專利名稱：電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力電子領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
功率半導(dǎo)體技術(shù)是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)與核心，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，以MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金屬氧化物晶體管)和IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)等電壓型柵控器件因其性能優(yōu)越、控制方便等優(yōu)點(diǎn)而獲得廣泛應(yīng)用，尤其在各種功率源、開關(guān)電源、感應(yīng)加熱、逆變焊機(jī)、變頻器、汽車電子領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用。功率器件的不斷發(fā)展，使得其驅(qū)動(dòng)電路也在不斷地發(fā)展，圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中使用分立器件構(gòu)建IGBT驅(qū)動(dòng)器的電路圖，圖2是現(xiàn)有技術(shù)中使用集成電路TLP250構(gòu)成的IGBT驅(qū)動(dòng)器的電路圖，圖3是現(xiàn)有技術(shù)中具有軟柵壓、軟關(guān)斷保護(hù)功能的IGBT驅(qū)動(dòng)器的電路圖，通過以上三種IGBT驅(qū)動(dòng)器的電路圖分析可以得出現(xiàn)有技術(shù)中的驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)包括:(I)分立元件構(gòu)建的驅(qū)動(dòng)電路，雙電源供電、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、集成化程度低、故障率高；(2)光電耦合器驅(qū)動(dòng)電路，線路簡(jiǎn)單、體積小，反應(yīng)速度慢，無(wú)過流保護(hù)功能，需外加放大電路和輔助電源；(3)厚膜驅(qū)動(dòng)電路，保密性好，雙電源供電，有過流保護(hù)功能，驅(qū)動(dòng)功率小、工作頻率低；
(4)專用集成驅(qū)動(dòng)電路，集成度高，單電源供電，價(jià)格高，驅(qū)動(dòng)功率小、工作頻率低。因此，現(xiàn)有的MOSFET和IGBT驅(qū)動(dòng)電路保護(hù)功能不完善導(dǎo)致工作可靠性差，而且一般只能滿足大功率、低頻率或小功率、高頻率的應(yīng)用，已經(jīng)逐漸不能滿足功率器件高功率、高頻率、高可靠性的應(yīng)用要求。針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路中保護(hù)功能不完善導(dǎo)致工作可靠性差的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在提供一種電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)中電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路中保護(hù)功能不完善導(dǎo)致工作可靠性差的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路。該電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路包括:傳感器接口，用于采集電壓型柵控器件的工作信號(hào)；脈沖信號(hào)接口，用于接收外部控制電路產(chǎn)生的單極性脈沖信號(hào)；數(shù)字保護(hù)電路，與傳感器接口和脈沖信號(hào)接口分別連接，用于按照工作信號(hào)和單極性脈沖信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)；集成驅(qū)動(dòng)核，與數(shù)字保護(hù)電路連接，用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓型柵控器件的控制信號(hào)。進(jìn)一步地，上述數(shù)字保護(hù)電路包括:比較器，與傳感器接口連接，用于接收工作信號(hào)并在工作信號(hào)超出預(yù)設(shè)限值時(shí)發(fā)出保護(hù)信號(hào)；鎖存器，與比較器連接，用于鎖存保護(hù)信號(hào)；與門電路，與鎖存器和脈沖信號(hào)接口分別連接，用于將保護(hù)信號(hào)和單極性脈沖信號(hào)進(jìn)行與邏輯運(yùn)算以得到驅(qū)動(dòng)信號(hào)。進(jìn)一步地，上述傳感器接口包括:電壓傳感器接口，用于接收電壓型柵控器件的電壓信號(hào)；霍爾傳感器接口，用于接收電壓型柵控器件的電流信號(hào)；溫度傳感器接口，用于接收電壓型柵控器件的工作溫度信號(hào)，比較器包括:第一比較器，與電壓傳感器接口連接，用于比較電壓信號(hào)與預(yù)設(shè)電壓限值的大??；第二比較器，與霍爾傳感器接口連接，用于比較電流信號(hào)與預(yù)設(shè)電流限值的大小；第三比較器，與溫度傳感器接口連接，用于比較溫度信號(hào)與預(yù)設(shè)溫度限值的大小。進(jìn)一步地，上述鎖存器為R-S鎖存器，該R-S鎖存器的第一 R輸入端與第一比較器的輸出端連接、R-S鎖存器的第二 R輸入端與第二比較器的輸出端連接、R-S鎖存器的第三R輸入端與第三比較器的輸出端連接。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型提供的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路還包括第一電容和第三電阻，第一電容的第一端連接電源，第一電容的第二端與第三電阻的第一端連接于第二節(jié)點(diǎn)，第三電阻的第二端連接輸入電壓公共端，R-S鎖存器的S輸入端與第二節(jié)點(diǎn)連接。進(jìn)一步地,上述與門電路包括:第一與門，該第一與門的輸入端與R-S鎖存器的輸出端分別連接；第二與門，該第二與門的第一輸入端與第一與門的輸出端連接，該第二與門的第二輸入端與脈沖 信號(hào)接口連接，該第二與門的輸出端與集成驅(qū)動(dòng)核連接。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型提供的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路還包括:光電隔離器，設(shè)置在脈沖信號(hào)接口與數(shù)字保護(hù)電路之間。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型提供的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路還包括:柵極電路，與集成驅(qū)動(dòng)核連接，用于輸出控制信號(hào)。進(jìn)一步地，上述柵極電路包括第一電阻、第二電阻、第一穩(wěn)壓管和第二穩(wěn)壓管，其中，第一電阻的第一端與集成驅(qū)動(dòng)核的正極性信號(hào)輸出端連接，第二電阻的第一端與集成驅(qū)動(dòng)核的負(fù)極性輸出端連接，第一電阻的第二端和第二電阻的第二端連接于第一節(jié)點(diǎn)，第一穩(wěn)壓管的陰極端連接第一節(jié)點(diǎn)，第二穩(wěn)壓管的陰極端連接輸出電壓公共端，第一穩(wěn)壓管的陽(yáng)極端與第二穩(wěn)壓管的陽(yáng)極端連接。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型提供的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路還包括第三穩(wěn)壓管、第二電容和第三電容，分別并聯(lián)在集成驅(qū)動(dòng)核的電源端和輸入電壓基準(zhǔn)端之間。應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在集成驅(qū)動(dòng)核外部，利用數(shù)字保護(hù)電路結(jié)合當(dāng)前電壓型柵控器件的工作狀態(tài)，對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，使發(fā)送給功率器件的控制信號(hào)能夠保證功率器件的工作可靠性，而且利用集成驅(qū)動(dòng)核提高了整個(gè)電路的集成度、輸出功率以及工作頻率，從而滿足了功率器件高功率、高頻率、高可靠性的要求。

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:[0023]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中使用分立器件構(gòu)建IGBT驅(qū)動(dòng)器的電路圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中使用集成電路TLP250構(gòu)成的IGBT驅(qū)動(dòng)器的電路圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中具有軟柵壓、軟關(guān)斷保護(hù)功能的IGBT驅(qū)動(dòng)器的電路圖；圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路的示意圖；圖5是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)字保護(hù)電路的示意圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路的一種具體電路的原理圖。
具體實(shí)施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說明本實(shí)用新型。本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路，圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路的示意圖，如圖4所示，該電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路包括:傳感器接口 11、脈沖信號(hào)接口 12、數(shù)字保護(hù)電路13、集成驅(qū)動(dòng)核14。傳感器接口 11，用于采集功率器件的工作信號(hào)，功率器件是指本驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)的電壓型柵控器件，上述工作信號(hào)反應(yīng)了當(dāng)前功率器件的工作狀態(tài)，由各種傳感器進(jìn)行測(cè)量，主要包括電壓型柵控器件的電壓信號(hào)、電流信號(hào)以及工作溫度信號(hào)。傳感器接口 11是以上各種傳感器的連接接口，本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路通過該傳感器接口 11得到電壓型柵控器件的工作狀態(tài)。傳感器接口 11的路數(shù)與所要連接的傳感器的數(shù)量對(duì)應(yīng)。脈沖信號(hào)接口 12，用于接收外部控制電路產(chǎn)生的單極性脈沖信號(hào)，電壓型柵控器件的控制算法一般由專用的控制器執(zhí)行，但是控制器的輸出信號(hào)需要經(jīng)過處理才能用于驅(qū)動(dòng)電壓型柵控器件，本實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)電路通過該脈沖信號(hào)接口 12獲取上述單極性脈沖信號(hào)以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。數(shù)字保護(hù)電路13，分別與傳感器接口 11和脈沖信號(hào)接口 12連接，按照上述由傳感器接口 11傳輸過來(lái)的工作信號(hào)和由脈沖信號(hào)接口 12傳輸過來(lái)的單極性脈沖信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在電壓型柵控器件的工作狀態(tài)異常的情況下，上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)使電壓型柵控器件可靠截止，以保護(hù)該電壓型柵控器件。上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為直接控制電壓型柵控器件的控制信號(hào)的功能由集成驅(qū)動(dòng)核14完成。該集成驅(qū)動(dòng)核14與數(shù)字保護(hù)電路13連接，用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述電壓型柵控器件的控制信號(hào)。具體地，該集成驅(qū)動(dòng)核實(shí)現(xiàn)了控制信號(hào)的邏輯電平轉(zhuǎn)換、隔離、放大，并將單極性供電電源轉(zhuǎn)換為與輸入電源隔離的正負(fù)極性供電電源。集成驅(qū)動(dòng)核14可以選用concept公司的SCALE系列的驅(qū)動(dòng)核，該系列驅(qū)動(dòng)核采用專門開發(fā)的芯片制造，能夠安全可靠的驅(qū)動(dòng)IGBT或M0SFET。集成驅(qū)動(dòng)核14采用脈沖變壓器進(jìn)行電氣隔離，包括邏輯驅(qū)動(dòng)接口、智能門極驅(qū)動(dòng)和DC-DC變換器3個(gè)功能單元，具有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力和很高的隔離電壓。選用集成驅(qū)動(dòng)核14，可以使功率器件工作在理想的開關(guān)狀態(tài)、縮短開關(guān)時(shí)間、減小開關(guān)損耗、提高其運(yùn)行效率和可靠性。集成驅(qū)動(dòng)核14并不局限與使用特定公司的特定產(chǎn)品，例如還可以選用SEMIKRON、INFINEON公司的相關(guān)產(chǎn)品。從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中的驅(qū)動(dòng)器不能提供高功率、高頻率驅(qū)動(dòng)信 號(hào)的問題。[0035]本實(shí)施例的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路，在集成驅(qū)動(dòng)核14外部，利用數(shù)字保護(hù)電路13結(jié)合當(dāng)前電壓型柵控器件的工作狀態(tài)，對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，使向功率器件發(fā)送的控制信號(hào)能夠保證功率器件的工作可靠性，而且利用集成驅(qū)動(dòng)核14提高了整個(gè)電路的集成度、輸出功率以及工作頻率，從而滿足了功率器件高功率、高頻率、高可靠性的要求。圖5是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)字保護(hù)電路的示意圖，該數(shù)字保護(hù)電路13包括:比較器131、鎖存器132、與門電路133，其中，比較器131與傳感器接口 11連接，用于接收工作信號(hào)并在工作信號(hào)超出預(yù)設(shè)限值時(shí)發(fā)出保護(hù)信號(hào)；鎖存器132，與比較器131連接，用于鎖存保護(hù)信號(hào)；與門電路133，與鎖存器132和脈沖信號(hào)接口 12分別連接，用于將保護(hù)信號(hào)和單極性脈沖信號(hào)進(jìn)行與邏輯運(yùn)算以得到驅(qū)動(dòng)信號(hào)。功率器件的工作狀態(tài)使用不同的工作信號(hào)來(lái)反映，上述工作信號(hào)可以包括功率器件的電壓、電流等電量信號(hào)還可以包括溫度等影響器件性能的其它信號(hào)。本實(shí)施例的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路可以集成過流、過壓、過溫的保護(hù)功能，為實(shí)現(xiàn)以上功能，傳感器接口 11具體可以包括:電壓傳感器接口，用于接收電壓型柵控器件的電壓信號(hào)；霍爾傳感器接口，用于接收電壓型柵控器件的電流信號(hào)；溫度傳感器接口，用于接收電壓型柵控器件的工作溫度信號(hào)，比較器131分別對(duì)以上信號(hào)分別進(jìn)行比較，從而比較器131可以具體包括:第一比較器，與電壓傳感器接口連接，用于比較電壓信號(hào)與預(yù)設(shè)電壓限值的大小，在采集到的電壓信號(hào)大于預(yù)設(shè)電壓限值時(shí)輸出電壓超限信號(hào)；第二比較器，與霍爾傳感器接口連接，用于比較電流信號(hào)與預(yù)設(shè)電流限值的大小，在采集到的電流信號(hào)大于預(yù)設(shè)電流信號(hào)時(shí)輸出電流超限信號(hào)；第三比較器，與溫度傳感器接口連接，用于比較溫度信號(hào)與預(yù)設(shè)溫度限值的大小，在溫度超限時(shí)發(fā)出溫度超限信號(hào)，以上超限信號(hào)均為高電平信號(hào)，也就是在功率器件正常工作時(shí)，比較器131輸出低電平，當(dāng)出現(xiàn)異常狀況時(shí)，比較器131輸出高電平。為了對(duì)以上比較器131的輸出信號(hào)進(jìn)行處理，上述鎖存器132可以選用R-S鎖存器，該R-S鎖存器的第一 R輸入端與所述第一比較器的輸出端連接、所述R-S鎖存器的第二R輸入端與所述第二比較器的輸出端連接、所述R-S鎖存器的第三R輸入端與所述第三比較器的輸出端連接，該R-S鎖存器的各鎖存輸出端可以反映R輸入端的狀態(tài)變化。根據(jù)R-S鎖存器的真值表，R輸入 端輸入高電平時(shí)，其對(duì)應(yīng)的輸出端輸出低電平。與門電路133的輸入與鎖存器132的輸出端連接以進(jìn)行進(jìn)一步處理，與門電路133具體可以包括:第一與門，該第一與門的輸入端與R-S鎖存器的輸出端分別連接；第二與門，該第二與門的第一輸入端與第一與門的輸出端連接，該第二與門的第二輸入端與脈沖信號(hào)接口 12連接，該第二與門的輸出端與集成驅(qū)動(dòng)核14連接。通過這樣的電路結(jié)構(gòu)，第一與門對(duì)功率器件的各種工作信號(hào)進(jìn)行綜合，第二與門結(jié)合以上綜合的工作信號(hào)對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行處理。功率器件正常工作時(shí)，第一與門的各輸入均為高電平，第一與門的輸出也為高電平，從而在只有在所有的工作信號(hào)正常的情況下，才允許驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入集成驅(qū)動(dòng)核14，當(dāng)以上任一工作信號(hào)出現(xiàn)異常，對(duì)應(yīng)與門的輸入改為低電平，從而第二與門的第一輸入端接收到低電平，第二與門的輸出端輸出低電平，從而封鎖了驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使功率器件可靠截止。而且鎖存器信號(hào)在R輸入端由高電平改為低電平時(shí)，其輸出端不變，從而實(shí)現(xiàn)了鎖存功能，也就是一但出現(xiàn)異常情況，除非進(jìn)行復(fù)位，控制信號(hào)不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)。本實(shí)用新型實(shí)施例的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路的電源由電源輸入接口提供，該電源經(jīng)過了集成驅(qū)動(dòng)核14的隔離，因此對(duì)于集成驅(qū)動(dòng)核14而言，輸入側(cè)的電壓公共端和輸出側(cè)的電壓公共端不同，可以分別稱為輸入電壓公共端和輸出電壓公共端。本實(shí)施例通過輸入電源設(shè)計(jì)了 R-S鎖存器的置位電路，以對(duì)鎖存的保護(hù)信號(hào)進(jìn)行清除。在這種情況下，本實(shí)用新型實(shí)施例的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路還包括:第一電容和第三電阻，第一電容的第一端連接電源，第一電容的第二端與第三電阻的第一端連接于第二節(jié)點(diǎn)，第三電阻的第二端連接輸入電壓公共端，R-S鎖存器的S輸入端與所述第二節(jié)點(diǎn)連接。上述R-S鎖存器的S輸入端連接于第二節(jié)點(diǎn)，可以在電源上電的瞬間，利用第一電容和第三電阻對(duì)R-S鎖存器的輸出端進(jìn)行置位。從而保證后續(xù)邏輯的正確性。按照R-S鎖存器的特性，僅在上電瞬間S輸入端接收到“I”信號(hào)即高電平，從而將R-S鎖存器的輸出復(fù)位，隨著第一電容充電結(jié)束，S輸入端的輸入信號(hào)改為“0”信號(hào)即低電平,鎖存器的輸出由R輸入端決定。出現(xiàn)異常時(shí)，R輸入端為高電平，輸出端改為低電平，經(jīng)過與門電路133處理，封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，直至重新上電重啟。集成驅(qū)動(dòng)核14的輸出可以通過柵極電路傳送給功率器件的控制端，該柵極電路包括第一電阻、第二電阻、第一穩(wěn)壓管和第二穩(wěn)壓管，其中，第一電阻的第一端與集成驅(qū)動(dòng)核14的正極性信號(hào)輸出端連接，第二電阻的第一端與集成驅(qū)動(dòng)核14的負(fù)極性輸出端連接，第一電阻的第二端和第二電阻的第二端連接于第一節(jié)點(diǎn)，第一穩(wěn)壓管的陰極端連接第一節(jié)點(diǎn)，第二穩(wěn)壓管的陰極端連接輸出電壓公共端，第一穩(wěn)壓管的陽(yáng)極端與第二穩(wěn)壓管的陽(yáng)極端連接。為了保證電源的穩(wěn)定性，本實(shí)施例的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路還可以設(shè)置有第三穩(wěn)壓管、第二電容和第三電容，分別并聯(lián)在集成驅(qū)動(dòng)核14的電源端和輸入電壓基準(zhǔn)端之間。其中，第三穩(wěn)壓管用于防止過壓。第二電容和第三電容的容值相差1000倍，以共同用于電源濾波。另外在電源輸入接口與集成驅(qū)動(dòng)核14的電源端之間還可以串聯(lián)一個(gè)快速熔斷器，防止過流而損壞集成驅(qū)動(dòng)核的電源轉(zhuǎn)換電路。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例的一種具體電路進(jìn)行說明，圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路的一種具體電路的原理圖，該具體電路包括三個(gè)電路部分:信號(hào)部分、電源部分、保護(hù)部分。信號(hào)部分電路的原理為:脈沖信號(hào)接口 12接收外部控制電路產(chǎn)生的單極性脈沖信號(hào)，首先經(jīng)過電阻Rl進(jìn)行限流，然后進(jìn)入高速光耦NI進(jìn)行隔離，阻斷外部地線上干擾信號(hào)；高速光耦NI的隔離后的信號(hào)通過電阻R2進(jìn)行上拉，在光耦輸入信號(hào)為低或者沒有信號(hào)時(shí)，隔離后的電平為高電平，在高速光耦NI接收高電平時(shí)，接收端導(dǎo)通，隔離后的電平為低電平。由于高速光耦將驅(qū)動(dòng)信號(hào)反向，再需經(jīng)過反相器D2變換極性，并對(duì)波形進(jìn)行整形；之后驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)入雙輸入與門D4即第二與門，與總狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行與邏輯運(yùn)算，正常時(shí)總狀態(tài)信號(hào)為高電平+15V，驅(qū)動(dòng)信號(hào)直接輸出給集成驅(qū)動(dòng)核N5，進(jìn)行邏輯電平轉(zhuǎn)換、隔離、放大，將單極性小功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙極性大功率信號(hào)輸出給柵極電路；其中正極性信號(hào)通過第一電阻R4，負(fù)極性信號(hào)通過第二電阻R5，采用不同的電阻是為了分別控制功率器件的開關(guān)速度；V2、V3分別是第一穩(wěn)壓管和第二穩(wěn)壓管，第一穩(wěn)壓管和第二穩(wěn)壓管反向串聯(lián)，作用為雙向防止驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度過高，擊穿功率器件的柵極；電阻R6是一個(gè)高阻值電阻，作用是當(dāng)無(wú)信號(hào)時(shí)將柵極電平拉低，即R6為下拉電阻，保證功率器件可靠截止；C6是一個(gè)皮法級(jí)電容，作用是濾除驅(qū)動(dòng)信號(hào)上升、下降沿的高頻振蕩；驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過上述電路后，送給功率器件的柵極，輸出端的電 壓公共端COM與輸入端的電壓公共端GND彼此隔離。[0046]電源部分的原理為:電源輸入接口接收外部+15V單極性電源的供電，通過穩(wěn)壓二極管VI，將輸入電壓穩(wěn)定在+15V;第二電容C2、第三電容C3是兩個(gè)容值相差1000倍的電容，用于電源濾波；F1是一個(gè)快速熔斷器，串接在電源輸入接口與集成驅(qū)動(dòng)核N5的電源端之間，防止功率器件柵極短路而損壞集成驅(qū)動(dòng)核的電源轉(zhuǎn)換電路；+15V通過集成驅(qū)動(dòng)核N5轉(zhuǎn)換成±15V雙電源，由N5內(nèi)部給脈沖放大電路供電；C4、C5是兩個(gè)大容值有極性電容，用于為±15V電源儲(chǔ)能。在圖6中，端子Xl為脈沖信號(hào)接口，用于接收單極性脈沖信號(hào)，端子X2集成了傳感器接口和輸入電源接口，端子X2中第一端和第二端分別接收電壓信號(hào)和預(yù)設(shè)電壓信號(hào)，第三端和第四端分別接收電流信號(hào)和預(yù)設(shè)電流信號(hào)，第五端和第六端分別接收溫度信號(hào)和預(yù)設(shè)溫度信號(hào)，第七端和第八端分別連接電源+15V和輸入電壓公共端GND。保護(hù)部分的電路原理為:R_S鎖存器Dl在+15V電源供電瞬間通過第三電阻R3、第一電容Cl對(duì)鎖存器的S輸入端S0、S1、S2進(jìn)行置位，此時(shí)Dl輸出Q0、Ql、Q2均為高電平，再經(jīng)過三輸入與門D3即第一與門輸出總狀態(tài)信息，正常為高電平+15V，再輸入雙輸入與門D4，和驅(qū)動(dòng)信號(hào)相與，此時(shí)D4不封鎖，正常輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給集成驅(qū)動(dòng)核N5。本實(shí)施例的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)時(shí)接收外部電壓傳感器、霍爾傳感器、溫度傳感器送來(lái)的功率器件電壓、電流、溫度狀態(tài)信號(hào)，傳感器已將高電壓、大電流、溫度按比例轉(zhuǎn)換成低電壓信號(hào)，分別與電壓比較器N2、N3、N4設(shè)定的保護(hù)動(dòng)作電壓比較；當(dāng)三種狀態(tài)中某一種或某幾種輸入電壓超過預(yù)設(shè)的保護(hù)動(dòng)作電壓時(shí)，電壓比較器輸出高電平，再分別送入R-S鎖存器Dl。Dl將瞬態(tài)信號(hào)鎖定保存并同時(shí)輸出穩(wěn)態(tài)信號(hào)也就是低電平“0”信號(hào)，分別代表電壓、電流、溫度狀態(tài)信息的三路穩(wěn)態(tài)信號(hào)同時(shí)送入三輸入與門D3，當(dāng)一路信號(hào)為低電平OV即出現(xiàn)異常時(shí)，則D3輸出低電平，再輸入雙輸入與門D4，和驅(qū)動(dòng)信號(hào)相與，此時(shí)D4封鎖，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)不送給集成驅(qū)動(dòng)核N5，整個(gè)數(shù)字驅(qū)動(dòng)保護(hù)單元輸出低電平-15V，使功率器件可靠截止，保護(hù)功率器件。故障發(fā)生后，驅(qū)動(dòng)電 路封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，若需使其重新輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，需對(duì)數(shù)字驅(qū)動(dòng)保護(hù)單元進(jìn)行復(fù)位。復(fù)位方式通過控制外部+15V單極性電源的供電實(shí)現(xiàn)，也就是通過斷電再上電的方式進(jìn)行復(fù)位。本實(shí)施例的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路，在集成驅(qū)動(dòng)核外部，利用數(shù)字保護(hù)電路結(jié)合當(dāng)前電壓型柵控器件的工作狀態(tài)，對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，使向功率器件發(fā)送的控制信號(hào)能夠保證功率器件的工作可靠性，而且利用集成驅(qū)動(dòng)核提高了整個(gè)電路的集成度、輸出功率以及工作頻率，從而滿足了功率器件高功率、高頻率、高可靠性的要求。上述出現(xiàn)的電路、模塊及其功能均為通過硬件的連接方式實(shí)現(xiàn)。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括: 傳感器接口，用于采集所述電壓型柵控器件的工作信號(hào)； 脈沖信號(hào)接口，用于接收外部控制電路產(chǎn)生的單極性脈沖信號(hào)； 數(shù)字保護(hù)電路，與所述傳感器接口和所述脈沖信號(hào)接口分別連接，用于按照所述工作信號(hào)和所述單極性脈沖信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 集成驅(qū)動(dòng)核，與所述數(shù)字保護(hù)電路連接，用于將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述電壓型柵控器件的控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述數(shù)字保護(hù)電路包括: 比較器，與所述傳感器接口連接，用于接收所述工作信號(hào)并在所述工作信號(hào)超出預(yù)設(shè)限值時(shí)發(fā)出保護(hù)信號(hào)； 鎖存器，與所述比較器連接，用于鎖存所述保護(hù)信號(hào)； 與門電路，與所述鎖存器和所述脈沖信號(hào)接口分別連接，用于將所述保護(hù)信號(hào)和所述單極性脈沖信號(hào)進(jìn)行與邏輯運(yùn)算以得到所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于， 所述傳感器接口包括: 電壓傳感器接 口，用于接收所述電壓型柵控器件的電壓信號(hào)； 霍爾傳感器接口，用于接收所述電壓型柵控器件的電流信號(hào)； 溫度傳感器接口，用于接收所述電壓型柵控器件的工作溫度信號(hào)， 所述比較器包括: 第一比較器，與所述電壓傳感器接口連接，用于比較所述電壓信號(hào)與預(yù)設(shè)電壓限值的大??； 第二比較器，與所述霍爾傳感器接口連接，用于比較所述電流信號(hào)與預(yù)設(shè)電流限值的大小； 第三比較器，與所述溫度傳感器接口連接，用于比較所述溫度信號(hào)與預(yù)設(shè)溫度限值的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述鎖存器為R-S鎖存器，該R-S鎖存器的第一 R輸入端與所述第一比較器的輸出端連接、所述R-S鎖存器的第二 R輸入端與所述第二比較器的輸出端連接、所述R-S鎖存器的第三R輸入端與所述第三比較器的輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，還包括第一電容和第三電阻，所述第一電容的第一端連接電源，所述第一電容的第二端與所述第三電阻的第一端連接于第二節(jié)點(diǎn)，所述第三電阻的第二端連接輸入電壓公共端，所述R-S鎖存器的S輸入端與所述第二節(jié)點(diǎn)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述與門電路包括: 第一與門，該第一與門的輸入端與所述R-S鎖存器的輸出端分別連接； 第二與門，該第二與門的第一輸入端與所述第一與門的輸出端連接，該第二與門的第二輸入端與所述脈沖信號(hào)接口連接，該第二與門的輸出端與所述集成驅(qū)動(dòng)核連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，還包括: 光電隔離器，設(shè)置在所述脈沖信號(hào)接口與所述數(shù)字保護(hù)電路之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，還包括:柵極電路， 與所述集成驅(qū)動(dòng)核連接，用于向所述電壓型柵控器件輸出所述控制信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述柵極電路包括第一電阻、第二電阻、第一穩(wěn)壓管和第二穩(wěn)壓管，其中， 所述第一電阻的第一端與所述集成驅(qū)動(dòng)核的正極性信號(hào)輸出端連接，所述第二電阻的第一端與所述集成驅(qū)動(dòng)核的負(fù)極性輸出端連接，所述第一電阻的第二端和所述第二電阻的第二端連接于第一節(jié)點(diǎn)，所述第一穩(wěn)壓管的陰極端連接所述第一節(jié)點(diǎn)，所述第二穩(wěn)壓管的陰極端連接輸出電壓公共端，所述第一穩(wěn)壓管的陽(yáng)極端與所述第二穩(wěn)壓管的陽(yáng)極端連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，還包括第三穩(wěn)壓管、第二電 容和第三電容，分別并聯(lián)在所述集成驅(qū)動(dòng)核的電源端和輸入電壓基準(zhǔn)端之間。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路。該電壓型柵控器件的驅(qū)動(dòng)電路包括傳感器接口，用于采集電壓型柵控器件的工作信號(hào)；脈沖信號(hào)接口，用于接收外部控制電路產(chǎn)生的單極性脈沖信號(hào)；數(shù)字保護(hù)電路，與傳感器接口和脈沖信號(hào)接口分別連接，用于按照工作信號(hào)和單極性脈沖信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)；集成驅(qū)動(dòng)核，與數(shù)字保護(hù)電路連接，用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓型柵控器件的控制信號(hào)。應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送的控制信號(hào)能夠保證功率器件的工作可靠性，滿足了功率器件高功率、高頻率、高可靠性的要求。
文檔編號(hào)H03K17/567GK203135826SQ20132010246
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者譚嘯, 彭茜, 單洪剛, 王磊, 謝家祥, 劉華 申請(qǐng)人:北京北廣科技股份有限公司