高兼容性igbt驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功率模塊的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，具體為一種高兼容性IGBT驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著列車交流技術(shù)的發(fā)展，采用高頻大功率IGBT作為開關(guān)元件的變流器應(yīng)用日益廣泛。功率模塊是列車變流器中最關(guān)鍵的部件之一，其驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)功率模塊正確、可靠的工作有著極其重要的影響?，F(xiàn)有技術(shù)的IGBT驅(qū)動(dòng)及保護(hù)雖然有成熟技術(shù)，但在6500V及6500V以下的不同電壓等級(jí)的兼容性差、可靠性差。
[0003]牽引控制單元Tract1n Control Unit (以下簡稱TCU)與驅(qū)動(dòng)電路之間信號(hào)傳輸采用電纜，傳輸信號(hào)抗干擾性差。同時(shí)驅(qū)動(dòng)電路的兼容性差，6500V電壓等級(jí)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)6500V以下電壓等級(jí)功率器件IGBT可操作性差、可靠性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決IGBT驅(qū)動(dòng)電路兼容性差可靠性差的技術(shù)問題，提供一種高兼容性IGBT驅(qū)動(dòng)裝置。
[0005]本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種高兼容性IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，包括一個(gè)數(shù)據(jù)采集控制電路；數(shù)據(jù)采集控制電路包括內(nèi)部電路Ul以及驅(qū)動(dòng)電阻R8，R9，R10，R11 ;所述Ul上設(shè)有 SO、GND、VCC、VDC、VCE、REF、ACL、GL、W、GH、V+、V-端 P ；U1 的 SO 端口通過施密特觸發(fā)變換器U2連接電阻Rl ；U2包括U2A和U2B兩個(gè)通道，U2A的第十四引腳與Ul的VCC端連接，同時(shí)還通過電容C2接地，U2A的第七引腳接地；U1的VCC端通過電容Cl接地；U1的VCC端通過電容Cl接地，VCC端與VDC端相連接；U1的VCE端分成兩路，一路通過電阻R2連接有二極管D61，D61的負(fù)極與Ul的V+端連接，另一路通過電容C3與Ul的V-端連接；R2與二極管D61正極相連接的一端還分別連接有電阻R3和R4 ;電阻R4的一端作為信號(hào)輸入端輸入SC信號(hào)；R3的兩端并聯(lián)有二極管D71，D71的正極與Ul的V-端連接；U1的REF端通過電阻R12與Ul的VO端連接；U1的ACL端分成兩路，一路連接有電阻R5，電阻R5的一端作為信號(hào)輸入端輸入ACLl信號(hào)，另一路連接有電阻R6，電阻R6的一端作為信號(hào)輸入端輸入ACL2信號(hào)；U1的GL端分成三路，第一路通過順次連接的驅(qū)動(dòng)電阻R8和R9與Ul的GH端連接，驅(qū)動(dòng)電阻R8和R9的連接端作為信號(hào)輸出端輸出G2信號(hào)，第二路通過驅(qū)動(dòng)電阻RlO以及Rll與Ul的GH端連接，驅(qū)動(dòng)電阻RlO和Rll的連接端作為信號(hào)輸出端輸出Gl信號(hào)，第三路通過電阻R7與Ul的V-端連接;U1的V+端與VO端之間連接有電容C4，V0端與V-端之間連接有電容C5。
[0006]本發(fā)明從現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)出發(fā)，主要解決了以下幾方面問題:
1)高壓IGBT驅(qū)動(dòng)裝置脈沖信號(hào)和狀態(tài)反饋信號(hào)接口采用光纖接口，光纖信號(hào)傳輸抗干擾性強(qiáng)；
2)IGBT驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)功率高，滿足了單管和雙管并聯(lián)的驅(qū)動(dòng)；
3)高壓IGBT驅(qū)動(dòng)裝置高低壓回路之間的隔離電壓等級(jí)高，兼容性好，滿足了6500V及6500V以下電壓等級(jí)的IGBT驅(qū)動(dòng)及保護(hù)。
[0007]本發(fā)明的所述IGBT驅(qū)動(dòng)裝置的工作原理:
針對(duì)功率模塊中IGBT的開關(guān)控制，IGBT驅(qū)動(dòng)裝置負(fù)責(zé)接收TCU的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行隔離變換，控制IGBT的開通和關(guān)斷。同時(shí)IGBT驅(qū)動(dòng)裝置將控制電源和IGBT側(cè)的高壓進(jìn)行隔離，防止主回路的高壓對(duì)其他電路的損害。
[0008]本發(fā)明的所述IGBT驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn):
1、將驅(qū)動(dòng)電路與配置電路分開設(shè)計(jì)，配置電路可直接安裝在IGBT器件上，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)回路的抗干擾性能；
2、驅(qū)動(dòng)功率大，可提供+15V/-10V的驅(qū)動(dòng)電壓；
3、具有較完善的保護(hù)功能:如采用動(dòng)態(tài)Vce監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，采用動(dòng)態(tài)箝位實(shí)現(xiàn)關(guān)斷時(shí)過壓保護(hù)；
4、高低壓回路之間的隔離電壓等級(jí)高，兼容性好，滿足了6500V及6500V以下電壓等級(jí)的IGBT驅(qū)動(dòng)及保護(hù)。
[0009]進(jìn)一步的，Ul包括高壓隔離變壓器TOl和數(shù)據(jù)采集控制芯片UOl ；U01上設(shè)有V0、V+、Gh、Gl、ACL、Vce、IN、OUT及V-端口 ；T01原邊的第一接線端連接有N溝道絕緣柵增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管Q01，TOl原邊的第二接線端連接有N溝道絕緣柵增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管Q02，QOl的漏極與TOl原邊的第一接線端連接，Q02的漏極與TOl原邊的第二接線端連接，QOl的源極與Q02的源極連接并接地；原邊增加中間抽頭，中間抽頭分為兩路，一路作為Ul的VCC端，另一路通過電容COl接地；Τ01副邊的一個(gè)接線端分成兩路，一路連接有二極管DOl，另一路連接有二極管D03 ；Τ01副邊的另一個(gè)接線端也分成兩路，一路連接有二極管D02，另一路連接有二極管D04 ；D01的正極與TOl副邊的一個(gè)接線端相連接，D02的正極與TOl的副邊的另一個(gè)接線端相連接，DOl及D02的負(fù)極均與UOl的V+端相連接；D03的負(fù)極與TOl副邊的一個(gè)接線端相連接，D04的負(fù)極與TOl副邊的另一個(gè)接線端相連接，D03及D04的正極均與UOl的V-端相連接；U01的V+端與V-端之間順次連接有電容C02和C03 ；U01的V+端連接有N溝道絕緣柵增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管Q03，UOl的V-端連接有N溝道絕緣柵增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管Q04，U01的V+端與Q03的漏極連接，UOl的Gh端與Q03的柵極連接，Q03的源極作為Ul的GH端；Q04的源極與UOl的V-端連接，Q04的柵極與UOl的Gl端連接，Q04的漏極作為Ul的GL端；U01的VO端連接在電容C02和C03之間;U1還包括光纖發(fā)射器U02及光纖接收器U03 ；U03的第一引腳通過電阻ROl與UOl的V+端連接，U03的第一引腳還連接有施密特觸發(fā)變換器U04，U03的第三引腳與第二引腳之間連接有電容C05并與UOl的VO端連接，U04的一個(gè)通道U04A的第十四引腳與UOl的V+端連接，U04A的第十四引腳還通過電容C04與UOl的VO端連接，U04A的第二引腳與UOl的IN端相連接，U04A的第七引腳與UOl的VO端連接；U02的第五引腳分別與其第四引腳、第三引腳、第八引腳和第二引腳連接并與UOl的VO端連接，U02的第一引腳與第二引腳之間連接有二極管D05，D05的兩端并聯(lián)有電阻R02，D05的正極與U02的第二引腳連接，D05的負(fù)極與U02的第一引腳連接；U02的第一引腳還通過穩(wěn)壓二極管D06以及電阻R03與UOl的OUT端連接，D06的正極與U02第一引腳連接，D06的負(fù)極與電阻R03連接，D06的負(fù)極還通過電容C06與UOl的VO端連接。
[0010]圖2中Ul的驅(qū)動(dòng)功率大，可提供+15V/-10V的驅(qū)動(dòng)電壓，可滿足單管和雙管并聯(lián)的驅(qū)動(dòng)。通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電阻R8、R9、R10、R11的阻值可匹配各個(gè)等級(jí)IGBT。Ul將IGBT退飽和電壓監(jiān)測(cè)值與參考值比較，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)Vce監(jiān)測(cè)短路保護(hù)功能；U1還配備動(dòng)態(tài)箝位ACL功能，實(shí)現(xiàn)關(guān)斷時(shí)過壓保護(hù)。
[0011]圖3、圖4、圖5、圖6為圖2中Ul的主要電路原理圖。
[0012]圖3中TOl為高壓隔離變壓器將低壓控制電路和IGBT側(cè)的高壓進(jìn)行電氣隔離，防止主回路的高壓對(duì)其他電路的損害。
[0013]TOl電氣隔離不小于10.2kV。隔離電壓等級(jí)高，可滿足了 6500V及6500V以下電壓等級(jí)的IGBT驅(qū)動(dòng)隔離保護(hù)要求，具有較高的兼容性。
[0014]驅(qū)動(dòng)信號(hào)和反饋故障信號(hào)均采用光電隔離技術(shù)，光纖信號(hào)傳輸抗干擾性強(qiáng)?？刂茊卧尿?qū)動(dòng)光信號(hào)通過圖4中U03為光纖接收器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過U04A進(jìn)行整形送入芯片UOl及驅(qū)動(dòng)電阻R8、R9、R10、Rll后送至IGBT門級(jí)控制其導(dǎo)通與關(guān)斷；故障信號(hào)由UOl送至U02光纖發(fā)射器完成電光轉(zhuǎn)換，控制單元接受到故障信號(hào)后封鎖驅(qū)動(dòng)脈沖完成對(duì)IGBT保護(hù)。
[0015]本發(fā)明有益效果:
1)高壓IGBT驅(qū)動(dòng)裝置脈沖信號(hào)和狀態(tài)反饋信號(hào)接口采用光纖接口，光纖信號(hào)傳輸抗干擾性強(qiáng)；
2)高壓IGBT驅(qū)動(dòng)裝置高低壓回路之間的隔離電壓等級(jí)高，兼容性好，滿足不同電壓等級(jí)的IGBT驅(qū)動(dòng)及保護(hù)技術(shù)；
3)高壓IGBT驅(qū)動(dòng)裝置有完善的保護(hù)控制，提高了IGBT的使用壽命和可靠性。
【附圖說明】
[0016]圖1本發(fā)明外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2本發(fā)明所述內(nèi)部電路Ul與驅(qū)動(dòng)電阻的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3 Ul的局部結(jié)構(gòu)示意圖一(U01的連接示意圖)。
[0019]圖4 Ul的局部結(jié)構(gòu)示意圖二(U03的連接示意圖)。
[0020]圖5 Ul的局部結(jié)構(gòu)示意圖三(U02的連接示意圖)。
[0021]圖6 Ul的局部結(jié)構(gòu)示意圖四。
[0022]1-電源電路。
【具體實(shí)施方式】
[0023]一種高兼容性IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，包括一個(gè)數(shù)據(jù)采集控制電路；數(shù)據(jù)采集控制電路包括內(nèi)部電路Ul以及驅(qū)動(dòng)電阻R8，R9，R10，R11 ;所述Ul上設(shè)有SO、GND、VCC、VDC、VCE、REF、ACL、GL、V0、GH、V+、V-端口 ；U1的SO端口通過施密特觸發(fā)變換器U2連接電阻Rl ;U2包括U2A和U2B兩個(gè)通道，U2A的第十四引腳與Ul的VCC端連接，同時(shí)還通過電容C2接地，U2A的第七引腳接地；U1的VCC端通過電容Cl接地；U1的VCC端通過電容Cl接地，VCC端與VDC端相連接；U1的VCE端分成兩路，一路通過電阻R2連接有二極管D61，D61的負(fù)極與Ul的V+端連接，另一路通過電容C3與Ul的V-端連接；R2與二極管D61正極相連接的一端還分別連接有電阻R3和R4 ；電阻R4的一端作為信號(hào)輸入端輸入SC信號(hào)；R3的兩端并聯(lián)有二極管D71，D71的正極與Ul的V-端連接;U1的REF端通過電阻R12與Ul的VO端連接；U1的ACL端分成兩路，一路連接有電阻R5，電阻R5的一端作為信號(hào)輸入端輸入ACLl信號(hào)，另一路連接有電阻R