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基於pwm控制器的igbt欠壓保護驅動電路的製作方法

2023-05-03 15:03:06 2

基於pwm控制器的igbt欠壓保護驅動電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於PWM控制器的IGBT欠壓保護驅動電路,包括與PWM控制器電連接的欠壓保護電路和IGBT驅動電路,PWM控制器、欠壓保護電路和IGBT驅動電路與電源VCC相連;欠壓保護電路由基準電壓、電壓比較和電平轉換電路組成;基準電壓電路向電壓比較電路提供一基準電壓,電壓比較電路將VCC電壓與基準電壓相比後輸出相應電平,電平轉換電路將電平轉換成COMP信號輸出至PWM控制器補償端,當電源VCC電壓小於基準電壓時,電壓比較電路輸出高電平,PWM控制器補償端被強制拉至低電平,IGBT驅動電路關斷IGBT,起到欠壓保護作用。本實用新型結構簡單,成本低廉,性能可靠,能廣泛用於開關電源場合。
【專利說明】基於PWM控制器的IGBT欠壓保護驅動電路

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種具有電源欠壓保護的IGBT驅動電路,屬於開關電源IGBT驅動保護【技術領域】。

【背景技術】
[0002]軌道車輛在正常運行時,車廂內的換氣系統可以滿足溫度、溼度、潔淨度、氣流速度等一系列要求,但當交流動力源失效時,空調系統會自動轉入應急通風狀態,蓄電池供給緊急逆變器I1v直流電,經過轉換供給風機三相交流電向車廂內送風,為乘客提供新鮮空氣保障安全。緊急逆變器由升壓開關電源和逆變開關電源構成。來自蓄電池的I1v直流電經過升壓開關電源升壓至500V左右直流電,再經過逆變開關電源,最後輸出三相交流電。IGBT欠壓保護驅動電路用於其中的升壓開關電源,以保證IGBT能正常導通。
[0003]中國發明專利ZL 201010116319.2公開了一種IGBT驅動電壓的過壓欠壓保護鎖定電路,該電路包括穩壓管、電阻和三極體,通過穩壓管和三極體搭成的電路使得IGBT驅動的電源電壓超出設定範圍時,封鎖IGBT驅動脈衝。該電路的缺點在於驅動的電源電壓範圍不能線性調節,受穩壓管的限制,不夠靈活。
[0004]中國發明專利申請,申請號為201110252637.6公開了一種IGBT驅動器,其由IGBT驅動電路、電平轉換電路、光耦隔離電路、過流檢測電路、降柵壓電路、延時電路、軟關斷電路、故障報警輸出電路和負電壓產生電路組成。該電路的缺點在於電路過於複雜,成本較高,不易調試和維護,適用於對IGBT運行要求較高的場合。


【發明內容】

[0005]本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單,成本低廉,性能可靠,易於調試和維護,具有欠壓保護功能的基於PWM控制器的IGBT欠壓保護驅動電路。
[0006]為解決上述技術問題,本實用新型採用這樣一種基於PWM控制器的IGBT欠壓保護驅動電路,該欠壓保護驅動電路包括與PWM控制器電連接的欠壓保護電路和IGBT驅動電路,所述PWM控制器、欠壓保護電路和IGBT驅動電路與電源VCC相連;所述欠壓保護電路由基準電壓電路、電壓比較電路和電平轉換電路組成;所述基準電壓電路向電壓比較電路提供一個基準電壓,電壓比較電路將電源VCC電壓與基準電壓相比後輸出相應的電平,電平轉換電路將電平轉換成COMP信號輸出至PWM控制器的補償端,當電源VCC電壓小於基準電壓時,電壓比較電路輸出高電平,PWM控制器的補償端被強制拉至低電平,IGBT驅動電路關斷IGBT,起到欠壓保護作用。
[0007]作為本實用新型的一種優選實施方式,所述基準電壓電路由第一電阻、第二電阻、第六電阻和基準電壓組成,所述電壓比較電路由第三電阻、第四電阻、第五電阻和電壓比較器組成,所述電平轉換電路由第七電阻、第八電阻、第九電阻和NPN三極體組成,所述IGBT驅動電路由第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、二極體、NPN電晶體和PNP電晶體組成;所述基準電壓來自PWM控制器的+5V基準電壓輸出,第一電阻的一端與PWM控制器的基準電壓輸出端相連,第一電阻的另一端與電壓比較器的同相輸入端以及第二電阻、第六電阻的一端相連,第二電阻的另一端接地,第六電阻的另一端與電壓比較器的輸出端以及第五電阻、第七電阻相連;第三電阻的一端與電源VCC、電壓比較器的8腳和第五電阻相連,第三電阻的另一端與電壓比較器的反相輸入端和第四電阻一端相連,第四電阻的另一端接地,第五電阻與第六電阻、電壓比較器的輸出端和第七電阻相連;第七電阻的一端與電壓比較器的輸出端、第五電阻和第六電阻相連,第七電阻的另一端與第八電阻一端、NPN三極體的基極相連,第八電阻的另一端和NPN三極體的發射極接地,NPN三極體的集電極與第九電阻一端相連,第九電阻的另一端連接PWM控制器的補償端;第十電阻一端與PWM控制器的輸出端相連,第十電阻的另一端與第i 電阻一端、NPN電晶體的基極和PNP電晶體的基極相連,第i^一電阻的另一端接地,電源VCC與NPN電晶體的集電極相連,PNP電晶體的集電極接地,NPN電晶體的發射極與PNP電晶體的發射極、二極體的陰極、第十二電阻一端相連,第十二電阻的另一端與二極體的陽極、第十三電阻一端相連,第十三電阻的另一端與第十四電阻一端和開關電源IGBT的柵極G端相連,第十四電阻的另一端接地。
[0008]採用上述結構後,本實用新型具有以下技術效果:
[0009]本實用新型具有欠壓保護功能的IGBT驅動電路是基於PWM控制器進行設計,IGBT驅動欠壓保護是在PWM控制器功能上進行的擴展,配合PWM控制器上的引腳來實現欠壓保護功能,豐富了 PWM控制器的功能,其結構簡單,易於調試和維護,成本低廉,性能可靠,能廣泛用於使用PWM控制器的開關電源場合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0011]圖1為本實用新型基於PWM控制器的IGBT欠壓保護驅動電路的一種電路框圖。
[0012]圖2為本實用新型中欠壓保護電路的一種電路示意圖。
[0013]圖3為本實用新型中IGBT驅動電路的一種電路示意圖。

【具體實施方式】
[0014]參見圖1、2和3所示的一種基於PWM控制器的IGBT欠壓保護驅動電路,該欠壓保護驅動電路包括與PWM控制器電連接的欠壓保護電路和IGBT驅動電路,所述PWM控制器、欠壓保護電路和IGBT驅動電路與電源VCC相連;所述欠壓保護電路由基準電壓電路、電壓比較電路和電平轉換電路組成;所述基準電壓電路向電壓比較電路提供一個基準電壓,電壓比較電路將電源VCC電壓與基準電壓相比後輸出相應的電平,電平轉換電路將電平轉換成COMP信號輸出至PWM控制器的補償端,當電源VCC電壓小於基準電壓時,電壓比較電路輸出高電平,PWM控制器的補償端被強制拉至低電平,IGBT驅動電路關斷IGBT,起到欠壓保護作用。
[0015]作為本實用新型的一種優選實施例,如圖2、3所示,所述基準電壓電路由第一電阻R1、第二電阻R2、第六電阻R6和基準電壓VREF組成,所述電壓比較電路由第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5和電壓比較器UlA組成,所述電平轉換電路由第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9和NPN三極體Ql組成,所述IGBT驅動電路由第十電阻R10、第i^一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、二極體D1、NPN電晶體Q2和PNP電晶體Q3組成;所述基準電壓來自PWM控制器的+5V基準電壓輸出,第一電阻Rl的一端與PWM控制器的基準電壓輸出端VREF相連,第一電阻Rl的另一端與電壓比較器UlA的同相輸入端3以及第二電阻R2、第六電阻R6的一端相連,第二電阻R2的另一端接地,第六電阻R6的另一端與電壓比較器UlA的輸出端I以及第五電阻R5、第七電阻R7相連;第三電阻R3的一端與電源VCC、電壓比較器UlA的8腳和第五電阻R5相連,第三電阻R3的另一端與電壓比較器UlA的反相輸入端2和第四電阻R4 —端相連,第四電阻R4的另一端接地,第五電阻R5與第六電阻R6、電壓比較器UlA的輸出端I和第七電阻R7相連;第七電阻R7的一端與電壓比較器UlA的輸出端1、第五電阻R5和第六電阻R6相連,第七電阻R7的另一端與第八電阻R8 —端、NPN三極體Ql的基極相連,第八電阻R8的另一端和NPN三極體Ql的發射極接地,NPN三極體Ql的集電極與第九電阻R9 —端相連,第九電阻R9的另一端連接PWM控制器的補償端;第十電阻RlO —端與PWM控制器的輸出端PWM相連,第十電阻RlO的另一端與第i^一電阻Rll —端、NPN電晶體Q2的基極和PNP電晶體Q3的基極相連,第i^一電阻Rll的另一端接地,電源VCC與NPN電晶體Q2的集電極相連,PNP電晶體Q3的集電極接地,NPN電晶體Q2的發射極與PNP電晶體Q3的發射極、二極體Dl的陰極、第十二電阻R12 —端相連,第十二電阻R12的另一端與二極體Dl的陽極、第十三電阻R13 —端相連,第十三電阻R13的另一端與第十四電阻R14 —端和開關電源IGBT的柵極G端相連,第十四電阻R14的另一端接地。
[0016]本實用新型所述的PWM控制器為電流模式PWM控制器,由於PWM控制器具有逐脈衝限流的功能,利用該功能,欠壓時向PWM控制器的相應埠提供一個高電平造成過流現象來封鎖輸出PWM脈衝,以過流的方式實現欠壓保護。
[0017]本實用新型在工作時,首先,基準電壓電路向電壓比較器UlA的同相輸入端提供一個基準電壓,第六電阻R6連接在電壓比較器UlA輸出端和同相輸入端之間,第六電阻R6的作用是為基準電壓提供一個滯環,避免在臨界點發生波動,電壓比較器UlA的反相輸入端監測電源VCC的電壓,通過電壓比較電路輸出相應的電平,再通過電平轉換電路輸出COMP信號到PWM控制器的補償端,PWM控制器根據COMP信號的電平自動做出相應的動作。當電源VCC電壓大於基準電壓值時,此時電壓比較電路將輸出低電平,電平轉換電路中NPN三極體Ql不導通,PWM控制器補償端COMP不受影響,PWM控制器正常工作。PWM控制器輸出的PWM在高電平時的電壓值是穩定的,電源VCC電壓大於這個值,由IGBT驅動電路可知,當電源VCC電壓升高時,開關電源IGBT的柵極G端的高電平由PWM決定,不受電源VCC影響,保持驅動電平穩定。當電源VCC電壓小於基準電壓值時,電壓比較電路將輸出高電平,電平轉換電路中NPN三極體Ql導通,PWM控制器補償端COMP被強制拉低,此時PWM控制器將自動封鎖PWM,持續輸出低電平,通過IGBT驅動電路關斷IGBT,起到欠壓保護作用。
【權利要求】
1.一種基於PWM控制器的IGBT欠壓保護驅動電路,其特徵在於:該欠壓保護驅動電路包括與PWM控制器電連接的欠壓保護電路和IGBT驅動電路,所述PWM控制器、欠壓保護電路和IGBT驅動電路與電源VCC相連;所述欠壓保護電路由基準電壓電路、電壓比較電路和電平轉換電路組成;所述基準電壓電路向電壓比較電路提供一個基準電壓,電壓比較電路將電源VCC電壓與基準電壓相比後輸出相應的電平,電平轉換電路將電平轉換成COMP信號輸出至PWM控制器的補償端,當電源VCC電壓小於基準電壓時,電壓比較電路輸出高電平,PWM控制器的補償端被強制拉至低電平,IGBT驅動電路關斷IGBT,起到欠壓保護作用。
2.根據權利要求1所述的基於PWM控制器的IGBT欠壓保護驅動電路,其特徵在於:所述基準電壓電路由第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第六電阻(R6)和基準電壓(VREF)組成,所述電壓比較電路由第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)和電壓比較器(UlA)組成,所述電平轉換電路由第七電阻(R7)、第八電阻(R8)、第九電阻(R9)和NPN三極體(Ql)組成,所述IGBT驅動電路由第十電阻(R10)、第i^一電阻(R11)、第十二電阻(R12)、第十三電阻(R13)、第十四電阻(R14)、二極體(D1)、NPN電晶體(Q2)和PNP電晶體(Q3)組成;所述基準電壓來自PWM控制器的+5V基準電壓輸出,第一電阻(Rl)的一端與PWM控制器的基準電壓輸出端(VREF)相連,第一電阻(Rl)的另一端與電壓比較器(UlA)的同相輸入端(3)以及第二電阻(R2)、第六電阻(R6)的一端相連,第二電阻(R2)的另一端接地,第六電阻(R6)的另一端與電壓比較器(UlA)的輸出端(I)以及第五電阻(R5)、第七電阻(R7)相連;第三電阻(R3)的一端與電源VCC、電壓比較器(UlA)的8腳和第五電阻(R5)相連,第三電阻(R3)的另一端與電壓比較器(UlA)的反相輸入端(2)和第四電阻(R4) —端相連,第四電阻(R4)的另一端接地,第五電阻(R5)與第六電阻(R6)、電壓比較器(UlA)的輸出端(I)和第七電阻(R7)相連;第七電阻(R7)的一端與電壓比較器(UlA)的輸出端(I)、第五電阻(R5)和第六電阻(R6)相連,第七電阻(R7)的另一端與第八電阻(R8)—端、NPN三極體(Ql)的基極相連,第八電阻(R8)的另一端和NPN三極體(Ql)的發射極接地,NPN三極體(Ql)的集電極與第九電阻(R9) —端相連,第九電阻(R9)的另一端連接PWM控制器的補償端;第十電阻(RlO) —端與PWM控制器的輸出端相連,第十電阻(RlO)的另一端與第i^一電阻(Rll) —端、NPN電晶體(Q2 )的基極和PNP電晶體(Q3 )的基極相連,第H^一電阻(Rl I)的另一端接地,電源VCC與NPN電晶體(Q2)的集電極相連,PNP電晶體(Q3)的集電極接地,NPN電晶體(Q2)的發射極與PNP電晶體(Q3)的發射極、二極體(Dl)的陰極、第十二電阻(R12) —端相連,第十二電阻(R12)的另一端與二極體(Dl)的陽極、第十三電阻(R13) —端相連,第十三電阻(R13)的另一端與第十四電阻(R14) —端和開關電源IGBT的柵極G端相連,第十四電阻(R14)的另一端接地。
【文檔編號】H02H3/24GK204012647SQ201420431766
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月1日 優先權日:2014年8月1日
【發明者】周昌, 陸斌, 葉敬偉, 房麗婷 申請人:新譽集團有限公司

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