一种两路输出自带死区的IGBT驱动装置[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 206313747 U(45)授权公告日 2017.07.07

(21)申请号 201621371387.2(22)申请日 2016.12.14

(73)专利权人 武汉理工大学

地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路

122号(72)发明人 张丹红　彭笑　柳石林　苏义鑫　(74)专利代理机构 湖北武汉永嘉专利代理有限

公司 42102

代理人 王丹(51)Int.Cl.

H03K 17/081(2006.01)H03K 17/567(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

CN 206313747 U(54)实用新型名称

一种两路输出自带死区的IGBT驱动装置(57)摘要

本实用新型提供一种两路输出自带死区的IGBT驱动装置，包括依次连接的用于产生IGBT控制信号的输入电路，用于接收控制信号并处理成驱动信号、将故障信号返回给控制器的驱动核，以及用于驱动IGBT的输出电路；其中，输入电路包括光耦电路和互锁电路；控制器产生的2路控制信号经过光耦电路后与互锁电路的2个输入端连接，互锁电路的2个输出端分别与驱动核的输入端连接；驱动核为2SC0115T芯片。本实用新型接口电路简单；输入电路通过光耦电路隔离了控制器与本装置，防止信号干扰带硬件死区产生电路，降低控制器产生控制信号的复杂度；采用互锁电路能通过硬件电路直接产生死区时间可调的互锁信号，防止IGBT换流失败。

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权　利　要　求　书

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1.一种两路输出自带死区的IGBT驱动装置，其特征在于：它包括依次连接的用于产生IGBT控制信号的输入电路，用于接收控制信号并处理成驱动信号、将故障信号返回给控制器的驱动核，以及用于驱动IGBT的输出电路；其中，

输入电路包括光耦电路和互锁电路；控制器产生的2路控制信号经过光耦电路后与互锁电路的2个输入端连接，互锁电路的2个输出端分别与驱动核的输入端连接；

所述的驱动核为2SC0115T芯片。

2.根据权利要求1所述的一种两路输出自带死区的IGBT驱动装置，其特征在于：所述的光耦电路为PC410芯片。

3.根据权利要求1所述的一种两路输出自带死区的IGBT驱动装置，其特征在于：所述的互锁电路包括第一触发器、第二触发器、第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻；其中，光耦电路的一路输出分别与第一触发器的第一输入端和第二触发器的第一输入端连接，光耦电路的另一路输出分别与第一触发器的第三输入端和第二触发器的第二反向输入端连接；第一触发器的第一输出端通过第一电容和第一电阻构成的RC电路，与第二触发器的第二输入端连接；第一触发器的第三输出端通过第二电容和第二电阻构成的RC电路，与第二触发器的第一反向输入端连接；第二触发器的第一输出端和第二输出端，分别经过第一触发器的第四输入端和第五输入端后，由第一触发器的第四输出端和第五输出端输出信号。

4.根据权利要求3所述的一种两路输出自带死区的IGBT驱动装置，其特征在于：所述的第一电阻和第二电阻均为可调电阻，第一电容和第二电容均为可调电容。

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一种两路输出自带死区的IGBT驱动装置

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技术领域[0001]本实用新型涉及一种IGBT的驱动装置，具体是涉及一种两路输出自带死区的IGBT驱动装置。

背景技术[0002]随着电力电子技术的飞速发展，IGBT开关元件应用日益广泛，而其应用中遇到的关键问题是其驱动电路和保护电路的合理设计。驱动电路设计不好，会造成IGBT管工作在放大区，短时承受很大的功耗导致击穿失效；保护电路设计不好，容易造成过多的元件损耗从而加大电路开销；如果IGBT管用作桥式整流或逆变时关断不迅速，与同一桥臂IGBT管换流时产生换流失败，将导致直流侧电源短路从而导致所述直流侧电源的严重损坏。实用新型内容[0003]本实用新型要解决的技术问题是：提供一种两路输出自带死区的IGBT驱动装置，能够防止IGBT换流失败。[0004]本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种两路输出自带死区的IGBT驱动装置，其特征在于：它包括依次连接的用于产生IGBT控制信号的输入电路，用于接收控制信号并处理成驱动信号、将故障信号返回给控制器的驱动核，以及用于驱动IGBT的输出电路；其中，[0005]输入电路包括光耦电路和互锁电路；控制器产生的2路控制信号经过光耦电路后与互锁电路的2个输入端连接，互锁电路的2个输出端分别与驱动核的输入端连接；[0006]所述的驱动核为2SC0115T芯片。[0007]按上述方案，所述的光耦电路为PC410芯片。[0008]按上述方案，所述的互锁电路包括第一触发器、第二触发器、第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻；其中，光耦电路的一路输出分别与第一触发器的第一输入端和第二触发器的第一输入端连接，光耦电路的另一路输出分别与第一触发器的第三输入端和第二触发器的第二反向输入端连接；第一触发器的第一输出端通过第一电容和第一电阻构成的RC电路，与第二触发器的第二输入端连接；第一触发器的第三输出端通过第二电容和第二电阻构成的RC电路，与第二触发器的第一反向输入端连接；第二触发器的第一输出端和第二输出端，分别经过第一触发器的第四输入端和第五输入端后，由第一触发器的第四输出端和第五输出端输出信号。[0009]按上述方案，所述的第一电阻和第二电阻均为可调电阻，第一电容和第二电容均为可调电容。[0010]本实用新型的有益效果为：[0011]1、本实用新型接口电路简单；输入电路通过光耦电路隔离了控制器与本装置，防止信号干扰带硬件死区产生电路，降低控制器产生控制信号的复杂度；采用互锁电路能通过硬件电路直接产生死区时间可调的互锁信号，防止IGBT换流失败；使用2SC0115T驱动核，

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该驱动核能提供+15V与-6V的驱动电压，换频频率能达到50KHz，每路驱动功率达1.4W，能够检测故障并返回故障信号。[0012]2、通过调节互锁电路中的电阻与电容，可以实现互锁电路的互锁时间调节，从而改变死区时间。[0013]3、本实用新型可驱动最高1400A/1200V的IGBT管并且能够在隔离控制电路与驱动电路

附图说明[0014]图1为本实用新型一实施例的整体结构框图。[0015]图2为输入电路的电路原理图。[0016]图3为驱动核与输出电路的电路原理图。

具体实施方式[0017]下面结合具体实例和附图对本实用新型做进一步说明。[0018]如图1至图3所示，本实用新型提供一种两路输出自带死区的IGBT驱动装置，包括依次连接的用于产生IGBT控制信号的输入电路，用于接收控制信号并处理成驱动信号、将故障信号返回给控制器的驱动核，以及用于驱动IGBT的输出电路；其中，输入电路包括光耦电路和互锁电路；控制器产生的2路控制信号经过光耦电路后与互锁电路的2个输入端连接，互锁电路的2个输出端分别与驱动核的输入端连接；所述的驱动核为2SC0115T芯片。[0019]本实施例中，所述的光耦电路为2个PC410芯片。[0020]所述的互锁电路包括第一触发器U4、第二触发器U3、第一电容C21、第二电容C34、第一电阻R36和第二电阻R38；其中，光耦电路的一路输出分别与第一触发器U4的第一输入端和第二触发器U3的第一输入端连接，光耦电路的另一路输出分别与第一触发器U4的第三输入端和第二触发器U3的第二反向输入端连接；第一触发器U4的第一输出端通过第一电容C21和第一电阻R36构成的RC电路后，与第二触发器U3的第二输入端连接；第一触发器U4的第三输出端通过第二电容C34和第二电阻R38构成的RC电路后，与第二触发器U3的第一反向输入端连接；第二触发器U3的第一输出端和第二输出端，分别经过第一触发器U4的第四输入端和第五输入端后，由第一触发器U4的第四输出端和第五输出端输出信号。图中的U3A、U3B表示U3的两个部分，U4A、U4C、U4D、U4E表示U4的4个部分。[0021]优选的，第一电阻R36和第二电阻R38均为可调电阻，第一电容C21和第二电容C34均为可调电容。[0022]本实施例驱动一个IGBT单桥，IGBT驱动包括输入电路，控制器产生的两路控制信号经过输入电路产生带死区的控制信号输入给驱动核；驱动核将控制信号生成驱动信号同时隔离控制信号生成驱动信号，同时检测故障，当故障发生时，驱动核会复位给IGBT的驱动信号从而防止IGBT桥故障，并会传输一个故障信号给控制器；输出电路连接IGBT桥，通过改变输出电路中的电阻阻值能够适应不同工作电压的IGBT桥。[0023]控制器产生的控制信号PWM1、PWM2接入电路，然后连接PC410光耦从而进行电气隔离，能够有效保护控制器；隔离后的控制信号接入由第二触发器U3、第一触发器U4与第一电容C21、第二电容C34、第一电阻R36、第二电阻R38组成的互锁电路从而生成带死区的控制信

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号接入驱动核U1，死区时间通过改变R36、R38、C21、C34可调，互锁电路能够有效避免两个通道的输入端/输出端同时开通，即使所给的开关信号是错误的也能避免。而且只要设定的最小互锁时间TI不是太大，不会显著改变控制信号PWM1、PWM2。具体的互锁时间设定公式为：

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其中VTH，VDD是施密特触发器非门/与非门的逻辑电high为施密特触发器阈值上限，平，R为第一电阻R36或第二电阻R38的电阻值，C为第一电容C21或第二电容C34的电容值；本实施例中第一电阻R36或第二电阻R38的电阻值相等，第一电容C21或第二电容C34的电容值相等。[0026]驱动核接收控制信号后会在内部生成驱动信号并隔离，同时不断监测故障，当故障发生时，驱动核会在一个延迟Tb后复位驱动信号，延迟时间Tb由R14可调，驱动核同时会生成一个故障信号SO传输给控制器表示有故障发生；驱动核能够产生两路驱动信号，每路驱动信号与输出电路连接，通过改变R17～R24的电阻能够适应不同工作电压的IGBT，R1～R11为门级电阻，用于产生门级开通与关断信号，D5～D9、D28为防浪涌的TVS管，每路输出电路会产生E、G、C三个输出信号，分别对应接IGBT的三个极，从而控制IGBT工作。电路图中只列出一路输出电路，另一路输出电路与该路相同。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

图3

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