一種基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動電路的製作方法
2023-09-17 21:52:15
專利名稱：一種基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及變頻調速器的驅動電路領域，尤其涉及適用於變頻調速 器的一種基於普通低速光電耦合器的智能化功率模塊的驅動電路領域。
背景技術：
智能化功率才莫塊(IPM- Intelligent Power Module)包括，功率開關器 件和驅動電路，而且還內藏有過電壓，過電流和過熱等故障4企測電路，並可 將檢測信號送到CPU 。它由高速低功耗的管芯和優化的門極驅動電路以及快 速保護電路構成；因此即使發生負載事故或使用不當，也可以保證IPM自身 不受損壞，IPM—般使用IGBT作為功率開關元件，內藏電流傳感器及驅動電 路的集成結構。IPM以其高可靠性，使用方便贏得越來越大的市場，尤其適 合於驅動電機的變頻器和各種逆變電源，是變頻調速，冶金機械，電力牽 引，伺服驅動，變頻家電的一種非常理想的電力電子器件。
隨著變頻技術的日益成熟以及市場的逐步細化，變頻行業的竟爭日趨激 烈，變頻產業的低成本、高可靠性顯得尤為重要。伴隨著家電產業變頻技術 的逐步普及，並由此產生了一批體積小巧、售價低廉、可靠性極高的IPM器 件；而同時該器件同樣可以用於工業級的變頻調速器上，但是設計一款基於 該類IPM器件的高可靠性，低成本的驅動電路成為硬體設計的側重點。
目前，針對IPM的驅動電路也比較多，其主要的實現方式是通過高速、
高共模抑制比以及高隔離電壓的光電耦合器來實現驅動信號的傳遞，常見的 產品有TLP559， A4503等。但是該實現方式存在佔用過多的PCB面積和成本
較高的缺點。
如中國實用新型專利公開號"CN201146457 "名稱為"用於IPM功率開 關器件的驅動控制專用厚膜電路"的專利公開了一種智能化功率模塊的驅動 電路，該種智能化功率模塊的驅動電路包括用於隔離控制信號的第一光電 耦合器，用於隔離故障信號的第二光電耦合器，信號處理、邏輯控制與驅動 保護單元，功率放大單元，驅動控制單元，故障反饋單元，短路檢測單元， 電流採樣單元，溫度檢測單元；
4所述控制信號通過所述第一光電耦合器；再依次經過所述信號處理、 邏輯控制與驅動保護單元、所述功率放大單元進行處理，得到放大後的控制
信號；
所述放大後的控制信號進入所述驅動控制單元，驅動所述IPM功率開關 器件；
所述故障信號經過所述信號處理、邏輯控制與驅動保護單元處理後進入 所述故障反饋單元，經過所述故障反饋單元反饋後，通過所述第二光電耦合 器隔離後輸出；
所述短路;f全測單元，與所述信號處理、邏輯控制與驅動保護單元連接， 檢測所述IPM功率開關器件的短路故障；
所述電流採樣單元，與所述信號處理、邏輯控制與驅動保護單元連接， 通過外接的電流傳感器採樣所述IPM功率開關器件的工作電流；
所述溫度檢測單元，與所述信號處理、邏輯控制與驅動保護單元連接， 通外接的溫度傳感器檢測所述IPM功率開關器件的工作溫度；該種驅動電路 雖然也實現基了於普通光耦合器的智能化功率模塊的驅動，但是，其結構復 雜，成本較高且佔用較多的PCB板面積。
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單、成本較低且功能完 善的基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動電路。 本實用新型是通過以下技術方案來實現的
本實用新型的一種基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動電路， 其包括用於隔離上橋驅動信號的第一光電耦合器，用於隔離下橋驅動 信號的第二光電耦合器，用於提供恆定電壓的恆壓電源，用於控制驅動電路
開通、關斷的智能化功率模塊，其中，還包括與所述第一光電耦合器連 接、用於驅動該第一光電耦合器的上橋驅動信號電路，與所述第二光電耦合 器連接、用於驅動該第二光電耦合器的下橋驅動信號電路。
進一步，所述基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動電路進一步包 括連接在所述上、下橋驅動信號電路間，用於防止上下橋的因誤觸發而導 致橋臂直通的上、下橋驅動信號互鎖電路，通過設置上、下橋驅動信號互鎖 電路可以避免上下橋的因誤觸發而導致橋臂直通，實現上、下橋驅動信號電路互鎖。
進一步，所述上、下橋驅動信號互鎖電路包括連接在所述上橋驅動信 號電路上的上橋驅動信號鎖止電路，連接在所述下橋驅動信號電路上的下橋 驅動信號鎖止電路。
進一步，所述上橋驅動信號電路包括第一開關三極體、第一電阻， 第二電阻和第一電容並聯組成的第一阻容網絡，第一穩壓二極體組成；其 中，該第一開關三極體的的發射極直接與恆壓電源相連，第一開關三極體的 基極通過第一穩壓二極體和第二電阻、第一電容與第一光電耦合器的第四腳 相連。
進一步，所述下橋驅動信號電路包括第二開關三極體，第三電阻，第 四電阻和第二電容並聯組成的第二阻容網絡，第二穩壓二極體組成。其中， 第二開關三極體的的發射極直接與恆壓電源相連，基極通過第二穩壓二極體 和第三電阻、第二電容與第二光電耦合器的第四腳相連。
進一步，所述上橋驅動信號鎖止電路包括第五電阻、第一二極體；其 中，該第五電阻直接串接在第 一開關三極體的集電極和恆壓電源的地之間； 該第一二極體的正極連接在第一開關三極體的集電極，第一二極體的負極連 接在第 一穩壓二極體的負極上。
進一步，所述下橋驅動信號鎖止電路包括第六電阻、第二二極體；該 第六電阻直接串接在第二開關三極體的集電極和恆壓電源的地之間；第二二 極管的正極連接在第二開關三極體的集電極，第二二極體的負極連接在第二 穩壓二極體的負極上。
進一步，所述的第一、第二電耦合器的輸入端分別對應於所述上、下橋 驅動信號電路連接，其輸出端分別對應連接第一、第二開關三極體的基極。
進一步，所述的第一、第二電耦合器為低速光耦合器。
本實用新型的一種基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動電路，採用 與所述第一光電耦合器連接、用於驅動該第一光電耦合器的上橋驅動信號電 路，與所述第二光電耦合器連接、用於驅動該第二光電耦合器的下橋驅動信 號電路，可以分別驅動第一、第二光電耦合器，由此簡化了驅動電路的結 構，降低了驅動電路在PCB板上佔用面積，並且，採用該種結構在220V, 2.2KW功率段，可以廣泛的替代現有的驅動電路，且在本驅動電路中可以採 用普通的低速光耦合器，故，降低了成本。
為了易於說明，本實用新型由下述的較佳實施例及附圖作以詳細描述。 圖1本實用新型的電路結構示意圖。
具體實施方式
請參閱圖l所示，本實用新型的一種基於普通光耦合器的智能化功率模
塊驅動電路，其包括用於隔離上橋驅動信號的第一光電耦合器P5，用於隔 離下橋驅動信號的第二光電耦合器P6，用於提供恆定電壓的恆壓電源 VCC3 ，用於控制驅動電路開通、關斷的智能化功率模塊(圖中未示出)， 其中，還包括與所述第一光電耦合器P5連接、用於驅動該第一光電耦合器 P5的上橋驅動信號電路，與所述第二光電耦合器P6連接、用於驅動該第二光 電耦合器P6的下橋驅動信號電路。
本具體實施方式
中，所述基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動電路 進一步包括連接在所述上、下橋驅動信號電路間，用於防止上下橋的因誤 觸發而導致橋臂直通的上、下橋驅動信號互鎖電路，通過設置上、下橋驅動 信號互鎖電路可以避免上下橋的因誤觸發而導致橋臂直通，實現上、下橋驅 動信號電路互鎖。
本具體實施方式
中，所述上、下橋驅動信號互鎖電路包括連接在所述 上橋驅動信號電路上的上橋驅動信號鎖止電路，連接在所述下橋驅動信號電
路上的下橋驅動信號鎖止電路。
本具體實施方式
中，所述上橋驅動信號電路包括第一開關三極體 T5、第一電阻R45、第二電阻R44和第一電容C33並聯組成的第一阻容網 ^^^穩斥 一-極管VT9 。其中，該第一開關三極體的T5的發射極直技與恆 壓電源VCC3相連，第一開關三極體的T5基極通過第一穩壓二極體VT9和第二 電阻R44 、第一電容C33與第一光電耦合器P5的第四腳相連。
本具體實施方式
中，所述下橋驅動信號電5^包括第二開關三極體T6、 第三電阻R49、第四電阻IU8和第二電容C34並聯組成的第二阻容網絡、第 二穩壓二極體VTIO。其中，第二開關三極體的T6的發射極直接與恆壓電源 VCC3相連，基極通過第二穩壓二極體VT10和第三電阻R48 、第二電容C34與 第二光電耦合器P6的第四腳相連。
本具體實施方式
中，所述上橋驅動信號鎖止電路包括第五電阻R46、第一二極體D26;其中，該第五電阻R46直接串接在第一開關三極體T5的集 電極和恆壓電源VCC3的地之間；該第一二極體D26的正極連接在第一開關 三極體T5的集電極，第一二極體D26的負極連接在第一穩壓二極體VT9的負 極上。
本具體實施方式
中，所述下橋驅動信號鎖止電路包括第六電阻R50、 第二二極體D27 ;該第六電阻R50直接串接在第二開關三極體T6的集電極和 恆壓電源VCC3的地之間；第二二極體D27的正極連接在第二開關三極體T6 的集電極，第二二極體D27的負極連接在第二穩壓二極體VT10的負極上。
本具體實施方式
中，所述的第一、第二電耦合器P5、 P6的輸入端分別對 應於所述上、下橋驅動信號電路連接，其輸出端分別對應連接第一、第二開 關三極體T5、 T6的基極。
本具體實施方式
中，所述的第一、第二電耦合器P5、 P6為低速光耦合器。
工作時，上、下橋驅動信號電路輸出驅動信號低電平有效，當第一、第 二光耦P5、 P6接收到低電平信號時，第一、第二光耦P5、 P6的光敏三極體的 開通，此時第一、第二穩壓二極體VT9、 VT10被擊穿，第一、第二開關三極 管的T5、 T6導通、輸出高電平，與之對應的逆變管開通；反之第一、第二開 關三極體的T5、 T6截止，與之對應的逆變管關斷。
該電路還具有上下橋驅動信號互鎖功能當上橋驅動信號W+低電平有效 時，第一開關三極體T5開通，與此同時第一二極體D"正嚮導通將第一穩壓 二極體VT10的負極電壓拉高確保下橋驅動的第二開關三極體T6可靠關斷，實 現驅動信號互鎖。
^UiJ^4^具體實施方式
為本實,/Hi^^i4^^圭實施方式—^feUW^ 冬買用新型的具體實施範圍，凡依照本實用新型之形狀、結構所作的等效變 化均在本實用新型的保護範圍內。
8
權利要求1.一種基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動電路，其包括用於隔離上橋驅動信號的第一光電耦合器，用於隔離下橋驅動信號的第二光電耦合器，用於提供恆定電壓的恆壓電源，用於控制驅動電路開通、關斷的智能化功率模塊，其特徵在於，還包括與所述第一光電耦合器連接、用於驅動該第一光電耦合器的上橋驅動信號電路，與所述第二光電耦合器連接、用於驅動該第二光電耦合器的下橋驅動信號電路。
2. 根據權利要求1所述的一種基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動 電路，其特徵在於所述基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動電路進一 步包括連接在所述上、下橋驅動信號電路間，用於防止上下橋的因誤觸發 而導致橋臂直通的上、下橋驅動信號互鎖電路。
3. 根據權利要求2所述的一種基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動 電路，其特徵在於所述上、下橋驅動信號互鎖電路包括連接在所述上橋 驅動信號電路上的上橋驅動信號鎖止電路，連接在所述下橋驅動信號電路上 的下橋驅動信號鎖止電路。
4.根據權利要求1所述的一種基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅 動電路，其特徵在於所述上橋驅動信號電路包括第一開關三極體、第一 電阻，第二電阻和第一電容並聯組成的第一阻容網絡，第一穩壓二極體組 成；其中，該第一開關三極體的的發射極直接與恆壓電源相連，第一開關三 極管的基極通過第一穩壓二極體和第二電阻、第一電容與第一光電耦合器的 第四腳相連。
5. 根據權利要求1所述的一種基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動 電路，其特徵在於所述下橋驅動信號電路包括第二開關三極體、第三電 阻，第四電阻和第二電容並聯組成的第二阻容網絡，第二穩壓二極體組成。 其中，第二開關三極體的的發射極直接與恆壓電源相連，基極通過第二穩壓 二極體和第三電阻、第二電容與第二光電耦合器的第四腳相連。
6. 根據權利要求3所述的一種基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動 電路，其特徵在於所述上橋驅動信號鎖止電路包括第五電阻、第一二極 管；其中，該第五電阻直接串接在第一開關三極體的集電極和恆壓電源的地 之間；該第一二極體的正極連接在第一開關三極體的集電極，第一二極體的負極連接在第一穩壓二極體的負極上。
7. 根據權利要求3所述的一種基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動 電路，其特徵在於所述下橋驅動信號鎖止電路包括第六電阻、第二二極 管；該第六電阻直接串接在第二開關三極體的集電極和恆壓電源的地之間； 第二二極體的正極連接在第二開關三極體的集電極，第二二極體的負極連接 在第二穩壓二極體的負極上。
8. 根據權利要求4或5任意一項所述的一種基於普通光耦合器的智能化 功率模塊驅動電路，其特徵在於所述的第一、第二電耦合器的輸入端分別 對應於所述上、下橋驅動信號電路連接，其輸出端分別對應連接第一、第二 開關三極體的基極。
9. 根據權利要求1所述的一種基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動 電路，其特徵在於所述的第一、第二電耦合器為低速光耦合器。
專利摘要本實用新型是關於一種基於普通光耦合器的智能化功率模塊驅動電路，其包括用於隔離上橋驅動信號的第一光電耦合器，用於隔離下橋驅動信號的第二光電耦合器，用於提供恆定電壓的恆壓電源，用於控制驅動電路開通、關斷的智能化功率模塊，與所述第一光電耦合器連接、用於驅動該第一光電耦合器的上橋驅動信號電路，與所述第二光電耦合器連接、用於驅動該第二光電耦合器的下橋驅動信號電路；由此簡化了驅動電路的結構，較低了驅動電路在PCB板上佔用面積，並且，採用該種結構在220V，2.2KW功率段，可以廣泛的替代現有的驅動電路，且在本驅動電路中可以採用普通的低速光耦合器，故，降低了成本。
文檔編號H02M1/08GK201328070SQ20082021408
公開日2009年10月14日 申請日期2008年11月28日 優先權日2008年11月28日
發明者朱華東 申請人:深圳市易驅變頻技術有限公司