本发明专利技术涉及一种驱动电路，特别涉及一种基于窄脉冲解调的自储能IGBT驱动电路。信号发生电路的输出信号为两路窄脉冲信号，信号发生电路的信号输出端、功率放大电路、高压隔离电路、脉冲展宽电路、以及IGBT的栅极依次连接，比较器电路的输出端与过流保护电路的输入端连接，过流保护电路的输出端与信号发生电路的输入端连接。本技术方案与现有技术相比，本发明专利技术提出一种采用高压隔离脉冲变压器传输窄脉冲，然后采用脉冲展宽电路实现宽脉冲驱动信号的IGBT驱动电路，无需高压隔离辅助直流电源，且具有信号产生电路和过流保护电路耦合设计，IGBT正常关断和过流保护关断时栅极反压偏置的特点，提高了在集电极电流较大时的关断可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种驱动电路，特别涉及一种基于窄脉冲解调的自储能IGBT驱动电路。
技术介绍
绝缘栅双极晶体管(IGBT)具有电压驱动，输入阻抗高，饱和电压低，耐压高及电流大等优点，能工作于较高的开关频率，在电力电子领域广泛应用。为保证IGBT的工作稳定性和输出性能，性能良好的IGBT驱动电路是至关重要的。驱动电路连接了处于低电位的控制电路和处于高电位的IGBT栅极，其高电压隔离环节的设计是影响到整个驱动电路设计思想的重要因素之一；另外，驱动波形中的反向偏置栅压是保证IGBT可靠关断的重要措施，在高压大电流工作情况下尤其重要。现有的技术方案通常采用脉冲变压器来实现高电压隔离，脉冲变压器可传输正电压脉冲和负电压脉冲，易于在IGBT关断时使其栅极处于反压偏置状态，且在传输脉冲信号的同时传输能量，并具有隔离电压高、传输延迟小、可扩展性良好的特点，但其传输能力也受到驱动信号脉冲宽度和脉冲占空比的限制。另外一项技术方案一般采用脉冲调制方式使脉冲变压器只传输窄脉冲信号，之后在变压器副边采用脉冲解调方式产生宽脉冲IGBT驱动信号，但在脉冲解调环节还需要额外提供高压隔离辅助直流电源为IGBT驱动提供能量。有文献提出一种将脉冲变压器传输的窄脉冲信号解调为宽脉冲IGBT驱动信号，且不需要高压隔离辅助直流电源的IGBT驱动电路设计思路，但其没有给出在IGBT关断时使栅极产生反压偏置的措施，导致IGBT关断速度较慢，驱动波形控制不精确，在集电极电流较大时关断可靠性降低。目前通用的IGBT驱动电路，一般存在脉冲变压器体积较大、传输脉冲占空比受限、需要高压隔离辅助直流电源及无反向偏置栅压等问题中一个或者多个。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题:提供一种关断可靠性高的IGBT驱动电路。本专利技术的技术方案:所述的电路包括信号发生电路1、功率放大电路2、高压隔离电路3、脉冲展宽电路4、过流保护电路5和比较器电路6，信号发生电路I的输出信号为两路窄脉冲信号，信号发生电路I的信号输出端、功率放大电路2、高压隔离电路3、脉冲展宽电路4、以及IGBT的栅极依次连接，比较器电路6的输出端与过流保护电路5的输入端连接，过流保护电路5的输出端与信号发生电路I的输入端连接。作为本技术方案的一种改进，功率放大电路2采用的是桥式推挽电路。作为本技术方案的一种改进，所述的桥式推挽电路包括两组NPN型和PNP型三极管组合，每组中NPN型三极管的基极和发射极分别与PNP型三极管的基极和发射极连接，三极管组合的基极作为输入端与信号发生电路连接，三极管组合的发射极作为输出端与高压隔离电路连接。作为本技术方案的一种改进，高压隔离电路3采用了脉冲变压器方式。作为本技术方案的一种改进，脉冲展宽电路包括全桥整流电路、电容、电阻和P沟道场效应管，全桥整流电路的输入端与高压隔离电路3的第一副边连接、全桥整流电路的负端与地连接，正端通过电阻与电容Cll连接；电容Cll的负端与地连接，正端通过P沟道场效应管和IGBT的栅极连接；脉冲展宽电路与高压隔离电路的第二副边连接。本专利技术的有益效果:本技术方案与现有技术相比，本专利技术提出一种采用高压隔离脉冲变压器传输窄脉冲，然后采用脉冲展宽电路实现宽脉冲驱动信号的IGBT驱动电路，无需高压隔离辅助直流电源，且具有信号产生电路和过流保护电路耦合设计，IGBT正常关断和过流保护关断时栅极反压偏置的特点，提高了在集电极电流较大时的关断可靠性。【附图说明】图1为驱动电路结构示意图；图2为驱动电路脉冲波形示意图；图3为脉冲Turn-on和Turn-off产生电路图；图4为脉冲展宽电路图；图5为脉冲展宽电路工作状态；图6为脉冲展宽电路波形图。【具体实施方式】下面结合附图对本技术方案做进一步详细说明。如图1所示，一种基于窄脉冲解调的自储能IGBT驱动电路，它包括信号发生电路1、功率放大电路2、高压隔离电路3、脉冲展宽电路4、过流保护电路5和比较器电路6，如图1所示。信号发生电路I的第一信号输出端和功率放大电路2的第一信号输入端连接，信号发生电路I的第二信号输出端和功率放大电路2的第二信号输入端连接，功率放大电路2的第一信号输出端和高压隔离电路3的第一信号输入端连接，功率放大电路2的第二信号输出端和高压隔离电路3的第二信号输入端连接，高压隔离电路3的信号输出端与脉冲展宽电路4的信号输入端连接，脉冲展宽电路4的输出端与IGBT的栅极连接。比较器电路6的输出端与过流保护电路5的输入端连接，过流保护电路5的输出端与信号发生电路I的输入端连接。驱动电路产生的波形示意图如图2所示，其中^和P _是信号发生电路I产生的两路脉冲信号，&为高压隔离电路3输入端或输出端的脉冲信号，P <；为施加到IGBT栅极的驱动信号，P。。为过流保护电5路输出的脉冲信号，当过流情况发生时，在？％信号的作用下，PQFF、？7及Pt；信号中脉冲的相位都会发生一定的变化，从而在短路发生瞬间快速关断IGBT，避免其损坏。信号发生电路I产生与控制信号同频率的两路窄脉冲信号，分别为信号PON和信号POFF ;功率放大电路2用于将信号PON和信号POFF实现桥式功率放大，输出信号PT至IJ高压隔离电路3，脉冲展宽电路4用于将高压隔离电路3的输出信号转换为驱动信号PG ;过流情况发生后，比较器电路6输出信号POC至过流保护电路5，过流保护电路5输出信号至信号发生电路I，使其在信号POFF上额外输出一个窄脉冲，图中虚线所示，从而信号PT上额外产生一个脉冲，最终信号PG额外输出一个负脉冲。图3所示为信号发生电路1、功率放大电路2、高压隔离电路3和过流保护电路5的电路图。其中信号发生电路I主要包含集成电路CD4098及部分电阻电容元件；功率放大电路2主要由三极管组成；高压隔离电路3采用了脉冲变压器方式，且为电压源型脉冲变压器；过流保护电路5主要由三极管及部分电容电阻组成。图4所示为脉冲展宽电路图，由电阻、电容、二级管、三极管、稳压管和场效应管等无源元件组成。脉冲展宽电路4在Pl3Jlj来时快速开通IGBT，在P _脉冲到来时快速关断IGBT,且其具有储存输入脉冲能量的功能，在PJtW以及P _脉冲期间储存能量，在P Jt冲和P-脉冲之间向IGBT栅极供电，在P _脉冲结束后停止充放电过程。图5所示为脉冲展宽电路4在Turn-on脉冲阶段、脉冲展宽阶段、Turn-off脉冲阶段和Turn-off脉冲之后四个工作阶段时的电路流向图。图6为采用PSpice软件仿真得到的脉冲展宽电路4中电容Cll的电压波形及输出到IGBT栅极的电压波形。可见，在脉冲变压器输出信号中Turn-on脉冲的上升沿到来后，IGBT栅极电压波形由零电压迅速上升到正电压，使IGBT导通，电容Cll处于充电状态，在Turn-on脉冲结束后，电容Cll处于放电状态，栅极电压波形维持在高电压，IGBT也维持导通。Turn-off脉冲到来后，电容Cl I又处于充电状态，但IGBT栅极电压迅速由正变负，可靠关断IGBT。Turn-off脉冲结束后，电容Cll结束充电状态，此时，IGBT栅极由负电压缓慢变化到零，有效抑制了脉冲变压器磁芯反向恢复造成的电压振荡。信号发生电路I产生与控制信号同频率的当前第1页1 2&nbs本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于窄脉冲解调的自储能IGBT驱动电路，其特征为：所述的电路包括信号发生电路(1)、功率放大电路(2)、高压隔离电路(3)、脉冲展宽电路(4)、过流保护电路(5)和比较器电路(6)，信号发生电路(1)的输出信号为两路窄脉冲信号，信号发生电路(1)的信号输出端、功率放大电路(2)、高压隔离电路(3)、脉冲展宽电路(4)、以及IGBT的栅极依次连接，比较器电路(6)的输出端与过流保护电路(5)的输入端连接，过流保护电路(5)的输出端与信号发生电路(1)的输入端连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：石经纬，赵娟，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心，中国商用飞机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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