一种用于驱动IGBT的集成电路的制作方法

专利2022-05-09  47


本实用新型涉及igbt驱动技术领域,更具体地说,涉及一种用于驱动igbt的集成电路。



背景技术:

igbt驱动器在变频技术领域中是较为常见的驱动方式。目前,驱动电路采用双电源( 15v,-10v供电),输出负偏压为-10v,输入输出电平与ttl电平兼容,配有短路/过载保护和封闭性短路保护功能,同时具有延时保护特性。然而,驱动器在驱动中小功率的igbt时,当其工作在高频时,输出的脉冲信号前后沿变的较差,即脉冲信号的最大传输宽度受到限制,导致igbt通断状态延迟,造成igbt输出逆变电压不稳定。

因此,如何避免脉冲信号的最大传输宽度受到限制成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。



技术实现要素:

本实用新型要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述脉冲信号前后沿变的较差,即脉冲信号的最大传输宽度受到限制,导致igbt通断状态延迟的缺陷,提供一种脉冲信号传输宽度稳定的用于驱动igbt的集成电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种用于驱动igbt的集成电路,具备:

厚膜驱动器,其配置于集成电路内,所述厚膜驱动器的电压检测端耦接于igbt的集电极,用于获取所述igbt集电极的电压信号;

光电耦合器,其信号输入端与所述厚膜驱动器的故障输出电流端连接,用于接收所述厚膜驱动器输出的电平信号;

第一与非门,其输入端分别与所述光电耦合器的输出端连接;

第二与非门,其输入端耦接于所述第一与非门的输出端,所述第二与非门的输出端与所述厚膜驱动器的一电压输入端连接;

当所述igbt集电极的所述电压信号处于正常状态时,所述厚膜驱动器输出的电平信号为高电平,所述高电平经所述第一与非门及所述第二与非门后,加在所述厚膜驱动器的一电压输入端的电压信号为低电平,使得所述厚膜驱动器输出用于驱动所述igbt的脉冲信号;

当所述igbt集电极的所述电压信号大于预设值时,所述厚膜驱动器输出的电平信号为低电平,所述低电平经所述第一与非门及所述第二与非门后,加在所述厚膜驱动器的一电压输入端的电压信号为高电平,使得所述厚膜驱动器停止输出所述脉冲信号,使所述igbt截止。

在一些实施方式中,还包括二极管,所述二极管的阴极与igbt的集电极连接,所述二极管的阳极耦接于所述厚膜驱动器的电压检测端。

在一些实施方式中,还包括第一电阻,所述第一电阻的一端与所述光电耦合器的信号输出端连接,所述第一电阻的另一端与公共端连接。

在一些实施方式中,还包括第二电阻,所述第二电阻的一端与所述igbt的栅极连接,所述第二电阻的另一端耦接于所述厚膜驱动器的信号输出端。

在一些实施方式中,还包括第一稳压二极管,所述第一稳压二极管的阴极与所述厚膜驱动器的电压检测端连接,所述第一稳压二极管的阳极与所述厚膜驱动器的电源电压端连接。

在本实用新型所述的用于驱动igbt的集成电路中,包括用于获取igbt集电极的电压信号的厚膜驱动器、光电耦合器、第一与非门及第二与非门,当igbt集电极的电压信号处于正常状态时,厚膜驱动器输出的电平信号为高电平,高电平经第一与非门及第二与非门后,加在厚膜驱动器的一电压输入端的电压信号为低电平,使得厚膜驱动器输出用于驱动igbt的脉冲信号;当igbt集电极的电压信号大于预设值时,厚膜驱动器输出的电平信号为低电平,低电平经第一与非门及第二与非门后,加在厚膜驱动器的一电压输入端的电压信号为高电平,使得厚膜驱动器停止输出脉冲信号,使igbt截止。与现有技术相比,通过厚膜驱动器获取igbt的集电极的电压信号,再将该电压信号与预设值进行比较,以输出控制igbt截止/导通的脉冲信号,可有效解决驱动器输出脉冲信号的最大传输宽度受到限制,导致igbt通断状态延迟,造成igbt输出逆变电压不稳定的问题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中:

图1是本实用新型用于驱动igbt的集成电路一实施例电路原理图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示,在本实用新型的用于驱动igbt的集成电路的第一实施例中,用于驱动igbt的集成电路100包括厚膜驱动器u101、光电耦合器u102、第一与非门ic1a及第二与非门ic1b。

厚膜驱动器u101内部集成了退饱和、检测、保护单元和预设值(对应 15v),当发生过流时能快速响应但慢速关断igbt,并向外部电路输出故障信号,其输出的正驱动电压为 15v,负驱动电压为-10v。

厚膜驱动器u101是n沟道大功率igbt模块的驱动电路,其具有如下特点:

1)、采用快速型光电耦合器实现电气隔离,适合20khz左右高频开关运行,光电耦合器的原边已串联限流电阻,可将5v的电压直接加到输入侧,具有较高的输入输出隔离度;

2)、采用双电源供电方式,以确保igbt可靠通断;如果采用双电源驱动技术,其输出负栅极比较高,电源电压的极限值为 18v/-15v,一般取 15v/-10v;

3)、内集成了短路和过流保护电路,厚膜驱动器u101过流保护电路是通过检测igbt的饱和压降来判断igbt是否过流,一旦出现过流,厚膜驱动器u101将对igbt实施软关闭,并输出过流故障信号。

具体地,厚膜驱动器u101配置于集成电路内,厚膜驱动器u101的电压检测端(对应1脚)耦接于igbt的集电极,用于获取igbt集电极的电压信号,并将获取的电压信号与预设值比较,然后通过故障输出电流端向光电耦合器u102输出电平信号。

光电耦合器u102以光为媒介传输电信号,其对输入、输出电信号有良好的隔离作用。

具体地,光电耦合器u102的信号输入端(对应1脚)与厚膜驱动器u101的故障输出电流端(对应8脚)连接,用于接收厚膜驱动器u101输出的电平信号,该电平信号经光电耦合器u102隔离后再输出至第一与非门ic1a。

第一与非门ic1a及第二与非门ic1b均设有独立的两个输入端及一个输出端,其逻辑功能是:

当输入端全部为高电平时,输出为低电平;

当输入端只要有低电平时,输出就为高电平;

当两个输入端都为低电平时,输出为高电平。

具体地,第一与非门ic1a的输入端(对应1及2脚)分别与光电耦合器u102的输出端(对应4脚)连接。

第二与非门ic1b的输入端(对应5脚)耦接于第一与非门ic1a的输出端,第二与非门ic1b的输出端(对应4脚)与厚膜驱动器u101的一电压输入端(对应13脚)连接。

当igbt集电极的电压信号处于正常状态时,厚膜驱动器u101输出的电平信号为高电平,该高电平经第一与非门ic1a及第二与非门ic1b处理后,施加在厚膜驱动器u101的一电压输入端(对应13脚)的电压信号为低电平,使得厚膜驱动器u101输出用于驱动igbt的脉冲信号;

当igbt集电极的电压信号大于预设值(对应 15v)时,厚膜驱动器u101输出的电平信号为低电平,低电平经第一与非门ic1a及第二与非门ic1b后,加在厚膜驱动器u101的一电压输入端(对应13脚)的电压信号为高电平,使得厚膜驱动器u101停止输出脉冲信号,使igbt截止。

使用本技术方案,通过厚膜驱动器u101获取igbt的集电极的电压信号,再将该电压信号与预设值进行比较,以输出控制igbt截止/导通的脉冲信号,可有效解决驱动器输出脉冲信号的最大传输宽度受到限制,导致igbt通断状态延迟,造成igbt输出逆变电压不稳定的问题。

在一些实施方式中,为了保证厚膜驱动器u101运行的安全性,可在电路中设置二极管vd101,具体地,二极管vd101的阴极与igbt的集电极连接,二极管vd101的阳极耦接于厚膜驱动器u101的电压检测端。

在一些实施方式中,还包括第一电阻r101,第一电阻r101的一端与光电耦合器u102的信号输出端(对应4脚)连接,第一电阻r101的另一端与公共端连接。

在一些实施方式中,为了提高igbt工作的稳定性,可在电路中设置第二电阻r102,具体地,第二电阻r102的一端与igbt的栅极连接,第二电阻r102的另一端耦接于厚膜驱动器u101的信号输出端(对应5脚)。

在一些实施方式中,为了保证厚膜驱动器u101工作的稳定性,可在电路中设置第一稳压二极管vs101,具体地,第一稳压二极管vs101的阴极与厚膜驱动器u101的电压检测端(对应1脚)连接,第一稳压二极管vs101的阳极与厚膜驱动器u101的电源电压端(对应4脚)连接。

在一些实施方式中,为了确保igbt运行的安全性,可在电路中设置串联连接的第二稳压二极管vs102及第三稳压二极管vs103,具体地,第二稳压二极管vs102的阳极与igbt的栅极连接,第三稳压二极管vs103的阳极与igbt的发射极连接。

集成电路的工作原理为:当igbt出现过载(过压、过流),集电极电压上升至 15v以上时,二极管vd101截止,厚膜驱动器u101的1脚为 15v高电平,此时, 15v高电平将厚膜驱动器u101的5脚置为低电平,使igbt截止,同时将8脚置为低电平,使光电耦合器u102工作,以驱动外接电路将输入端13脚置为高电平。

其中,第一稳压二极管vs101用于防止二极管vd101击穿而损坏厚膜驱动器u101。

第二电阻r102为限流电阻,第二稳压二极管vs102及第三稳压二极管vs103组成限幅器,以确保igbt的基极不被击穿。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述,但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下,在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本实用新型的保护之内。


技术特征:

1.一种用于驱动igbt的集成电路,其特征在于,具备:

厚膜驱动器,其配置于集成电路内,所述厚膜驱动器的电压检测端耦接于igbt的集电极,用于获取所述igbt集电极的电压信号;

光电耦合器,其信号输入端与所述厚膜驱动器的故障输出电流端连接,用于接收所述厚膜驱动器输出的电平信号;

第一与非门,其输入端分别与所述光电耦合器的输出端连接;

第二与非门,其输入端耦接于所述第一与非门的输出端,所述第二与非门的输出端与所述厚膜驱动器的一电压输入端连接;

当所述igbt集电极的所述电压信号处于正常状态时,所述厚膜驱动器输出的电平信号为高电平,所述高电平经所述第一与非门及所述第二与非门后,加在所述厚膜驱动器的一电压输入端的电压信号为低电平,使得所述厚膜驱动器输出用于驱动所述igbt的脉冲信号;

当所述igbt集电极的所述电压信号大于预设值时,所述厚膜驱动器输出的电平信号为低电平,所述低电平经所述第一与非门及所述第二与非门后,加在所述厚膜驱动器的一电压输入端的电压信号为高电平,使得所述厚膜驱动器停止输出所述脉冲信号,使所述igbt截止。

2.根据权利要求1所述用于驱动igbt的集成电路,其特征在于,

还包括二极管,所述二极管的阴极与igbt的集电极连接,所述二极管的阳极耦接于所述厚膜驱动器的电压检测端。

3.根据权利要求1所述用于驱动igbt的集成电路,其特征在于,

还包括第一电阻,所述第一电阻的一端与所述光电耦合器的信号输出端连接,所述第一电阻的另一端与公共端连接。

4.根据权利要求1或2所述用于驱动igbt的集成电路,其特征在于,

还包括第二电阻,所述第二电阻的一端与所述igbt的栅极连接,所述第二电阻的另一端耦接于所述厚膜驱动器的信号输出端。

5.根据权利要求2所述用于驱动igbt的集成电路,其特征在于,

还包括第一稳压二极管,所述第一稳压二极管的阴极与所述厚膜驱动器的电压检测端连接,所述第一稳压二极管的阳极与所述厚膜驱动器的电源电压端连接。

技术总结
本实用新型涉及IGBT驱动技术领域,公开了一种脉冲信号传输宽度稳定的用于驱动IGBT的集成电路,包括用于获取IGBT集电极的电压信号的厚膜驱动器、光电耦合器、第一与非门及第二与非门,当IGBT集电极的电压信号处于正常状态时,厚膜驱动器输出的电平信号为高电平,高电平经第一与非门及第二与非门后,加在厚膜驱动器的一电压输入端的电压信号为低电平,使得厚膜驱动器输出用于驱动IGBT的脉冲信号;当IGBT集电极的电压信号大于预设值时,厚膜驱动器输出的电平信号为低电平,低电平经第一与非门及第二与非门后,加在厚膜驱动器的一电压输入端的电压信号为高电平,使得厚膜驱动器停止输出脉冲信号,使IGBT截止。

技术研发人员:刘传伟
受保护的技术使用者:深圳市晶诚微科技有限公司
技术研发日:2020.11.10
技术公布日:2021.06.29

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