[实用新型]电动车组变流器用大功率双路IGBT驱动电路板

说明书

技术领域

本实用新型涉及机电传动装置的控制设备，尤其涉及一种用于牵引变流器或辅助变流器的大功率双路驱动电路板。

背景技术

随着中国铁路事业的快速发展，电动车组技术的引进使国人亲身感受到其高速、高效、舒适与安全的特点。作为电动车组核心部件的变流器，多年来一直依赖进口，功率模块IGBT的驱动电路作为其重中之重更是受制于人。电动车组对可靠性的要求极高，要保证电动车组能够准时、安全的到达目的地，功率模块的IGBT驱动电路的合理设计是非常必要的。

当前在国内外，小功率IGBT的驱动技术已日臻成熟，其产品也较多，而应用于大功率，尤其是特殊领域如电动车组的IGBT的驱动产品却寥寥无几，而且价格也高昂。大功率IGBT对驱动电路的可靠性、电气绝缘、保护电路、寿命等要求较高，加之电动车组变流器用的IGBT运行环境恶劣，因此对其驱动电路要求几近苛刻，超高可靠性与优良的驱动性能都是人们不懈追求的目标。从当前的电动车组出现的故障来看，由于IGBT驱动的不完善导致整个功率模块烧毁的情况时有发生，究其原因，不外乎驱动逻辑的不完善、电气绝缘性能差、以及保护逻辑还存在漏洞。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，研制一种大功率、高可靠性、高集成度、易安装、低成本的可用于牵引变流器或辅助变流器的双路驱动电路板。

本实用新型的技术解决方案是这样实现的：

一种电动车组变流器用大功率双路IGBT驱动电路板，其特征在于包括逻辑和驱动接口电路、脉冲变流器和智能栅极驱动电路，其中所述的逻辑和驱动接口电路由CPLD芯片构成，一端接数据信息端，另一端通过A、B两个通道与脉冲变压器的原边连接；所述的智能栅极驱动电路也由CPLD构成，其输入端接脉冲变压器的次边，其输出端则连接到功率开关电路；所述的逻辑和驱动接口电路接受来自中央处理器CPU的驱动信号并进行编码处理，然后将其送入脉冲变压器的A、B两个信道上，智能栅极驱动电路从脉冲变压器接收该脉冲编码信息，并译出原始PWM信号，再将其放大成数安培的门极电流，用来驱动功率半导体器件；反之，脉冲变压器亦可将信道状态信号传送到逻辑和驱动接口电路。

所述的智能栅极驱动电路还带有RC保护电路，使IGBT功率器件工作在安全状态之下，远离有害的运行条件。

与现有技术相比较，本实用新型的优点在于，采用了高集成度的CPLD编写的特殊芯片构成逻辑和驱动之间的接口电路以及智能栅极驱动电路，完善了驱动逻辑，提高了电气绝缘性能，实现了大功率、高可靠性、易安装和低成本的目标。

附图说明

图1为大功率双路IGBT驱动基本原理框图；

图2为大功率双路IGBT驱动过流保护基本原理图；

图3为逻辑和驱动接口基本原理图；

图4为智能栅极驱动基本原理图。

在图中：1、逻辑和驱动接口电路2、脉冲变压器3、智能栅极驱动电路。

具体实施方式

如图1所示的大功率双路IGBT驱动基本原理框图，包括逻辑和驱动之间的接口、脉冲变压器、栅极驱动和功率放大部分。逻辑和驱动之间的接口部分接收来自CPU的驱动信号并进行编码处理，输入的两路信号InputA、InputB分别经过比较器A1与A2，其中InputA路信号又经过一个反相器A3将信号取反送入逻辑模式单元，这样将驱动信号变换成脉冲逻辑经高频变压器传输到栅极驱动部分。栅极驱动部分从变压器接收脉冲编码信息，译码出原始PWM信号，然后将其放大成数安培的门极电流用来驱动功率半导体。当脉冲逻辑产生错误逻辑时，电路将错误信号分别通过T1、T2两个三级管传给CPU，加以保护，可以通过VL对整个电路进行复位。其中CPU与驱动之间的连接线可以采用双绞线或光纤，这部分根据所驱动的IGBT型号的不同而需要选用不同外围电路参数，通过逻辑和驱动之间的接口将驱动信息传送到每个信道上的脉冲变压器，脉冲变压器反向运行时，将信道状态信号，主要是驱动工作状态信号，如过流或过压。传送到逻辑和驱动接口部分。

栅极驱动部分接收变压器脉冲编码信息，译码出原始PWM信号，再将信号经过放大器A3、A5与反相器A4转换成驱动IGBT的GE信号。另外，该单元具有过流保护作用，通过监测IGBT的Vce的电压来判断是否过流。它使功率器件工作在安全状态下，使其远离有害的运行条件，栅极驱动部分与IGBT的GE接口部分也要根据IGBT型号的不同而选用不同电路参数。