[发明专利]一种基于模拟电路的IGBT栅极驱动器

说明书

本发明公开了一种基于模拟电路的IGBT栅极驱动器，包括：电源电路、隔离驱动和故障反馈电路以及保护电路；其中，电源电路将输入的直流电压信号转变为交流电压信号，并分别为隔离驱动和故障反馈电路、保护电路提供DC+15V和DC‑12V电压；隔离驱动和故障反馈电路接收上位机发出的DC±15V驱动信号，转化为IGBT的驱动信号输出给IGBT，及产生故障反馈信号给上位机；保护电路接收上位机发出的DC±15V驱动信号，实时检测受控IGBT状态，并产生故障锁存信号给隔离驱动和故障反馈电路。本发明通过模拟电路对IGBT的状态进行监测，延时触发。通过推挽电路控制输出波形，具有动作速度快，波形连续可调的特点。

技术领域

本发明属于电力电子和电力自动化设备的控制技术领域，具体涉及一种基于模拟电路的IGBT栅极驱动器。

背景技术

目前，国内外IGBT驱动器技术在中小功率领域的应用较为成熟，主要采用数字控制方式实现驱动，功能比较单一；IGBT集中了MOSFET和GTR的优点，具有输入阻抗高，开关速度快，热稳定性好，通态压降低，耐压高，承受电流大等特点，近年来，广泛应用于各个领域。采用一套性能良好的驱动电路可缩短开关时间，减少开关损耗，使IGBT工作在较理想的开关状态下，同时对产品的运行效率、可靠性和安全性都有重要意义。IGBT是电压控制型器件，在其栅极发射极之间施加十几伏的直流电压，只有微安级的电流流过。IGBT驱动器是IGBT和控制器DSP芯片之间的接口电路，其功能是将来自数字信号处理器的控制信号转换成具有足够功率的驱动信号，来实现IGBT安全的开通与关断，为处理器和IGBT之间提供电气隔离。为了在系统出现故障时IGBT得到正确和有效的保护，IGBT驱动器还需要提供相应的过流、过压、短路等故障保护功能。

在相关技术中，大多采用软件方法对输入至IGBT控制信号的脉冲宽度进行限制，但存在可能因程序跑飞或死机造成脉冲宽度限制遗漏的问题；而且在控制芯片至IGBT管的G极之间有较多的电子元器件，控制信号在传输途中，可能有其他脉冲叠加到G极损坏IGBT；再则，驱动高达3300V、1500A高压大功率IGBT工作，对电源和控制信号的隔离、绝缘有很高的要求。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于模拟电路的IGBT栅极驱动器，以满足目前大功率逆变器小型化趋势的要求；本发明的驱动器采用模拟电路控制IGBT栅极，输出波形连续平滑，能够根据具体的控制要求，灵活调整输出波形曲线，以满足不同应用案例，具有广泛的适用范围。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种基于模拟电路的IGBT栅极驱动器，包括：电源电路、隔离驱动和故障反馈电路以及保护电路；其中，

电源电路将输入的直流电压转变为交流电压，并分别为隔离驱动和故障反馈电路、保护电路提供DC+15V和DC-12V电压；

隔离驱动和故障反馈电路接收上位机发出的DC±15V驱动信号，转化为IGBT的驱动信号输出给IGBT，及产生故障反馈信号给上位机；

保护电路接收上位机发出的DC±15V驱动信号，实时检测受控IGBT状态，并产生故障锁存信号给隔离驱动和故障反馈电路。

优选地，所述电源电路包含：脉宽调制器U1、三极管T1～T4、场效应管V1～V2、高频变压器Tr1和整流滤波电路；