本實用新型屬于一種在大功率大電流環(huán)境下智能檢測環(huán)境符合并調(diào)節(jié)相關(guān)系統(tǒng)進行運行的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種IGBT驅(qū)動控制電路。

背景技術(shù)：

IGBT簡單的可以說是電子電路中的一個開關(guān)，IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)，絕緣柵極型功率管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式電力電子器件。應(yīng)用于交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。

絕緣柵雙極晶體管IGBT是第三代電力電子器件，安全工作，它集功率晶體管GTR和功率場效應(yīng)管MOSFET的優(yōu)點于一身，具有易于驅(qū)動、峰值電流容量大、自關(guān)斷、開關(guān)頻率高(10-40kHz)的特點，是目前發(fā)展最為迅速的新一代電力電子器件。廣泛應(yīng)用于小體積、高效率的變頻電源、電機調(diào)速、UPS及逆變焊機當(dāng)中。IGBT的驅(qū)動和保護是其應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)。

開關(guān)電源中大功率器件驅(qū)動電路的設(shè)計一向是電源領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。普通大功率三極管和絕緣柵功率器件(包括VMOS場效應(yīng)管和IGBT絕緣柵雙極性大功率管等),由于器件結(jié)構(gòu)的不同,具體的驅(qū)動要求和技術(shù)也大不相同。前者屬于電流控制器件,要求合適的電流波形來驅(qū)動；后者屬于電場控制器件，要求一定的電壓來驅(qū)動。

目前的變頻空調(diào)每次開始使用時，通常是讓空調(diào)以最大功率、最大風(fēng)量進行制熱或制冷，迅速接近所設(shè)定的溫度。由于變頻空調(diào)通過提高壓縮機工作頻率的方式，增大了在低溫時的制熱能力，最大制熱量可達到同級別空調(diào)器的1.5倍，低溫下仍能保持良好的制熱效果。這樣的技術(shù)雖然相比之前空調(diào)有很好很高的制冷制熱率，可是還不能充分發(fā)揮變頻最大優(yōu)點，那么IGBT驅(qū)動技術(shù)的應(yīng)用便可展示出更加不同的一面。

現(xiàn)有專利ZL201420434710.0公開了《一種大電流IGBT驅(qū)動控制電路》,由PWM信號接收電路、防止同一橋臂上下兩開關(guān)管同時開通的邏輯控制電路、信號隔離電路、驅(qū)動信號放大電路、IGBT短路電流檢測及保護電路和控制電源隔離電路組成；10W的DC/DC隔離電源保證驅(qū)動電路瞬時控制IGBT電流達20A，IGBT輸出電流達2400A，用在400V級逆變器上輸出功率到450KW；驅(qū)動控制電路接收主控板PWM信號是5V差分信號，經(jīng)過信號邏輯互鎖防止同一橋臂上下兩開關(guān)管同時導(dǎo)通、驅(qū)動信號光耦隔離放大后接到IGBT門極觸發(fā)端；控制電路檢測IGBT導(dǎo)通壓降，上述技術(shù)方案通過電流控制器件,要求合適的電流波形來驅(qū)動，該方式能耗損失大，控制過程靈敏度低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種IGBT驅(qū)動控制電路，通過IGBT驅(qū)動電路的關(guān)鍵是驅(qū)動保護電路設(shè)計，IGBT驅(qū)動電路是驅(qū)動IGBT模塊以能讓其正常工作，并同時對其進行保護的電路，解決了現(xiàn)有的IGBT驅(qū)動控制電路能耗高，穩(wěn)定性差、安全系數(shù)低等問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本實用新型為一種IGBT驅(qū)動控制電路，包括驅(qū)動器，所述驅(qū)動器連接有用于PWM輸出信號的限流電路；其中，所述限流電路與驅(qū)動器之間還設(shè)置有保護電路；所述驅(qū)動器連接有用于PWM信號控制的第一IGBT模塊、第二IGBT模塊和電流輸出電路；其中，所述電流輸出電路與驅(qū)動器之間還并聯(lián)連接有第一電容和第二電容；所述第一電容和第二電容分別連接到驅(qū)動電路上其中，所述第一IGBT模塊和/或第二IGBT模塊均設(shè)置有保險電路；其中，所述第一IGBT模塊、第二IGBT模塊、限流電阻和電流輸出電路均連接到采樣電路。

進一步地，所述限流電路由限流電阻R14和R15輸出給驅(qū)動器的信號輸入端。

進一步地，所述驅(qū)動器采用IR公司的IRGIB10B60KD1。

進一步地，所述保護電路由電阻R20和R21組成，用于在驅(qū)動器無輸出時確保第一IGBT模塊和第二IGBT模塊均關(guān)斷。

進一步地，所述采樣電路采用母線電流采樣電阻R31。

進一步地，所述保險電路采用電阻R29或R30。

進一步地，所述驅(qū)動電路由限流電阻R3和二極管D3，所述限流電阻R3和二極管D3為第一電容和/或第二電容充電。

進一步地，所述電流輸出電路包括電阻R24；所述電流輸出電路一端連接在驅(qū)動器上，所述電流輸出電路另一端設(shè)置有電平輸出端W；采用三組電流輸出電路作為三相電的電平輸出，包括電平輸出端W、電平輸出端U和電平輸出端V。

進一步地，所述第一IGBT模塊包括一電阻R8；所述第一IGBT模塊與驅(qū)動器、驅(qū)動電路形成一回路。

進一步地，所述第二IGBT模塊包括一電阻R9；所述第二IGBT模塊與驅(qū)動器、驅(qū)動電路形成一回路。

本實用新型具有以下有益效果：

1、本實用新型通過IGBT驅(qū)動電路的關(guān)鍵是驅(qū)動保護電路設(shè)計，良好的驅(qū)動電路必須保證IGBT的開關(guān)損耗量盡可能小。

2、本實用新型通過在IGBT承受短路電流時，如能實現(xiàn)可靠關(guān)斷，則可以保護IGBT。

3、本實用新型通過IGBT驅(qū)動電路是驅(qū)動IGBT模塊以能讓其正常工作，并同時對其進行保護的電路。

當(dāng)然，實施本實用新型的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型的一種IGBT驅(qū)動控制電路的電路圖；

圖2為本實用新型的電平控制電路的原理圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

本實用新型為一種IGBT驅(qū)動控制電路，包括驅(qū)動器，驅(qū)動器連接有用于PWM輸出信號的限流電路；其中，限流電路與驅(qū)動器之間還設(shè)置有保護電路；驅(qū)動器連接有用于PWM信號控制的第一IGBT模塊、第二IGBT模塊和電流輸出電路；其中，電流輸出電路與驅(qū)動器之間還并聯(lián)連接有第一電容和第二電容；第一電容和第二電容分別連接到驅(qū)動電路上，其中，第一IGBT模塊和/或第二IGBT模塊均設(shè)置有保險電路；其中，第一IGBT模塊、第二IGBT模塊、限流電阻和電流輸出電路均連接到采樣電路。

其中，限流電路由限流電阻R14和R15輸出給驅(qū)動器的信號輸入端。

其中，驅(qū)動器采用IR公司的IRGIB10B60KD1。

其中，保護電路由電阻R20和R21組成，用于在驅(qū)動器無輸出時確保第一IGBT模塊和第二IGBT模塊均關(guān)斷。

其中，采樣電路采用母線電流采樣電阻R31。

其中，保險電路采用電阻R29或R30。

其中，驅(qū)動電路由限流電阻R3和二極管D3，限流電阻R3和二極管D3為第一電容和/或第二電容充電。

其中，電流輸出電路包括電阻R24；電流輸出電路一端連接在驅(qū)動器上，電流輸出電路另一端設(shè)置有電平輸出端W；采用三組電流輸出電路作為三相電的電平輸出，包括電平輸出端W、電平輸出端U和電平輸出端V。

其中，第一IGBT模塊包括一電阻R8；第一IGBT模塊與驅(qū)動器、驅(qū)動電路形成一回路。

其中，第二IGBT模塊包括一電阻R9；第二IGBT模塊與驅(qū)動器、驅(qū)動電路形成一回路。

如圖1所示，PWM1、PWM2是驅(qū)動器MCU的PWM輸出信號，通過限流電阻R14、R15輸出給驅(qū)動器IR2106的信號輸入端。

下拉電阻R20、R21確保在MCU無輸出或者非正常狀態(tài)時確保上下橋臂均關(guān)斷，不會造成直通的問題。

驅(qū)動器2106是專門用來驅(qū)動這種上下橋臂的，具有控制簡單，價格便宜的特點。其工作電壓在10-20V之間，所以一般的供電電壓VCC取中間值15V。IO+和IO-的輸出電流高達200mA和350mA。

電解電容E4是自舉儲能電容。當(dāng)下橋臂開通時，W點為低電平1.7V(按照IRGIB10B60KD1參數(shù))，所以+15V通過限流電阻R3和二極管D3給電解電容E4充電。當(dāng)下橋臂關(guān)斷，上橋臂開通時，W點瞬間由低電平變?yōu)榕c母線電壓相同，按照理想的是310V-1.7V＝308.3V，由于D3的反向截至，和電解電容E4的儲能，此時IC3的8腳VB仍然相對于第6腳VS保持有+15V的壓差。上橋臂導(dǎo)通信號使能后，HO與VB開通，VB提供能量給HO，使上橋臂的門極對源極正偏置，使IGBT保持導(dǎo)通。

關(guān)于自舉電容的選取，主要看載波頻率和驅(qū)動方式，一般確保VB上的紋波在1V之內(nèi)。由此可見此電容宜選大。但是只有在下橋臂導(dǎo)通后電解電容才能充電，所以如果電容過大，當(dāng)下橋臂關(guān)斷后，電容仍未充滿電，那么就會造成上橋臂無法正常打開等異常情況，所以自舉電容也不能過大。一般在洗衣機上，如果載波頻率在8-15K之間，最好選擇47uF的。

由于VB的最高電壓是310-1.7+15＝323.3V，所以二極管D3一定要選取高耐壓的，考慮到裕量的問題，這里選擇600V的。而且VB腳的電壓切換速度非常之快，所以D3一定要選快恢復(fù)二極管，一般需要100ns以下的。

電阻R8、R9是給IGBT的gate端限流的，其值的選取與載波頻率和IGBT有關(guān)，這里選47歐(按照IGBT廠家推薦值是50歐)。

電阻R29和R30可以增加IGBT關(guān)斷的可靠性。

電阻R24主要是為了在過EMI時，減小對外輻射。

IGBT的選取有很多選擇，這里選的是IR公司的IRGIB10B60KD1，10A,600V的。一般的公司提供的電流是25℃的，而IR公司提供的是100℃的，所以要注意這里的區(qū)別。

R31是大功率小阻值的功率電阻。用于電流采樣用。由于所有電流都要經(jīng)過這個電阻，所以此電阻又叫母線電流采樣電阻。由于此處的電流一般都很大，而且是交流的，所以電阻要選取電感量小的，貼片的優(yōu)于直插的，避免線路電感產(chǎn)生影響。母線平均電流與電阻值就可算出電阻上的損耗功率，所以從功率方面講，電阻越小越好。但是由于是讀取取樣電阻兩端的電壓，經(jīng)過放大后作為電流信號處理的，所以，電阻值太小也不好，一般選取10毫歐到50毫歐之間，功率3W或5W的，精度最好是1％的，但是一般很貴，所以一般選取5％的。

三、注意事項

由于分離器件不帶過壓、過流和過溫等保護，所以相應(yīng)的保護需要外部自己加。相應(yīng)電路請參考科技公司相應(yīng)模塊推薦電路。

1、過壓保護采用母線電壓檢測電路。

2、過流保護采用母線電流檢測電路。

3、高溫保護，一般不加。如果要加就選取溫度傳感器(NTC)緊靠在散熱片上，如果溫度過高，則MCU反饋，保護。

4、PCB板布板要求：

①MCU、DRIVER和IGBT之間構(gòu)成兩個回路：MCU的PWM輸出到DRIVER的輸入之間構(gòu)成的回路；DRIVER的輸出到IGBT之間的回路。原則上，兩個回路都是越小越好，也就是他們之間靠的越近越好。如果由于PCB板的布局造成無法保證的話，那么以DRIVER的輸出到IGBT之間的回路為優(yōu)先保證。

②電阻R14、R15原則上靠近DRIVER近一些。下拉R20、R21要求靠近DRIVER，而且接地點與DRIVER的第4腳靠近。

③DRIVER到IGBT之間的走線要求盡量短，分布要均勻。

④一定要注意低壓區(qū)和高壓區(qū)之間的電器間隙以及爬電距離。特別注意DRIVER(IC3)的第5腳與第6腳之間的間距要處理好。

⑤圖中，綠色框中是高壓部分，但是框內(nèi)各元件之間的電壓差都在15V以內(nèi)，處理的時候可以靠的近一些。

⑥整體布局時一定要注意，三個橋臂的電路一定要做到對稱，保證各信號之間的感抗、容抗基本相同，以免由于線路對信號的延遲造成控制的失效。

本實用新型的IGBT主要用于變頻器的控制上，起到一個開關(guān)的作用。

如圖2所示，為三組該電平控制電路的原理圖。PWM輸出信號PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6分別產(chǎn)生三個電流信號U、W、V。

驅(qū)動器2106S包括第一腳VCC、第二腳HIN、第三腳LIN、第四腳COM、第五腳LO、第六腳VS、第七腳HO和第八腳VB。

在三相電輸出端U，PWM1通過R10連接到第二腳HIN，PWM2通過R11連接到第三腳LIN；第四腳COM連接到地線；R10串聯(lián)有R16連接到地線，R11串聯(lián)有R17連接到地線，第一腳VCC連接到電容C1，電容C1一端接地，同時接到電容E1，電容E1串聯(lián)有電阻R1和二極管D1，二極管D1分別同時串聯(lián)有電容E2和C2；驅(qū)動器的第八腳VB連接到二極管D1與電容E2之間。

驅(qū)動器的第七腳HO依次串聯(lián)到電阻R4和第六IGBT模塊，第六腳VS依次串聯(lián)到電阻R22，形成電平輸出U；第五腳LO依次串聯(lián)到電阻R5和第五IGBT模塊，同時電阻R5串聯(lián)電阻R26到地線。

在三相電輸出端V，PWM3通過R12連接到第二腳HIN，PWM4通過R13連接到第三腳LIN；第四腳COM連接到地線；R12串聯(lián)有R18連接到地線，R11串聯(lián)有R19連接到地線，第一腳VCC連接到電容C3，電容C3一側(cè)串聯(lián)有電阻R2和二極管D2，二極管D2分別同時串聯(lián)有電容E3和C3；驅(qū)動器的第八腳VB連接到二極管D2與電容E3之間。

驅(qū)動器的第七腳HO依次串聯(lián)到電阻R6和第四IGBT模塊，第六腳VS依次串聯(lián)到電阻R23，形成電平輸出V；第五腳LO依次串聯(lián)到電阻R7和第三IGBT模塊，同時電阻R7串聯(lián)電阻R28到地線。

在三相電輸出端W，PWM5通過R14連接到第二腳HIN，PWM6通過R15連接到第三腳LIN；第四腳COM連接到地線；R14串聯(lián)有R20連接到地線，R15串聯(lián)有R21連接到地線，第一腳VCC連接到電容C5，電容C5一側(cè)串聯(lián)有電阻R3和二極管D3，二極管D3分別同時串聯(lián)有電容E4和C4；驅(qū)動器的第八腳VB連接到二極管D4與電容E4之間。

驅(qū)動器的第七腳HO依次串聯(lián)到電阻R8和第一IGBT模塊，第六腳VS依次串聯(lián)到電阻R24，形成電平輸出W；第五腳LO依次串聯(lián)到電阻R9和第二IGBT模塊，同時電阻R9串聯(lián)電阻R30到地線。

地線上設(shè)置有電阻R31。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“示例”、“具體示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

以上公開的本實用新型優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本實用新型。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該實用新型僅為所述的具體實施方式。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本實用新型的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本實用新型。本實用新型僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。