁干扰的发射和接收信号电路
[0016]本技术设计在光纤发射器前和光纤接收器后都有抗电磁干扰能力较强的信号传输电路，可有效防止光纤发射器和接收器误动作，提高电路的可靠性。
附图说明
[0017]图1为实施例中公开的一种高速功率半导体器件光纤驱动电路的电路图。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
[0019]目前，大部分光纤收发器均使用Agilen公司的几种产品型号，具体如表1(表中所列数据均为O～70℃使用条件，特殊标注除外)所列。
[0020]表1几种光纤收发器参数
[0021][0022]一般情况下，HFBR
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1522、HFBR
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2522使用较多，因此，本实施例公开的一种高速功率半导体器件光纤驱动电路基于光纤发射器HFBR
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1521以及光纤接收器HFBR
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2521，其具体电路如图1所示：
[0023]驱动信号Pul1经过由电阻R8以及电容C7并联组成的RC滤波电路后，经过反相器PDV1(型号为：74LS06)将信号反相，然后经由电阻R9输入到光纤发射器HFBR
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1521。光纤发射器HFBR
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1521将电信号转换为光信号，该光信号经过光纤线Fibre1传输到驱动板上的光纤接收器HFBR
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2521，将光信号转换成电信号，经过V0端口输出。光纤接收器HFBR
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2521输出的电信号经过一个反向及功率放大电路后输出驱动信号mPul1。
[0024]反向及功率放大电路包括电阻R1，电阻R1的一端连接电压源VCCI、电容C1的一端以及电容C2的一端，电阻R1的另一端连接光纤发射器HFBR
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1521的PR端口、光纤发射器HFBR
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1521的V0端口、电容C4的一端、电阻R3的一端、电容C3的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速功率半导体器件光纤驱动电路，其特征在于，包括光纤发射器以及光纤接收器；驱动信号输出端经由RC滤波电路以及反相器连接光纤发射器的输入端；光纤发射器的输出端经由光纤线连接光纤接收器的输入端；光纤接收器的输出端与反向及功率放大电路的输入端相连，反向及功率放大电路的输出端与驱动和保护电路的输入端相连，驱动和保护电路的输出端连接待驱动的高速功率半导体器件。2.如权利要求1所述的一种高速功率半导体器件光纤驱动电路，其特征在于，在反相器的输出端与光纤发射器的输入端之间连接有电阻R9。3.如权利要求1所述的一种高速功率半导体器件光纤驱动电路，其特征在于，所述光纤发射器为光纤发射器HFBR
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1521；所述光纤接收器为光纤接收器HFBR
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2521。4.如权利要求3所述的一种高速功率半导体器件光纤驱动电路，其特征在于，所述反向及功率放大电路包括电阻R1，电阻R1的一端连接电压源VCCI、电容C1的一端以及电容C2的一端，电阻R1的另一端连接光纤发射器HFBR
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1521的PR端口、光纤发射器HFBR

【专利技术属性】
技术研发人员：黄德华，唐怡康，李南坤，
申请(专利权)人：上海巴玛克电气技术有限公司，
类型：新型
国别省市：