Igbt驅動模塊、電機驅動控制器和動力驅動系統的製作方法
2023-12-03 16:12:16 1
Igbt驅動模塊、電機驅動控制器和動力驅動系統的製作方法
【專利摘要】本申請公開了一種IGBT驅動模塊、電機驅動控制器和動力驅動系統，所述IGBT驅動模塊包括IGBT驅動電路和DC-DC變換電路，其中：所述DC-DC變換電路與所述IGBT驅動電路相連，用於通過調節驅動信號的佔空比來產生大小符合預期的正負驅動電源，並提供給所述IGBT驅動電路，以解決IGBT驅動模塊的低功耗和高可靠性設計。
【專利說明】IGBT驅動模塊、電機驅動控制器和動力驅動系統
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及電力電子【技術領域】，更具體地說，涉及一種IGBT驅動模塊、電機 驅動控制器和動力驅動系統。
【背景技術】
[0002] 電動汽車的動力驅動系統包括動力電池、電機驅動控制器、電機等。 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極電晶體）驅動模塊是所述電機驅 動控制器的核心組件之一。
[0003] 現有的IGBT驅動模塊包括IGBT驅動電路和DC-DC變換電路，其中，DC-DC變換電 路採用穩壓二極體分壓的方式來產生IGBT驅動電路所需要的正負驅動電源。但是，穩壓二 極管本身功耗比較大，且長時間工作在高溫環境下可靠性較差，因此亟需一種低功耗、高可 靠性的IGBT驅動模塊。 實用新型內容
[0004] 有鑑於此，本實用新型提供一種IGBT驅動模塊、電機驅動控制器和動力驅動系 統，以解決IGBT驅動模塊的低功耗和高可靠性設計。
[0005] -種IGBT驅動模塊，包括IGBT驅動電路和DC-DC變換電路，其中：
[0006] 所述DC-DC變換電路與所述IGBT驅動電路相連，用於通過調節驅動信號的佔空比 來產生大小符合預期的正負驅動電源，並提供給所述IGBT驅動電路。
[0007] 其中，所述DC-DC變換電路包括方波產生電路和不對稱半橋電路，其中：
[0008] 所述方波產生電路，用於產生佔空比符合預期的方波驅動信號；
[0009] 所述不對稱半橋電路連接所述方波產生電路和所述IGBT驅動電路，用於對所述 方波驅動信號進行功率放大、電氣隔離和整流，得到正負驅動電壓，並輸出給所述IGBT驅 動電路。
[0010] 其中，所述方波產生電路包括定時器和外圍電路，所述外圍電路用於使所述定時 器輸出佔空比符合預期的方波驅動信號。
[0011] 其中，所述定時器為555定時器，具有GND引腳、Trigger引腳、Output引腳、Reset 引腳、Control Voltage引腳、Threshold引腳、Discharge引腳和VCC引腳；所述外圍電路 包括第一電阻、第二電阻、第一二極體、第一電容、第二電容和第三電容，其中：
[0012] 電源電壓依次經所述第一電阻、所述第二電阻和所述第一電容接地；所述第一二 極管並聯在所述第二電阻兩端；所述GND引腳接地；所述Trigger引腳接所述Threshold 引腳；所述Reset引腳接電源電壓；所述Control Voltage引腳經所述第二電容接地；所述 Threshold引腳接所述第二電阻與所述第一電容的中間節點；所述Discharge引腳接所述 第一電阻與所述第二電阻的中間節點；所述VCC引腳接電源電壓，並經所述第三電容接地。
[0013] 其中，所述不對稱半橋電路包括MIC4452半橋晶片、第四電容、第五電容、第六電 容、高頻變壓器以及一個或多個整流單元；所述整流單元包括第二二極體、第三二極體、第 七電容、第八電容、第九電容、第十電容、第i^一電容、第十二電容和第十三電容，其中：
[0014] 所述MIC4452半橋晶片的兩個VS引腳均接電源電壓，並分別經所述第四電容、所 述第五電容接地；所述MIC4452半橋晶片的IN引腳接所述555定時器的Output引腳；所 述MIC4452半橋晶片的GND引腳接地；所述MIC4452半橋晶片的OUT引腳經所述第六電容 接所述高頻變壓器原邊的一端，其原邊的另一端接地；
[0015] 所述高頻變壓器副邊的第一端接所述第二二極體的陽極，所述第二二極體的陰極 經相併聯的所述第七電容、所述第八電容、所述第九電容和所述第十電容接所述高頻變壓 器副邊的第二端；所述高頻變壓器副邊的第一端接所述第三二極體的陰極，所述第三二極 管的陽極經相併聯的所述第十一電容、所述第十二電容和所述第十三電容接所述高頻變壓 器副邊的第二端。
[0016] 其中，所述高頻變壓器為EP17高頻變壓器。
[0017] 可選地，所述不對稱半橋電路還包括第四二極體、第五二極體和第三電阻，其中：
[0018] 所述第四二極體的陽極接所述MIC4452半橋晶片的IN引腳，其陰極接電源電壓； 所述第五二極體的陽極接地，其陰極接所述IN引腳；所述第三電阻一端接所述電源電壓， 另一端接所述IN引腳。
[0019] 其中，所述IGBT驅動電路包括光耦隔離電路和推挽功率放大電路。
[0020] 一種電機驅動控制器，包括上述任一種IGBT驅動模塊。
[0021] 一種電動汽車的動力驅動系統，包括：電機、動力電池以及上述電機驅動控制器。
[0022] 從上述的技術方案可以看出，本實用新型對DC-DC變換電路的電路結構進行改 進，通過調節驅動信號的佔空比來產生IGBT驅動電路工作需要的正負驅動電源，由於改進 後的DC-DC變換電路不涉及穩壓二極體的分壓工作，因此不存在穩壓二極體功耗大、長時 間工作在高溫環境下可靠性較差的問題，實現了 IGBT驅動模塊的低功耗和高可靠性設計。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還 可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0024] 圖1為本實用新型實施例公開的一種DC-DC變換電路結構示意圖；
[0025] 圖2為本實用新型實施例公開的一種IGBT驅動電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0027] 本實用新型實施例公開了一種IGBT驅動模塊，以實現IGBT驅動模塊的低功耗和 高可靠性設計，包括IGBT驅動電路和DC-DC變換電路，其中 ：
[0028] 所述DC-DC變換電路與所述IGBT驅動電路相連，用於通過調節驅動信號的佔空比 來產生大小符合預期的正負驅動電源，並提供給所述IGBT驅動電路。
[0029] 本實施例對DC-DC變換電路的電路結構進行改進，通過調節驅動信號的佔空比來 產生IGBT驅動電路工作需要的正負驅動電源，由於改進後的DC-DC變換電路不涉及穩壓二 極管的分壓工作，因此不存在穩壓二極體功耗大、長時間工作在高溫環境下可靠性較差的 問題，實現了 IGBT驅動模塊的低功耗和高可靠性設計。
[0030] 下面，對所述DC-DC變換電路的結構及原理進行更為詳細的描述。
[0031] 參見圖1，所述DC-DC變換電路包括方波產生電路100和不對稱半橋電路200,其 中：
[0032] 方波產生電路100,用於產生佔空比符合預期的方波驅動信號；
[0033] 不對稱半橋電路200連接方波產生電路100和IGBT驅動電路，用於對所述方波驅 動信號進行功率放大、電氣隔離和整流，得到正負驅動電源，並輸出給所述IGBT驅動電路。
[0034] 1)關於方波產生電路100
[0035] 方波產生電路100包括定時器和外圍電路，所述外圍電路用於使所述定時器輸出 佔空比符合預期的方波驅動信號。其拓撲結構如下：
[0036] 所述定時器優選555定時器U1，具有GND引腳UTrigger引腳2、Output引腳3、 Reset 引腳 4、Control Voltage 引腳 5、Threshold 引腳 6、Discharge 引腳 7 和 VCC 引腳 8 ; 所述外圍電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一二極體D1、第一電容C1、第二電容C2和 第三電容C3 ;
[0037] 其中，電源電壓VCC (本實施例中VCC =+15V)依次經第一電阻Rl、第二電阻R2和 第一電容Cl接地；第一二極體Dl並聯在第二電阻R2兩端；GND引腳1接地；Trigger引腳 2接Threshold引腳6 ;Reset引腳4接電源電壓VCC !Control Voltage引腳5經第二電容 C2接地；Threshold引腳6接第二電阻R2與第一電容Cl的中間節點；Discharge引腳7接 第一電阻Rl與第二電阻R2的中間節點；VCC引腳8接電源電壓VCC，並經第三電容C3接 地。
[0038] 在該拓撲結構下，Ton = 0· 695 X Rl XCl，Toff = 0· 695 X R2 XCl，產生的方波驅動 信號的佔空比為
【權利要求】
1. 一種IGBT驅動模塊，其特徵在於，包括IGBT驅動電路和DC-DC變換電路，其中： 所述DC-DC變換電路與所述IGBT驅動電路相連，用於通過調節驅動信號的佔空比來產 生大小符合預期的正負驅動電源，並提供給所述IGBT驅動電路。
2. 根據權利要求1所述的IGBT驅動模塊，其特徵在於，所述DC-DC變換電路包括方波 產生電路和不對稱半橋電路，其中： 所述方波產生電路，用於產生佔空比符合預期的方波驅動信號； 所述不對稱半橋電路連接所述方波產生電路和所述IGBT驅動電路，用於對所述方波 驅動信號進行功率放大、電氣隔離和整流，得到正負驅動電壓，並輸出給所述IGBT驅動電 路。
3. 根據權利要求2所述的IGBT驅動模塊，其特徵在於，所述方波產生電路包括定時器 和外圍電路，其中，所述外圍電路用於使所述定時器輸出佔空比符合預期的方波驅動信號。
4. 根據權利要求3所述的IGBT驅動模塊，其特徵在於，所述定時器為555定時器，具 有 GND 引腳、Trigger 引腳、Output 引腳、Reset 引腳、Control Voltage 引腳、Threshold 弓丨 腳、Discharge引腳和VCC引腳；所述外圍電路包括第一電阻、第二電阻、第一二極體、第一 電容、第二電容和第三電容，其中： 電源電壓依次經所述第一電阻、所述第二電阻和所述第一電容接地；所述第一二極體 並聯在所述第二電阻兩端；所述GND引腳接地；所述Trigger引腳接所述Threshold引 腳；所述Reset引腳接電源電壓；所述Control Voltage引腳經所述第二電容接地；所述 Threshold引腳接所述第二電阻與所述第一電容的中間節點；所述Discharge引腳接所述 第一電阻與所述第二電阻的中間節點；所述VCC引腳接電源電壓，並經所述第三電容接地。
5. 根據權利要求4所述的IGBT驅動模塊，其特徵在於，所述不對稱半橋電路包括 MIC4452半橋晶片、第四電容、第五電容、第六電容、高頻變壓器以及一個或多個整流單元； 所述整流單元包括第二二極體、第三二極體、第七電容、第八電容、第九電容、第十電容、第 i^一電容、第十二電容和第十三電容，其中： 所述MIC4452半橋晶片的兩個VS引腳均接電源電壓，並分別經所述第四電容、所述 第五電容接地；所述MIC4452半橋晶片的IN引腳接所述555定時器的Output引腳；所述 MIC4452半橋晶片的GND引腳接地；所述MIC4452半橋晶片的OUT引腳經所述第六電容接 所述高頻變壓器原邊的一端，其原邊的另一端接地； 所述高頻變壓器副邊的第一端接所述第二二極體的陽極，所述第二二極體的陰極經相 並聯的所述第七電容、所述第八電容、所述第九電容和所述第十電容接所述高頻變壓器副 邊的第二端；所述高頻變壓器副邊的第一端接所述第三二極體的陰極，所述第三二極體的 陽極經相併聯的所述第十一電容、所述第十二電容和所述第十三電容接所述高頻變壓器副 邊的第二端。
6. 根據權利要求5所述的IGBT驅動模塊，其特徵在於，所述高頻變壓器為EP17高頻變 壓器。
7. 根據權利要求5或6所述的IGBT驅動模塊，其特徵在於，所述不對稱半橋電路還包 括第四二極體、第五二極體和第三電阻，其中： 所述第四二極體的陽極接所述MIC4452半橋晶片的IN引腳，其陰極接電源電壓；所述 第五二極體的陽極接地，其陰極接所述IN引腳；所述第三電阻一端接所述電源電壓，另一 端接所述IN引腳。
8. 根據權利要求1所述的IGBT驅動模塊，其特徵在於，所述IGBT驅動電路包括光耦隔 離電路和推挽功率放大電路。
9. 一種電機驅動控制器，其特徵在於，包括：權利要求1-8中任一項所述的IGBT驅動 模塊。
10. -種電動汽車的動力驅動系統，其特徵在於，包括：電機、動力電池，以及權利要求 9所述的電機驅動控制器。
【文檔編號】H02M1/08GK204168140SQ201420617022
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】羅黎豔, 方向軍, 傅立秦 申請人:陽光電源股份有限公司