[实用新型]一种半桥IGBT驱动电路

说明书

技术领域

本实用新型公开了一种半桥IGBT驱动电路，特别涉及一种脉冲频率调制方式(PFM)半桥IGBT驱动电路，属于电力电子技术领域。

背景技术

IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

由两个IGBT串联组成的半桥IGBT模块，其广泛地应用于桥式逆变拓扑中，组成逆变桥的桥臂。这就使得驱动半桥IGBT通断加载两个栅极脉冲电压不能共地，而从控制系统发出的两组触发脉冲信号是共地的，这就要求分离脉冲地。桥式逆变拓扑结构应用于高电压变流系统中时，控制系统触发装置与变流回路必须进行高压隔离。

由半桥IGBT组成桥式逆变电路，其控制方式有脉宽调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)两种。而由PFM控制方式组成的变流系统具有低功率输出效率高和响应速度快等优点，被广泛应用做气体激光器激励电源。PFM方式触发脉冲的占空比为50％，通过驱动电路放大、隔离后连接到IGBT的栅极，以驱动IGBT的通断，从而实现由IGBT组成的变流电路进行功率变换。IGBT在运行中具有开通损耗、导通损耗和关断损耗，特别是驱动IGBT通断的栅极与发射极的脉冲幅值(Vge)大小直接关系到IGBT导通时间、集电极与发射极间导通压降(Vce)、关断时间和承受短路电流的能力等。所以，驱动电路设计的好换，直接关系到IGBT的开通、关断损耗和IGBT承受短路电流的能力，直接影响整个装置的稳定性、可靠性和效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种半桥IGBT用于PFM方式的变流装置下的驱动电路。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种半桥IGBT驱动电路，包括脉冲变压器、脉冲驱动电路、IGBT栅极与发射极脉冲幅值钳位电路。

其中，所述脉冲变压器包括铁氧体磁芯、一路原边绕组和双路副边绕组。将控制系统的触发脉冲连接到原边绕组，双路副边绕组的异名端一端分别连接半桥IGBT上下桥的发射极，作为上下桥臂IGBT驱动回路的驱动信号地，另一端分别连接脉冲驱动电路的输入端。主要是将控制系统触发脉冲信号变换成频率不变、幅值高于IGBT栅极驱动电压值、相位相差180°的两组脉冲信号，同时将控制回路与功率回路进行隔离，有效的将两组脉冲地分离。

所述脉冲驱动电路包括一个功率开关管、连接在开关管基极上的电阻、连接在集电极上的电阻组成的功率开关回路，与IGBT栅极与发射极脉冲幅值钳位电路级连。主要是将脉冲变压器输出脉冲信号进行整形成频率不变、脉冲顶峰高于幅值的、幅值为IGBT栅极钳位电压的矩形脉冲。这样，能有效的降低IGBT导通时间、降低IGBT导通压降、提高dv/dt,而在IGBT导通期间加在栅极驱动电压降低到其典型值，从而使得IGBT开通损耗降低，提高IGBT在开通期间的抗冲击能力，提高IGBT在导通期间的承受短路电流能力。

所述IGBT栅极与发射极脉冲幅值钳位电路，是由两个稳压二极管反向串联，再与一个电阻并联组成。跨接于IGBT栅极和发射极之间，并与脉冲驱动电路级联。用于防护防止栅极电荷积累及栅极电压出现尖峰损坏IGBT，提高IGBT的稳定性和可靠性。

由驱动电路、IGBT栅极与发射极脉冲幅值钳位电路级联组成两个完全相同的网络，其输入端分别与脉冲变压器副边双路绕组异名端非接地端连接，其输出端与半桥IGBT上下桥臂栅极连接，从而构成接地端不同、功能相同的双路脉冲驱动电路。主要驱动半桥IGBT交替通断，完成变流装置功率变换。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本实用新型由于采用上述电路，能有效的降低IGBT开通时间、降低IGBT导通压降、提高dv/dt,而在IGBT导通期间加在栅极驱动电压降低到其典型值，从而使得IGBT开通损耗降低，提高IGBT在开通期间的抗冲击能力，提高IGBT在导通期间的承受短路电流能力。从而提高IGBT运行的可靠性和稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构示意图，