一种双路输出的IGBT驱动模块及其电路板制造技术

本实用新型专利技术涉及一种双路输出的IGBT驱动模块及其电路板。双路输出的IGBT驱动模块包括两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片、逻辑控制电路、DC/DC供电单元和两个功率放大单元，外部输入连接逻辑控制电路，逻辑控制电路输出分别连接两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片，每个门极驱动光耦ACPL-332J芯片连接一个功率放大单元。一种双路输出的IGBT驱动模块电路板，还包括如上所述的一种双路输出的IGBT驱动模块，该驱动模块印制在电路板PCB上。本实用新型专利技术集成了全面的IGBT保护功能，具有结构简单，体积小巧，电气性能安全，价格低廉的特点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种双路输出的IGBT驱动模块及其电路板。
技术介绍
在电力电子系统中，除了功率模块，另外一个关键部件就是IGBT驱动电路，它是模块和数字芯片DSP之间非常重要的接口电路，其功能就是将来自DSP的信号转换成具有足够功率的驱动信号，来保证IGBT安全的开通与关断，而且为DSP和模块之间提供电气隔离，为了在系统出现故障时IGBT得到正确和有效的保护，驱动电路还要提供相应的保护功倉泛。IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。由于绝缘栅双极晶体管具有较高的电流容量、电压控制，导通损耗小等特性。近年来在各种功率变换器中应用广泛。IGBT的安全工作区和开关特性随驱动电路的改变而变化，为了保证IGBT可靠工作，驱动保护电路至关重要。对驱动电路的技术要求是:驱动能力强；输入输出延迟时间短；双电源供电，提供可靠关断；输入输出电气隔离强度高；可靠的过载过流保护。目前，生产驱动与保护功能一体的IGBT专用的驱动模块的主要代表有西门康的SKH系列。CONCEPT生产的2SD系列。它们所共有的一些技术特点:双路脉冲互锁功能；抑制窄脉冲功能；死区时间设定功能。驱动信号的变压器隔离传输方式。但变压器隔离的隔离电压较高，延迟较小，但体积较大，价格昂贵。
技术实现思路
本技术的目的在于为解决以上不足，提供一种体积小、电路构成简单的双路输出的IGBT驱动模块及其电路板。本技术所采用的技术如下:一种双路输出的IGBT驱动模块，包括两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片、逻辑控制电路、DC/DC供电单元和两个功率放大单元，外部输入连接逻辑控制电路，逻辑控制电路输出分别连接两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片，每个门极驱动光耦ACPL-332J芯片连接一个功率放大单元，两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片、逻辑控制电路和两个功率放大单元均连接DC/DC供电单元。本技术还具有如下特征:1、一种双路输出的IGBT驱动模块电路板，还包括如上所述的一种双路输出的IGBT驱动模块，该驱动模块印制在电路板PCB上，DC/DC供电单元位于该驱动模块的中间，两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片分别位于DC/DC供电单元的上下两侧，逻辑控制电路位于DC/DC供电单元的原边侧，两个功率放大单元位于DC/DC供电单元的副边侧。2、所述的两路功率放大单元之间的电路板PCB上开有U型槽。本技术的有益效果在于利用ACPL-332J芯片的光耦传输体积小优点，摈弃了体积大、造价昂贵的信号传输变压器。集成了全面的IGBT保护功能，简化了外围电路设计。缩小了电路板的面积。因此本驱动模块具有技术成熟，结构简单，体积小巧，电气性能安全，价格低廉的特点。附图说明图1是门极驱动光耦ACPL-332J芯片的内部原理框图；图2是门极驱动光耦ACPL-332J芯片的外部引脚图；图3是驱动模块原理框图；图4是驱动模块电路板结构图；图5是驱动电路工作和保护原理图；图6是电压转换电路原理图；图7是DC/DC供电单元原理图；图8是PWM互锁电路图。具体实施方式以下结合附图对举例本技术作进一步的说明:实施例1:如图3所示，一种双路输出的IGBT驱动模块，包括两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片1-1.1-2、逻辑控制电路2、DC/DC供电单元3和两个功率放大单元4-1.4-2，外部输入连接逻辑控制电路2，逻辑控制电路2输出分别连接两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片1-1.1-2，每个门极驱动光耦ACPL-332J芯片连接一个功率放大单元，两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片1-1.1_2、逻辑控制电路2和两个功率放大单元4-1.4_2均连接DC/DC供电单元3。实施例2:如图4所示，一种双路输出的IGBT驱动模块电路板，还包括如上所述的一种双路输出的IGBT驱动模块，该驱动模块印制在电路板PCB上，电路板上的布局为DC/DC供电单元3位于该驱动模块的中间，两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片1-1.1-2分别位于DC/DC供电单元3的上下两侧，逻辑控制电路2位于DC/DC供电单元3的原边侧，两个功率放大单元4-1.4-2位于DC/DC供电单元3的副边侧。所述的两路功率放大单元之间的电路板PCB上开有U型槽5。实施例3:结合图1和图2，本技术采用的门极驱动光耦ACPL-332J，选择光耦作为门极驱动器时，最关键的参数是其所能提供的最小的Iffl(高电平输出电流)和ItJ低电平输出电流)，尤其是最小的1% ;其次是它的传输延迟和共模抑制能力。信号隔离的功能很大程度上取决于输入与输出之间的耦合电容和监测电路的设计，一般使用共模抑制这个参数来定义和量化信号隔离的能力。对高速门极驱动器要求为< 0.8 μ S，tPHL ≤ 0.8 μ S，共模抑制能力为:CMR≥IOkV/μ s，Vcm= IkV0 ACPL-332J能满足这些要求，其相关参数峰值输出电流最大为2.5A，最小为2.0A ;传输延迟最大为250ms，脉宽失真最大为100ns;在VCT=1500V时，共模抑制能力最小为15kV/ μ S。结合图1-图2，两路输入信号首先进入逻辑控制部分经施密特电路整形，然后进入逻辑控制电路完成逻辑互锁，产生死区时间后进入两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片，最后经功率放大部分驱动IGBT。逻辑控制电路还可以完成两路信号的单独控制或者半桥模式控制。故障信号通过两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片向控制电路发送故障信号。布局特征是DC/DC供电单元的中的变压器位于驱动模块的中间，两片两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片位于变压器的两侧。逻辑处理电路位于变压器的原边侧，功率放大电路位于变压器的副边侧。在两路功率放大电路中的电路板打长条孔，在变压器的原边与副边之间打长条孔，即在两路功率放大部分之间的电路板(PCB)上开的U型槽。图5所示为在实际工作中所设计的逆变器驱动部分电路。系统正常工作时，Vtot受光耦驱动电流的控制，ACPL-332J原边典型的驱动电流为8-12mA，同时检测IGBT的Vra值。此时。Fault脚输出高电平；如果有短路或者很大的电流流过IGBT的情况，IGBT就会进入欠饱和模式，Vra电压迅速上升。当DESAT脚检测到Vce电压值高于6.5V时，Vtm逐渐变为低电平，开始软关断IGBT，以防止di/dt导致的高压；同时，触发光耦内部的反馈通道，使Fault输出拉低，通知DSP封锁PWM输出。IGBT关断期间，C29放电，故障监测电路置为无效，以避免产生错误的故障信号。一旦监测到故障状态，Vtot禁用5 μ S，在禁用期间，忽略所有输入的驱动信号，使驱动能彻底地软关断IGBT，禁用时间过了之后，原边输入驱动信号再次变为高电平，使故障监测电路重新有效。欠饱和监测和过电流保护:IGBT的欠饱和源于两个方面:一是驱动器的性能差，导致门极驱动信号功率不足；二是驱动电源的功率不足。在ACPL-332J中采用的故障监测策略是监测IGBT的饱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双路输出的IGBT驱动模块，包括两个门极驱动光耦ACPL?332J芯片、逻辑控制电路、DC/DC供电单元和两个功率放大单元，其特征在于：外部输入连接逻辑控制电路，逻辑控制电路输出分别连接两个门极驱动光耦ACPL?332J芯片，每个门极驱动光耦ACPL?332J芯片连接一个功率放大单元，两个门极驱动光耦ACPL?332J芯片、逻辑控制电路和两个功率放大单元均连接DC/DC供电单元。

【技术特征摘要】
1.一种双路输出的IGBT驱动模块，包括两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片、逻辑控制电路、DC/DC供电单元和两个功率放大单元，其特征在于:外部输入连接逻辑控制电路，逻辑控制电路输出分别连接两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片，每个门极驱动光耦ACPL-332J芯片连接一个功率放大单元，两个门极驱动光耦ACPL-332J芯片、逻辑控制电路和两个功率放大单元均连接DC/DC供电单元。2.一种双路输出的IGBT驱动模块电路板，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：周家琪，刘志强，何秀成，张哲，
申请(专利权)人：哈尔滨九洲电气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：