專利名稱：自帶隔離驅(qū)動的全控型電力電子器件橋臂模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種功率模塊電路，特別涉及一種自帶隔離驅(qū)動的全控型電力電 子器件橋臂模塊電路。
背景技術(shù)：
電力電子電路中，電力電子器件通常需要配對構(gòu)成橋臂使用。比如單相全橋有兩 個橋臂4個器件，三相全橋有三個橋臂6個器件?，F(xiàn)在很多器件是以對管或全橋的模塊形式提供，應(yīng)用時再在前端配上隔離驅(qū)動電 路供控制器操作。這類器件的缺陷是，若其中一個損壞，則導(dǎo)致整個器件無法再用。單管形式的器件仍在大量使用，這些單管器件在使用起來非常不方便，通常配對 構(gòu)成橋臂，在前端配上隔離驅(qū)動電路才能由控制器操作。而這些環(huán)節(jié)往往由分立元件組成， 分立元件組成的電路比較復(fù)雜，實驗時焊接極其不方便，而且在元件之間往往有相互干擾， 容易造成整個電路性能不太穩(wěn)定。針對這種情況，需要研究通用性強，且?guī)в懈綦x驅(qū)動的電力電子器件橋臂模塊，從 而易于連接其他電路，增強電路抗干擾能力，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提出能夠直接與DSP、單片機或其他控制芯 片相連，增強電路抗干擾能力，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的一種橋臂模塊電路。本實用新型的技術(shù)方案為一種自帶隔離驅(qū)動的全控型電力電子器件橋臂模塊， 為一個完全功能的半橋電路，自帶信號處理、電氣隔離、驅(qū)動電路和電力電子器件半橋，該 幾個部分依次相連，其中，所述的信號處理部分，由RC-VD移相網(wǎng)絡(luò)和反相器依次相連構(gòu)成；所述電氣隔離部分，通過光電耦合器將信號處理電路與之后的驅(qū)動電路隔離，并 實現(xiàn)信號的電平轉(zhuǎn)換，其輸出作為后級的驅(qū)動電路的輸入信號；所述驅(qū)動電路，采用IR2110集成驅(qū)動芯片，生成驅(qū)動信號；所述的電力電子器件半橋，以單管器件組對構(gòu)成并包含續(xù)流、緩沖電路，受驅(qū)動信號的控制。本實用新型提出的橋臂模塊電路，將單管器件配對構(gòu)成橋臂，配上隔離、驅(qū)動電 路，提供控制器接口，所需要的元器件比傳統(tǒng)的驅(qū)動電路要少得多。應(yīng)用方便，通用性強，易 于連接其他電路，只需根據(jù)橋路相數(shù)選擇使用。如圖3所示，只需要八個端子即可以實現(xiàn)外 圍連接。兩個模塊可以連接成一個單相全橋電路，如圖4，三個模塊簡單連接即可實現(xiàn)三相 全橋，如圖5所示。1.由于本橋臂模塊自帶隔離驅(qū)動，所以不需要外接電氣隔離電路和驅(qū)動電路，可 以直接與DSP、單片機或其他集成芯片相連，外圍電路簡單，通用性強。如圖3所示，只需要 八個端子就可以實現(xiàn)外圍連接。并且本模塊內(nèi)部封裝有信號處理、隔離驅(qū)動和電力電子器
3件半橋，各部分之間連接緊密，增強了模塊的抗干擾能力，提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2.模塊前級為信號處理部分由RC-VD移相網(wǎng)絡(luò)和反相器構(gòu)成，由于電阻R用的 是電位器，所以可以在上下橋臂信號間另外設(shè)置延時，也可以不設(shè)，并且延時時間可以固 定，也可以視具體需要加以調(diào)整。反相器采用有施密特觸發(fā)器的六反相器，具有鑒別幅度和 整理波型的能力，另外若輸入幅度不足，則打不開觸發(fā)器，無輸出。3.電氣隔離部分為微控制器和開關(guān)管之間的電壓提供電氣隔離，本部分采用的 隔離器件是光電耦合器，它既完成了控制電路和功率電路之間電壓的相互隔離，防止開關(guān) 管燒壞后，功率電壓串入控制電路，對控制部分造成損壞；又可以實現(xiàn)控制信號的電平轉(zhuǎn) 換，從而輸出滿足后級驅(qū)動電路的信號。4.驅(qū)動部分可使開關(guān)管工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)，提高開關(guān)速度、減小開關(guān)損 耗，對整個系統(tǒng)的運行效率、可靠性和安全性都有重要意義。5.電力電子器件半橋帶有緩沖吸收電路，可以限制開通關(guān)斷時的di/dt和dv/ dt，確保開關(guān)管工作在安全區(qū)域內(nèi)。

圖1本模塊原理結(jié)構(gòu)圖。圖2自帶隔離驅(qū)動的IGBT橋臂模塊內(nèi)部電路原理圖。圖3自帶隔離驅(qū)動的電力電子橋臂模塊端子圖。圖4電力電子橋臂模塊組成單相全橋電路的連接圖。圖5電力電子橋臂模塊組成三相全橋電路的連接圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行說明。本實用新型的橋臂模塊的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它是一個完全功能的半橋電路，包括 信號處理、電氣隔離、驅(qū)動電路和電力電子器件半橋，其中電力電子器件半橋由以單管器件 組對構(gòu)成并包含續(xù)流、緩沖電路。信號處理部分比如信號反相、信號整理，也可以視具體的上下橋臂輸入信號來決 定是否加入死區(qū)。電氣隔離部分既完成了控制電路和功率電路之間電壓的相互隔離，又可以實現(xiàn) 控制信號的電平轉(zhuǎn)換。驅(qū)動部分采用集成驅(qū)動芯片，光耦輸出信號經(jīng)過該部分后，轉(zhuǎn)換成具有足夠功率 的門極驅(qū)動信號，以此來保證器件安全地關(guān)斷與開通。電力電子器件半橋為全控型器件，受驅(qū)動信號的控制，作為主電路的功率開關(guān) 管。并包含續(xù)流、緩沖電路。本實用新型為自帶隔離驅(qū)動的電力電子橋臂模塊，模塊內(nèi)部含有信號處理、光耦 隔離、IR2110驅(qū)動和電力電子半橋，集成度高，避免了分立元件焊接時的麻煩和失誤，所以 模塊抗干擾能強，性能更加穩(wěn)定，圖3是自帶隔離驅(qū)動的電力電子橋臂模塊端子圖，可以看 出只需8個端子即可實現(xiàn)與其他電路的連接，電路連接簡單，通用性強。模塊各端子功能說 明如下[0031]
權(quán)利要求一種自帶隔離驅(qū)動的全控型電力電子器件橋臂模塊，為一個完全功能的半橋電路，自帶信號處理、電氣隔離、驅(qū)動電路和電力電子器件半橋，該幾個部分依次相連，其特征在于所述的信號處理部分，由RC VD移相網(wǎng)絡(luò)和反相器依次相連構(gòu)成；所述電氣隔離部分，通過光電耦合器將信號處理電路與之后的驅(qū)動電路隔離，并實現(xiàn)信號的電平轉(zhuǎn)換，其輸出作為后級的驅(qū)動電路的輸入信號；所述驅(qū)動電路，采用IR2110集成驅(qū)動芯片，生成驅(qū)動信號；所述的電力電子器件半橋，以單管器件組對構(gòu)成并包含續(xù)流、緩沖電路，受驅(qū)動信號的控制。
專利摘要本實用新型屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種自帶隔離驅(qū)動的全控型電力電子器件橋臂模塊，為一個完全功能的半橋電路，自帶信號處理、電氣隔離、驅(qū)動電路和電力電子器件半橋，信號處理部分，由RC-VD移相網(wǎng)絡(luò)和反相器依次相連構(gòu)成；電氣隔離部分，通過光電耦合器將信號處理電路與之后的驅(qū)動電路隔離，并實現(xiàn)信號的電平轉(zhuǎn)換，其輸出作為后級的驅(qū)動電路的輸入信號；驅(qū)動電路，采用IR2110集成驅(qū)動芯片，生成驅(qū)動信號；電力電子器件半橋，以單管器件組對構(gòu)成并包含續(xù)流、緩沖電路。本實用新型的橋臂模塊電路能夠直接與DSP、單片機或其他控制芯片相連，增強電路抗干擾能力，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
文檔編號H02M3/155GK201726314SQ200920252000
公開日2011年1月26日 申請日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者王海波, 車延博 申請人:天津大學(xué)