專利名稱：一種igbt驅(qū)動電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉絕緣柵雙晶體管(IGBT)驅(qū)動電源領(lǐng)域，具體是一種應(yīng)用正反激變 換器實現(xiàn)的IGBT驅(qū)動電源電路。
背景技術(shù)：
IGBT逆變器驅(qū)動電源最初大都采用線性電源供電，線性電源的源供電來自工頻變
壓器，由于在逆變系統(tǒng)中需要多路獨立電源，尤其是三相半橋逆變器有6只IGBT組成，需要
12路獨立電源，這樣工頻變壓器的體積重量很大，并且系統(tǒng)的可維護性降低。 近 來，開關(guān)電源在各行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，在IGBT驅(qū)動電源中，以UC3844為主要
控制芯片的反激變換為主流。反激變換器的主要工作原理是MOS管開通時，變壓器原邊儲
存能量，關(guān)斷時，將儲存的能量傳送到變壓器副邊，經(jīng)電容濾波后得到所需要的電壓，反激
變換器不需要額外濾波電感，簡化電路拓撲，故得到廣泛應(yīng)用。 但是反激變換只在開關(guān)管關(guān)斷期間才向副方傳送能量，上電過程中電壓建立過程 比較慢，輸出電壓紋波較大，會對IGBT的開關(guān)瞬態(tài)損耗有一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容針對上述反激變換器帶來的問題，本實用新型提供了一種采用正、反激DC-DC變
換拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、驅(qū)動電源周邊元器件少、輸出電壓波紋小、穩(wěn)定性 好的IGBT驅(qū)動電源電路。 —種IGBT驅(qū)動電源電路，包括脈沖發(fā)生電路、控制器、峰值電流采樣電路、驅(qū)動變 壓器和正反激變換輸出電路、輸出電容濾波電路，其中，控制器的Tcapa腳連接有一RC電路 作為脈沖發(fā)生電路，控制器的VCC腳和ipk腳之間連接有一采樣電阻作為峰值電流采樣電 路，變壓器T 3原邊連接到控制器，變壓器T3副邊作為正負脈沖信號輸出端連接到正反激 變換輸出電路和輸出電容濾波電路。 上述IGBT驅(qū)動電源電路需要外部提供一路電源，對一般控制器來說為17V電源即 可，在給控制器供電的同時，給功率變換電路的開關(guān)電路提供15V電源輸入，經(jīng)控制器在變 壓器原邊得到電脈沖信號，并可以傳輸給副邊。 脈沖發(fā)生電路形成脈沖寬度固定的脈沖信號，驅(qū)動變壓器和正反激變換輸出電路 將功率電路產(chǎn)生的正負電信號轉(zhuǎn)化為所需要的電信號，峰值電流采樣電路采集功率管的峰 值電流并將其傳輸?shù)娇刂破鲀?nèi)部，控制脈沖寬度的給定。 具體來說，脈沖發(fā)生電路是這樣的利用控制器內(nèi)部的震蕩器和外部鏈接的RC電 路產(chǎn)生恒定脈寬恒定頻率的脈沖，組成脈沖發(fā)生電路，RC參數(shù)的選取根據(jù)控制器來決定。 峰值采樣電路其功能體現(xiàn)為(1)電路啟動瞬間，后面的正激變換器工作時，由于 沒有輸出濾波電感，可能會造成電容充電電流過大，造成控制器內(nèi)部的集成M0S管承受過 電流而發(fā)生損壞。(2)負載短路異常保護，當輸出異常情況下停止脈沖輸出。 上述的正反激變換輸出電路是這樣的包括四個二極管，二極管V21和二極管V23串聯(lián)作為一組，二極管V22和二極管V24串聯(lián)作為一組，兩組并聯(lián)，即二極管V21和二極管 V22的負極連接作為一輸出端、二極管V23和二極管V24的正極連接作為另一輸出端；變壓 器T3副邊分別連接到二極管V21和二極管V23之間、二極管V22和二極管V24之間。 驅(qū)動變壓器和正反激變換輸出電路實現(xiàn)預(yù)期輸出，工作過程可以分解為兩個階 段(l)正激變換器工作，此時控制器內(nèi)部集成的MOS開通，驅(qū)動變壓器的異名端為正，變壓 器副邊的兩個異名端的感應(yīng)電壓也為正，因為供電電壓為17V，輸出電壓穩(wěn)定值為士15V， 所以二極管V21和V24導(dǎo)通，通過輸出電容濾波得到正負脈沖輸出。變壓器的勵磁電感正 向磁化，存儲能量，為下面的反激變換器工作準備。(2)反激變換器工作，此時控制器內(nèi)部集 成的M0S關(guān)斷，前階段儲存在勵磁電感上的能量釋放，為維持原邊勵磁電感電流的方向保 持不變，在變壓器的副邊上產(chǎn)生反向感生電動勢，副邊繞組同名端為正，這樣V22和V23導(dǎo) 通，通過輸出電容濾波得到正負脈沖輸出。此階段變壓器勵磁電感上的能量釋放。 上述變壓器副邊設(shè)置有中性抽頭，副邊可以得到正負脈沖信號，正脈沖信號經(jīng)整 流濾波得到+15V電壓，負脈沖信號經(jīng)整流濾波得到-15V脈沖電壓，提供給IGBT驅(qū)動電路。 上述輸出電容濾波電路為串聯(lián)連接有電容C25和電容C26作為一組、串聯(lián)連接 有二極管V29和二極管V30作為一組、串聯(lián)連接有電容C29和電容C30作為一組，三組并聯(lián) 連接，即電容C25的正極、二極管V29的負極、電容C29的一極相互連接作為一輸出端，電容 C26的負極、二極管V30的正極、電容C30的一極相互連接作為另一輸出端；電容C25和電 容C26之間接地，二極管V29和二極管V30之間接地，電容C29和電容C30之間接地。 這樣，本電路沒有輸出電壓反饋，采用固定占空比驅(qū)動，為保證不同負載情況下固 定占空比能產(chǎn)生恒定電壓輸出，正反激變換器的原邊勵磁電感應(yīng)該工作于連續(xù)狀態(tài)下。 本實用新型提供的IGBT驅(qū)動電源電路，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，原負方隔離，可以方 便的實現(xiàn)多路輸出，并且輸出電壓和脈動電流指標相比反激變換器得到優(yōu)化，相比于原有 的反激變換器具有上電過程中電壓建立過程快、輸出電壓波紋小的優(yōu)點。反激變換的特點 只在開關(guān)管關(guān)斷期間才向副方傳送能量，輸出電壓紋波較大。正激變換器只在開關(guān)管開通 期間向副方傳送能量，但由于有較大的輸出濾波電感，輸出電壓紋波較反激變換器要小一 些。而正反激組合DC-DC變換器綜合了二者的優(yōu)點，并且在開關(guān)管開通和關(guān)斷期間都可以 向副方傳遞能量，提高了變換器的功率密度。

圖1是本實用新型實施例的電路原理圖。
具體實施方式
下面以非限定性的實施例來進一步解釋、說明本技術(shù)方案。 —種IGBT驅(qū)動電源電路，如圖1所示，包括脈沖發(fā)生電路、控制器、峰值電流采樣 電路、驅(qū)動變壓器和正反激變換輸出電路、輸出電容濾波電路。 控制器采用MC33163型號，只應(yīng)用內(nèi)部的集成MOS和峰值保護電路，反饋誤差放大 器及其他電路都不應(yīng)用，需要外部提供一路17V電源。 其中，控制器的Tc即a腳(即6腳)連接有一 RC電路作為脈沖發(fā)生電路，即并聯(lián) 有一電容Cl和電阻Rl，其參數(shù)根據(jù)芯片選取。[0022] 控制器的VCC腳(即7腳)和ipk展卩(g卩8展P )之間連接有一采樣電阻R2作為 峰值電流采樣電路。 變壓器T3原邊連接到控制器，連接方式如圖1所示，變壓器T3副邊作為正負脈沖 信號輸出端連接到正反激變換輸出電路和輸出電容濾波電路。 正反激變換輸出電路是這樣的包括四個二極管，二極管V21和二極管V23串聯(lián)作 為一組，二極管V22和二極管V24串聯(lián)作為一組，兩組并聯(lián)，即二極管V21和二極管V22的 負極連接作為一輸出端、二極管V23和二極管V24的正極連接作為另一輸出端；變壓器T3 副邊分別連接到二極管V21和二極管V23之間、二極管V22和二極管V24之間。 驅(qū)動變壓器和正反激變換輸出電路實現(xiàn)預(yù)期輸出，工作過程可以分解為兩個階 段(l)正激變換器工作，此時控制器內(nèi)部集成的MOS開通，驅(qū)動變壓器的異名端為正，變壓 器副邊的兩個異名端的感應(yīng)電壓也為正，因為供電電壓為17V，輸出電壓穩(wěn)定值為士15V， 所以二極管V21和V24導(dǎo)通，通過輸出電容濾波得到正負脈沖輸出。變壓器的勵磁電感正 向磁化，存儲能量，為下面的反激變換器工作準備。(2)反激變換器工作，此時控制器內(nèi)部集 成的M0S關(guān)斷，前階段儲存在勵磁電感上的能量釋放，為維持原邊勵磁電感電流的方向保 持不變，在變壓器的副邊上產(chǎn)生反向感生電動勢，副邊繞組同名端為正，這樣V22和V23導(dǎo) 通，通過輸出電容濾波得到正負脈沖輸出。此階段變壓器勵磁電感上的能量釋放。 上述變壓器副邊設(shè)置有中性抽頭，副邊可以得到正負脈沖信號，正脈沖信號經(jīng)整 流濾波得到+15V電壓，負脈沖信號經(jīng)整流濾波得到-15V脈沖電壓，提供給IGBT驅(qū)動電路。 輸出電容濾波電路為串聯(lián)連接有電容C25和電容C26作為一組、串聯(lián)連接有二極 管V29和二極管V30作為一組、串聯(lián)連接有電容C29和電容C30作為一組，三組并聯(lián)連接， 即電容C25的正極、二極管V29的負極、電容C29的一極相互連接作為一輸出端VCC3+，電容 C26的負極、二極管V30的正極、電容C30的一極相互連接作為另一輸出端VCC3-;電容C25 和電容C26之間接地，二極管V29和二極管V30之間接地，電容C29和電容C30之間接地。 驅(qū)動變壓器和正反激變換輸出電路中二極管V21和二極管V22的負極的輸出端連 接到輸出電容濾波的二極管C25的正極，二極管V23和二極管V24的正極的輸出端連接到 輸出電容濾波的二極管C26的負極。
權(quán)利要求一種IGBT驅(qū)動電源電路，其特征在于包括脈沖發(fā)生電路、控制器MC33163、峰值電流采樣電路、驅(qū)動變壓器和正反激變換輸出電路、輸出電容濾波電路，其中，控制器MC33163的Tcapa腳連接有一RC電路作為脈沖發(fā)生電路，控制器MC33163的VCC腳和ipk腳之間連接有一采樣電阻作為峰值電流采樣電路，變壓器(T3)原邊連接到控制器，變壓器(T3)副邊作為正負脈沖信號輸出端連接到正反激變換輸出電路和輸出電容濾波電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IGBT驅(qū)動電源電路，其特征在于所述正反激變換輸出電路 是這樣的包括四個二極管，二極管(V21)和二極管(V23)串聯(lián)作為一組，二極管(V22)和 二極管(V24)串聯(lián)作為一組，兩組并聯(lián)，即二極管(V21)和二極管(V22)的負極連接作為一 輸出端、二極管(V23)和二極管(V24)的正極連接作為另一輸出端；變壓器(T3)副邊分別 連接到二極管(V21)和二極管(V23)之間、二極管(V22)和二極管(V24)之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的IGBT驅(qū)動電源電路，其特征在于所述變壓器副邊設(shè)置 有中性抽頭。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的IGBT驅(qū)動電源電路，其特征在于所述輸出電容濾波 電路為串聯(lián)連接有電容(C25)和電容(C26)作為一組、串聯(lián)連接有二極管(V29)和二極 管(V30)作為一組、串聯(lián)連接有電容(C29)和電容(C30)作為一組，三組并聯(lián)連接，即電容 (C25)的正極、二極管(V29)的負極、電容(C29)的一極相互連接作為一輸出端，電容(C26) 的負極、二極管(V30)的正極、電容(C30)的一極相互連接作為另一輸出端；電容(C25)和 電容(C26)之間接地，二極管(V29)和二極管(V30)之間接地，電容(C29)和電容(C30)之 間接地。
專利摘要一種IGBT驅(qū)動電源電路，其特征在于包括脈沖發(fā)生電路、控制器、峰值電流采樣電路、驅(qū)動變壓器和正反激變換輸出電路、輸出電容濾波電路，其中，控制器的Tcapa腳連接有一RC電路作為脈沖發(fā)生電路，控制器的VCC腳和ipk腳之間連接有一采樣電阻作為峰值電流采樣電路，變壓器(T3)原邊連接到控制器，變壓器(T3)副邊作為正負脈沖信號輸出端連接到正反激變換輸出電路和輸出電容濾波電路。本實用新型提供的IGBT驅(qū)動電源電路，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，原負方隔離，可以方便的實現(xiàn)多路輸出，并且輸出電壓和脈動電流指標相比反激變換器得到優(yōu)化。
文檔編號H02M3/28GK201536319SQ20092002906
公開日2010年7月28日 申請日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者龐清奎, 湯承昭, 白洪超 申請人:山東艾諾儀器有限公司