一种IGBT驱动电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种IGBT驱动电路，包括型号为IR2101的驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、电源、第一NMOS管、第二NMOS管、电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、反相器和变压器，当接入高电平的驱动信号时，经过型号为IR2101的驱动芯片高端驱动，第一NMOS管导通、第二NMOS管关断，第一电容充电、变压器的初级线圈流过正向电流，变压器的次级线圈耦合正电压使IBGT导通；当接入低电平的驱动信号时，第一电容放电、第二NMOS管导通，第一NMOS管关断，变压器的初级线圈流过反向电流变压器的次级线圈耦合负电压使IBGT关断；优点是成本低，方法简单，驱动波形好，可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT驱动电路
本技术涉及一种IGBT驱动技术，尤其是涉及一种IGBT驱动电路。
技术介绍
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)是 MOSFET 管和双极晶体管的复合器件，它既具有MOSFE管易驱动的特点，又具有功率晶体管高电压和电流大等优点。IGBT可发挥出MOSFET管和功率晶体管各自的优点，正常情况下可工作于几十kHz的频率范围内，故在较高频率应用领域和大功率应用领域取得了广泛应用。 IGBT是电压控制型器件，其发射极和栅极之间是绝缘的二氧化硅结构，因而低频的静态驱动功率接近于O。但是IGBT的栅极和发射极之间存在较大的寄生电容，小功率的IGBT的栅极电容Cgs —般在10?10pF,大功率的栅极电容能达到I?nF，因此需要提供较大的驱动功率和一定的峰值电流。 现有的IGBT驱动电路通常有以下几种:光耦隔离型驱动电路、脉冲变压型驱动电路和集成驱动电路。其中光耦隔离型驱动电路需要采用传输速度快的光偶，且作为大功率IGBT的驱动时，后级还需要增加调理整形电路以保证驱动波形的方正，成本较高。脉冲变压型驱动电路有三种类型:无源型、有源型和自给电源型，其中无源型使用变压器次级的输出直接驱动IGBT器件，驱动方法简单，成本较低，但是IGBT器件的栅极电容一般较大，其栅极和发射极之间的电压波形将有明显变形，驱动波形较差，有源型中变压器只提供隔离的信号，在次级另需设置整形放大电路来驱动IGBT器件，虽然驱动波形好，但是需要另外提供隔离的辅助电源供给整形放大电路，可能会引进寄生干扰，自给电源型是将PWM调制信号加在隔离脉冲变压器的初级，在次级通过直接整流得到自给电源，而PWM调制信号则需经过PWM驱动信号经解调、电平转换和功率放大后取得，驱动方法复杂，价格较高。集成驱动电路成本很高，通用性差，抗干扰能力较差，可靠性较差。 鉴此，设计一款成本低，驱动方法简单，驱动波形好，驱动功耗小，输入输出时延小且可靠性高的IGBT驱动电路具有重要意义。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种成本低，驱动方法简单，驱动波形好，驱动功耗小，输入输出时延小且可靠性高特别是针对大功率的IGBT驱动电路。 本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种IGBT驱动电路，包括型号为IR2101的驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、电源、第一 NMOS管、第二 NMOS管、电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、反相器和变压器，所述的第一电阻的一端、所述的第二电阻的一端和所述的驱动芯片的第7脚连接，所述的第三电阻的一端、所述的第四电阻的一端和所述的驱动芯片的第5脚连接，所述的驱动芯片的第2脚和所述的反相器的输入端连接且其连接端为IGBT驱动电路的信号输入端，所述的反相器的输出端和所述的驱动芯片的第3脚连接，所述的第一电阻的另一端、所述的第一二极管的阳极、所述的第一NMOS管的漏极、所述的电感的一端、所述的第四电容的一端和所述的驱动芯片的第6脚连接，所述的第四电容的另一端、所述的第五二极管的阴极和所述的驱动芯片的第8脚连接，所述的第二电阻的另一端、所述的第一二极管的阴极和所述的第一 NMOS管的栅极连接，所述的第五二极管的阳极、所述的驱动芯片的第I脚、所述的第一 NMOS管的源极、所述的第三电容的一端和所述的电源的正极输出端连接，所述的第三电容的另一端、所述的第一电容的一端和所述的第二电容的一端连接，所述的驱动芯片的第4脚、所述的第二电容的另一端、所述的第三电阻的另一端、所述的第二二极管的阳极、所述的第二 NMOS管的漏极和所述的电源的负极输出端连接，所述的电源的负极输出端接地，所述的第四电阻的另一端、所述的第二二极管的阴极和所述的第二 NMOS管的栅极连接，所述的第二 NMOS管的源极、所述的电感的另一端和所述的变压器的初级线圈的一端连接，所述的第一电容的另一端和所述的变压器的初级线圈的另一端连接，所述的变压器的次级线圈的一端和所述的第五电阻的一端连接，所述的第五电阻的另一端和所述的第三二极管的阳极连接且其连接端为IGBT栅极驱动信号输出端，所述的第三二极管的阴极和所述的第四二极管的阴极连接，所述的第四二极管的阳极和所述的变压器的次级线圈的另一端连接且其连接端为IGBT发射极驱动信号输出端，所述的IGBT发射极驱动信号输出端接地。 该IGBT驱动电路中还设置有保护电路，所述的保护电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第五电容、第六二极管和三极管，所述的第八电阻的一端、所述的三极管的集电极和所述的第五电阻的一端连接，所述的第八电阻的另一端、所述的第六电阻的一端、所述的第五电容的一端和所述的第六二极管的阳极连接，所述的第六二极管的阴极为IGBT集电极驱动信号输出端，所述的第五电容的另一端、所述的第九电阻的一端、所述的三极管的发射极和所述的IGBT发射极驱动信号输出端连接，所述的第六电阻的另一端、所述的第七电阻的一端和所述的第九电阻的一端连接，所述的第七电阻的另一端和所述的三极管的基极连接。 与现有技术相比，本技术的优点在于采用第一 NMOS管和第二 NMOS管组成半桥驱动电路，单电源供电，电路结构简单，成本低，当IGBT驱动电路的输入端接入的驱动信号为高电平时，经过型号为IR2101的驱动芯片高端驱动，第一 NMOS管导通、第二 NMOS管关断，第一电容充电、变压器的初级线圈流过正向电流，变压器的次级线圈耦合正电压使IBGT快速导通；当IGBT驱动电路的输入端接入的驱动信号为低电平时，第一电容放电、第二NMOS管导通，第一 NMOS管关断，变压器的初级线圈流过反向电流变压器的次级线圈耦合负电压使IBGT快速关断，由此实现IGBT器件的驱动，驱动方法简单，且采用变压器对驱动电路中的电源及信号进行隔离，提高了驱动电路的可靠性，同时利用变压器产生负偏压来快速实现IGBT的关断，降低电路能耗；电感的设置可以防止第一 NMOS管和第二 NMOS管同时误开通时给变压器带来的干扰，消除第一 NMOS管和第二 NMOS管开通时的浪涌电流，消除驱动波形毛刺，使电路具有良好的驱动波形； 当IGBT驱动电路中还设置有保护电路时，当IGBT器件的集电极极发生过流现象，第六二极管反向截止，第五电容充电使第六二极管的阳极、第六电阻、第八电阻和第五电容的连接端的电压升高，然后通过第七电阻和第九电阻进行分压，使三极管导通，第五电阻、第八电阻和三极管的连接端电压降低将IGBT器件关断，对IGBT器件进行保护。 【附图说明】 图1为实施例一的IGBT驱动电路的电路图； 图2为实施例二的IGBT驱动电路的电路图。 【具体实施方式】 以下结合附图实施例对本技术作进一步详细描述。 实施例一:如图1所示，一种IGBT驱动电路，包括型号为IR2101的驱动芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、电源V、第一 NMOS管M1、第二 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT驱动电路，其特征在于：包括型号为IR2101的驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、电源、第一NMOS管、第二NMOS管、电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、反相器和变压器，所述的第一电阻的一端、所述的第二电阻的一端和所述的驱动芯片的第7脚连接，所述的第三电阻的一端、所述的第四电阻的一端和所述的驱动芯片的第5脚连接，所述的驱动芯片的第2脚和所述的反相器的输入端连接且其连接端为IGBT驱动电路的信号输入端，所述的反相器的输出端和所述的驱动芯片的第3脚连接，所述的第一电阻的另一端、所述的第一二极管的阳极、所述的第一NMOS管的漏极、所述的电感的一端、所述的第四电容的一端和所述的驱动芯片的第6脚连接，所述的第四电容的另一端、所述的第五二极管的阴极和所述的驱动芯片的第8脚连接，所述的第二电阻的另一端、所述的第一二极管的阴极和所述的第一NMOS管的栅极连接，所述的第五二极管的阳极、所述的驱动芯片的第1脚、所述的第一NMOS管的源极、所述的第三电容的一端和所述的电源的正极输出端连接，所述的第三电容的另一端、所述的第一电容的一端和所述的第二电容的一端连接，所述的驱动芯片的第4脚、所述的第二电容的另一端、所述的第三电阻的另一端、所述的第二二极管的阳极、所述的第二NMOS管的漏极和所述的电源的负极输出端连接，所述的电源的负极输出端接地，所述的第四电阻的另一端、所述的第二二极管的阴极和所述的第二NMOS管的栅极连接，所述的第二NMOS管的源极、所述的电感的另一端和所述的变压器的初级线圈的一端连接，所述的第一电容的另一端和所述的变压器的初级线圈的另一端连接，所述的变压器的次级线圈的一端和所述的第五电阻的一端连接，所述的第五电阻的另一端和所述的第三二极管的阳极连接且其连接端为IGBT栅极驱动信号输出端，所述的第三二极管的阴极和所述的第四二极管的阴极连接，所述的第四二极管的阳极和所述的变压器的次级线圈的另一端连接且其连接端为IGBT发射极驱动信号输出端，所述的IGBT发射极驱动信号输出端接地。...

【技术特征摘要】
1.一种IGBT驱动电路，其特征在于:包括型号为IR2101的驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、电源、第一NMOS管、第二 NMOS管、电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、反相器和变压器，所述的第一电阻的一端、所述的第二电阻的一端和所述的驱动芯片的第7脚连接，所述的第三电阻的一端、所述的第四电阻的一端和所述的驱动芯片的第5脚连接，所述的驱动芯片的第2脚和所述的反相器的输入端连接且其连接端为IGBT驱动电路的信号输入端，所述的反相器的输出端和所述的驱动芯片的第3脚连接，所述的第一电阻的另一端、所述的第一二极管的阳极、所述的第一 NMOS管的漏极、所述的电感的一端、所述的第四电容的一端和所述的驱动芯片的第6脚连接，所述的第四电容的另一端、所述的第五二极管的阴极和所述的驱动芯片的第8脚连接，所述的第二电阻的另一端、所述的第一二极管的阴极和所述的第一 NMOS管的栅极连接，所述的第五二极管的阳极、所述的驱动芯片的第I脚、所述的第一 NMOS管的源极、所述的第三电容的一端和所述的电源的正极输出端连接，所述的第三电容的另一端、所述的第一电容的一端和所述的第二电容的一端连接，所述的驱动芯片的第4脚、所述的第二电容的另一端、所述的第三电阻的另一端、所述的第二二极管的阳极、所述的第二 NMOS管的漏极和所述的电源的负极输出端连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋雨倩，石守东，金堃，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33