一种igbt驱动隔离电源的控制电路

文档序号:1801862 发布日期:2021-11-05 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 一种igbt驱动隔离电源的控制电路 (Control circuit of IGBT driving isolation power supply ) 是由 李军 何卫安 王文广 施贻蒙 徐晓彬 于 2021-10-08 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种IGBT驱动隔离电源的控制电路,该控制电路包括:数字稳压模块,所述数字稳压模块用于使输入至所述IGBT驱动隔离电源的门极的电压稳定在目标电压。也就是说,该控制电路可以保证使输入至所述IGBT驱动隔离电源的门极的开启电压和/或关断电压都可以稳定在所需的目标电压附近,以提高电源系统的可靠性。(The invention provides a control circuit of an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) driving isolation power supply, which comprises: and the digital voltage stabilizing module is used for stabilizing the voltage input to the gate pole of the IGBT driving isolation power supply at a target voltage. That is, the control circuit can ensure that the turn-on voltage and/or the turn-off voltage input to the gate of the IGBT driving isolation power supply can be stabilized to be close to the required target voltage, so that the reliability of the power supply system is improved.)

一种IGBT驱动隔离电源的控制电路

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域,更具体地说,涉及一种IGBT驱动隔离电源的控制电路。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,驱动隔离电源)是HVIC(HighVoltage IC,高压集成电路)的典型电路之一,由于其高可靠性, 面积小,效果高等特点被广泛应用于家用电器与工业设备、航空、航天、武器系统等方面。

但是,目前IGBT驱动隔离电源的静态功耗较高,效率较低;并且,IGBT驱动隔离电源的开关瞬间会有大的脉冲电流流过电源回路,降低了电源系统的可靠性。

发明内容

有鉴于此,为解决上述问题,本发明提供一种IGBT驱动隔离电源的控制电路,技术方案如下:

一种IGBT驱动隔离电源的控制电路,所述控制电路包括:

数字稳压模块,所述数字稳压模块用于使输入至所述IGBT驱动隔离电源的门极的电压稳定在目标电压。

优选的,在上述控制电路中,所述数字稳压模块包括:第一数字稳压单元,所述第一数字稳压单元用于使输入至所述IGBT驱动隔离电源的门极的开启电压稳定在目标电压;

所述第一数字稳压单元的第一端与电压输入端的第一端连接,作为所述开启电压的输出端;

所述第一数字稳压单元的第二端与发射极电压端连接;

所述第一数字稳压单元的第三端与第一参考电压输入端连接。

优选的,在上述控制电路中,所述第一数字稳压单元包括:第一电阻、第二电阻、第一比较器和第一晶体管;

所述第一电阻的第一端和所述第一晶体管的第一电极端均与所述电压输入端的第一端连接,作为所述开启电压的输出端;

所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接,且连接节点与所述第一比较器的同相输入端连接;

所述第二电阻的第二端与所述第一晶体管的第二电极端连接,作为所述发射极电压端;

所述第一比较器的反相输入端与所述第一参考电压输入端连接;

所述第一比较器的输出端与所述第一晶体管的栅极控制端连接。

优选的,在上述控制电路中,所述第一数字稳压单元还包括:第一ADC模块;

所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接,且连接节点通过所述第一ADC模块与所述第一比较器的同相输入端连接。

优选的,在上述控制电路中,所述数字稳压模块还包括:第二数字稳压单元,所述第二数字稳压单元用于使输入至所述IGBT驱动隔离电源的门极的关断电压稳定在目标电压;

所述第二数字稳压单元的第一端与所述发射极电压端连接;

所述第二数字稳压单元的第二端与所述电压输入端的第二端连接,作为所述关断电压的输出端;

所述第二数字稳压单元的第三端与第二参考电压输入端连接。

优选的,在上述控制电路中,所述第二数字稳压单元包括:第三电阻、第四电阻、第二比较器和第二晶体管;

所述第三电阻的第一端与所述第二晶体管的第一电极端连接,作为所述发射极电压端;

所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端连接,且连接节点与所述第二比较器的同相输入端连接;

所述第二比较器的反相输入端与所述第二参考电压输入端连接;

所述第二比较器的输出端与所述第二晶体管的栅极控制端连接;

所述第四电阻的第二端和所述第二晶体管的第二电极端均与所述电压输入端的第二端连接,作为所述关断电压的输出端。

优选的,在上述控制电路中,所述第二数字稳压单元还包括:第二ADC模块;

所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端连接,且连接节点通过所述第二ADC模块与所述第二比较器的同相输入端连接。

优选的,在上述控制电路中,所述控制电路还包括:第一电容和第二电容;

所述第一电容的第一端与所述电压输入端的第一端连接,作为所述开启电压的输出端;

所述第一电容的第二端与所述第二电容的第一端连接,且连接节点作为所述发射极电压端;

所述第二电容的第二端与所述电压输入端的第二端连接,作为所述关断电压的输出端。

优选的,在上述控制电路中,所述开启电压的输出端通过第三晶体管与所述IGBT驱动隔离电源的门极连接;

所述关断电压的输出端通过第四晶体管与所述IGBT驱动隔离电源的门极连接。

优选的,在上述控制电路中,所述控制电路还包括:变换电路、隔离变压器和整流电路;

所述变换电路用于将输入电压转换为第一电压;

所述隔离变压器用于将所述第一电压变压至第二电压;

所述整流电路用于将所述第二电压整流为直流电压,并输出至所述数字稳压模块。

相较于现有技术,本发明实现的有益效果为:

本发明提供的一种IGBT驱动隔离电源的控制电路包括:数字稳压模块,所述数字稳压模块用于使输入至所述IGBT驱动隔离电源的门极的电压稳定在目标电压。该控制电路可以保证使输入至所述IGBT驱动隔离电源的门极的开启电压和/或关断电压都可以稳定在所需的目标电压附近,以提高电源系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种IGBT驱动隔离电源的控制电路的原理结构示意图;

图2为本发明实施例提供的一种IGBT驱动隔离电源的控制电路的电路结构示意图;

图3为本发明实施例提供的另一种IGBT驱动隔离电源的控制电路的电路结构示意图;

图4为本发明实施例提供的又一种IGBT驱动隔离电源的控制电路的电路结构示意图;

图5为本发明实施例提供的一种第一数字稳压单元的工作原理示意图;

图6为本发明实施例提供的又一种IGBT驱动隔离电源的控制电路的电路结构示意图;

图7为本发明实施例提供的又一种IGBT驱动隔离电源的控制电路的电路结构示意图;

图8为本发明实施例提供的又一种IGBT驱动隔离电源的控制电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1,图1为本发明实施例提供的一种IGBT驱动隔离电源的控制电路的原理结构示意图。

所述控制电路包括:

数字稳压模块,所述数字稳压模块用于使输入至所述IGBT驱动隔离电源的门极的电压稳定在目标电压。

可选的,如图1所示,所述数字稳压模块包括:第一数字稳压单元11,所述第一数字稳压单元11用于使输入至所述IGBT驱动隔离电源的门极的开启电压VP稳定在目标电压。

所述第一数字稳压单元11的第一端与电压输入端VDD的第一端连接,作为所述开启电压VP的输出端。

所述第一数字稳压单元11的第二端与发射极电压端VE连接。

所述第一数字稳压单元11的第三端与第一参考电压输入端Vref1连接。

可选的,如图1所示,所述数字稳压模块还包括:第二数字稳压单元12,所述第二数字稳压单元12用于使输入至所述IGBT驱动隔离电源的门极的关断电压VN稳定在目标电压。

所述第二数字稳压单元12的第一端与所述发射极电压端VE连接。

所述第二数字稳压单元12的第二端与所述电压输入端VDD的第二端连接,作为所述关断电压VN的输出端。

所述第二数字稳压单元12的第三端与第二参考电压输入端Vref2连接。

在该实施例中,该控制电路通过数字稳压模块可以保证使输入至所述IGBT驱动隔离电源的门极的开启电压VP和/或关断电压VN都可以稳定在所需的目标电压附近,以提高电源系统的可靠性。

可选的,在本发明另一实施例中,参考图2,图2为本发明实施例提供的一种IGBT驱动隔离电源的控制电路的电路结构示意图。

所述第一数字稳压单元11包括:第一电阻R1、第二电阻R2、第一比较器D1和第一晶体管Q1。

所述第一电阻R1的第一端和所述第一晶体管Q1的第一电极端均与所述电压输入端VDD的第一端连接,作为所述开启电压VP的输出端。

所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端连接,且连接节点与所述第一比较器D1的同相输入端连接。

所述第二电阻R2的第二端与所述第一晶体管Q1的第二电极端连接,作为所述发射极电压端VE。

所述第一比较器D1的反相输入端与所述第一参考电压输入端Vref1连接。

所述第一比较器D1的输出端与所述第一晶体管Q1的栅极控制端连接。

所述第二数字稳压单元12包括:第三电阻R3、第四电阻R4、第二比较器D2和第二晶体管Q2;

所述第三电阻R3的第一端与所述第二晶体管Q2的第一电极端连接,作为所述发射极电压端VE;

所述第三电阻R3的第二端与所述第四电阻R4的第一端连接,且连接节点与所述第二比较器D2的同相输入端连接;

所述第二比较器D2的反相输入端与所述第二参考电压输入端Vref2连接;

所述第二比较器D2的输出端与所述第二晶体管Q2的栅极控制端连接;

所述第四电阻R4的第二端和所述第二晶体管Q2的第二电极端均与所述电压输入端VDD的第二端连接,作为所述关断电压VN的输出端。

可选的,参考图3,图3为本发明实施例提供的另一种IGBT驱动隔离电源的控制电路的电路结构示意图。

所述第一数字稳压单元11还包括:第一ADC模块13。

所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端连接,且连接节点通过所述第一ADC模块13与所述第一比较器D1的同相输入端连接。

可选的,参考图4,图4为本发明实施例提供的又一种IGBT驱动隔离电源的控制电路的电路结构示意图。

所述第二数字稳压单元12还包括:第二ADC模块14。

所述第三电阻R3的第二端与所述第四电阻R4的第一端连接,且连接节点通过所述第二ADC模块14与所述第二比较器D2的同相输入端连接。

在该实施例中,参考图5,图5为本发明实施例提供的一种第一数字稳压单元的工作原理示意图,如图5所示,稳定开启电压的方式采用滞环控制方法,具体为:

第一ADC模块13检测开启电压的输出端的电压,在第一比较器D1与参考电压进行比较,当输出电压VP大于或等于Vref1+△V/2时,第一晶体管Q1导通,当输出电压VP小于或等于Vref1-△V/2时,第一晶体管Q1关断,保证VP输出电压稳定且输出波纹不大于△V。

稳定关断电压的方式与稳定开启电压的方式的原理相同,在此不再赘述。

可选的,在本发明另一实施例中,参考图6,图6为本发明实施例提供的又一种IGBT驱动隔离电源的控制电路的电路结构示意图。

所述控制电路还包括:第一电容C1和第二电容C2;

所述第一电容C1的第一端与所述电压输入端VDD的第一端连接,作为所述开启电压VP的输出端;

所述第一电容C1的第二端与所述第二电容C2的第一端连接,且连接节点作为所述发射极电压端VE;

所述第二电容C2的第二端与所述电压输入端VDD的第二端连接,作为所述关断电压VN的输出端。

可选的,在本发明另一实施例中,参考图7,图7为本发明实施例提供的又一种IGBT驱动隔离电源的控制电路的电路结构示意图。

所述开启电压VP的输出端通过第三晶体管Q3与所述IGBT驱动隔离电源的门极G连接。

所述关断电压VN的输出端通过第四晶体管Q4与所述IGBT驱动隔离电源的门极G连接。

可选的,在本发明另一实施例中,参考图8,图8为本发明实施例提供的又一种IGBT驱动隔离电源的控制电路的电路结构示意图。

所述控制电路还包括:变换电路15、隔离变压器16和整流电路17。

所述变换电路15用于将输入电压Vin转换为第一电压。

所述隔离变压器16用于将所述第一电压变压至第二电压。

所述整流电路17用于将所述第二电压整流为直流电压,并输出至所述数字稳压模块。

在该实施例中,输入电压Vin通过变换电路把能量通过隔离变压器从原边传递到副边,即实现输入电压到第二电压的转变;进一步的,通过整流电路对第二电压进行处理得到直流电压VDD,作为数字稳压模块的电压输入端。

数字稳压模块通过采样VP与VE之间的电压调节内部第一晶体管Q1的占空比,稳定开启电压VP的输出,例如稳定输出电压VP为15V,作为IGBT驱动隔离电源的开启电压VP。

总电压VDD减去VP电压可以得到关断电压VN。

可选的,数字稳压模块也可以采用VN和VE之间的电压调节内部第二晶体管Q2的占空比,稳定关断电压VN的输出。

该数字稳压模块本身静态功耗低,实现稳压电源的高效率,降低热损耗;通过调整数字稳压模块的响应回路,IGBT驱动隔离电源开关时产生瞬间电压跌落数字稳压电源不做快速响应,从而稳定电源内部不会流过大的脉冲电流,以提高电源系统的可靠性。

以上对本发明所提供的一种IGBT驱动隔离电源的控制电路进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素,或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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