[实用新型]一种集成化多用途IGBT控制驱动装置

说明书

本实用新型公开了一种集成化多用途IGBT控制驱动装置，包括：控制模块，通信电路1～2，驱动电路1～4，采样及保护模块1～4，所述控制模块与通信电路1～2连接，通信电路提供两路RS485串行通信接口，使上位机可以与控制模块进行通信并对其控制，从而实现对IGBT的控制与对电力电子变换器状态的监测；所述控制模块与驱动电路1～4连接，驱动电路为IGBT提供驱动所需要的电压和电流，并提供IGBT保护信号；所述控制模块与采样及保护模块1～4连接，采样及保护模块对外部采样信号进行处理，为控制模块提供模拟数字转换所需要的模拟信号，当外部采样信号超出设定范围时，为控制模块提供保护信号。本实用新型采用CPLD与硬件保护电路联合实现硬件保护，保护动作快。

技术领域

本实用新型属于电力电子变换器控制及驱动技术领域，涉及一种集成化多用途IGBT控制驱动装置。

背景技术

为了应对日益严峻的化石能源消耗及温室气体排放等问题，新能源发电及新能源汽车等行业逐步发展壮大。无论是新能源发电行业中常用的MPPT(Max Power PointTracking，最大功率点跟踪)变换器，或是新能源汽车行业中常用的电机控制器、车载充电机等，都属于以电力电子技术为核心的电力电子变换器。而上述两行业中所使用的电力电子变换器，因应用场合功率需求高，通常采用 IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)作为核心电力电子开关元器件。为了实现所需要的电力电子变换器，必须对IGBT进行控制及驱动。但现有的IGBT控制及驱动装置通常存在这样的缺点：功能单一，采样、控制、保护、驱动、通信等功能需要多块电路板配合才能实现；应用场合单一，仅可驱动单一一种电力电子变换器；仅有软件保护，保护动作慢，易导致IGBT 或电力电子变换器损坏；特别是当采用数字控制时，对DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)起动和关断脉冲信号时，产生占空比大于1的长脉冲信号问题难以解决，极易引起IGBT过电流损坏。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提出了一种集成化多用途IGBT 控制驱动装置，包括：控制模块，通信电路1～2，驱动电路1～4，采样及保护模块1～4，所述控制模块与通信电路1～2连接，通信电路提供两路RS485串行通信接口，使上位机可以与控制模块进行通信并对其控制，从而实现对IGBT的控制与对电力电子变换器状态的监测；所述控制模块与驱动电路1～4连接，驱动电路为IGBT提供驱动所需要的电压和电流，并提供IGBT保护信号；所述控制模块与采样及保护模块1～4连接，采样及保护模块对外部采样信号进行处理，为控制模块提供模拟数字转换所需要的模拟信号，当外部采样信号超出设定范围时，为控制模块提供保护信号。

优选地，所述控制模块包括并不限于：DSP型号为 TMS320F28335，CPLD(ComplexProgrammable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)型号为XC9572XL，电平转换芯片U1、U2型号为 74LVC4245APW。DSP实现处理通信数据，并根据采样及保护模块提供的模拟信号，计算所需脉冲信号的占空比；CPLD实现脉冲信号、保护信号及IGBT保护信号的逻辑处理；电平转换芯片U1、U2 实现CPLD产生的3.3V信号、驱动电路所需要的和所产生的、采样及保护模块所产生的5V信号之间的转换。

优选地，所述通信电路包括并不限于：通信芯片U3型号为 ADM2483，输入限流电阻R1、R2、R3，滤波电容C1、C2，终端电阻R4、输出限流电阻R5、R6，双向瞬态抑制二极管TVS1、TVS2 型号为SMBJ6.5CA。

优选地，所述驱动电路包括并不限于：驱动芯片U4型号为 TX-KP101，输入滤波电容C3，电源滤波电容C4、C5，限流电阻 R7、R10，驱动导通电阻R8，驱动关断电阻R9，保护电阻R11，取样二极管D1型号为FR107，双向瞬态抑制二极管TVS3、TVS4型号为SMBJ20CA，光耦U5型号为TLP281，IGBT保护信号滤波电容C6。