一種igbt驅(qū)動電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種IGBT驅(qū)動技術(shù)，尤其是涉及一種IGBT驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)是 MOSFET 管和雙極晶體管的復(fù)合器件，它既具有MOSFE管易驅(qū)動的特點，又具有功率晶體管高電壓和電流大等優(yōu)點。IGBT可發(fā)揮出MOSFET管和功率晶體管各自的優(yōu)點，正常情況下可工作于幾十kHz的頻率范圍內(nèi)，故在較高頻率應(yīng)用領(lǐng)域和大功率應(yīng)用領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。
[0003]IGBT是電壓控制型器件，其發(fā)射極和柵極之間是絕緣的二氧化硅結(jié)構(gòu)，因而低頻的靜態(tài)驅(qū)動功率接近于O。但是IGBT的柵極和發(fā)射極之間存在較大的寄生電容，小功率的IGBT的柵極電容Cgs —般在10?10pF,大功率的柵極電容能達(dá)到I?nF，因此需要提供較大的驅(qū)動功率和一定的峰值電流。
[0004]現(xiàn)有的IGBT驅(qū)動電路通常有以下幾種:光耦隔離型驅(qū)動電路、脈沖變壓型驅(qū)動電路和集成驅(qū)動電路。其中光耦隔離型驅(qū)動電路需要采用傳輸速度快的光偶，且作為大功率IGBT的驅(qū)動時，后級還需要增加調(diào)理整形電路以保證驅(qū)動波形的方正，成本較高。脈沖變壓型驅(qū)動電路有三種類型:無源型、有源型和自給電源型，其中無源型使用變壓器次級的輸出直接驅(qū)動IGBT器件，驅(qū)動方法簡單，成本較低，但是IGBT器件的柵極電容一般較大，其柵極和發(fā)射極之間的電壓波形將有明顯變形，驅(qū)動波形較差，有源型中變壓器只提供隔離的信號，在次級另需設(shè)置整形放大電路來驅(qū)動IGBT器件，雖然驅(qū)動波形好，但是需要另外提供隔離的輔助電源供給整形放大電路，可能會引進(jìn)寄生干擾，自給電源型是將PWM調(diào)制信號加在隔離脈沖變壓器的初級，在次級通過直接整流得到自給電源，而PWM調(diào)制信號則需經(jīng)過PWM驅(qū)動信號經(jīng)解調(diào)、電平轉(zhuǎn)換和功率放大后取得，驅(qū)動方法復(fù)雜，價格較高。集成驅(qū)動電路成本很高，通用性差，抗干擾能力較差，可靠性較差。
[0005]鑒此，設(shè)計一款成本低，驅(qū)動方法簡單，驅(qū)動波形好，驅(qū)動功耗小，輸入輸出時延小且可靠性高的IGBT驅(qū)動電路具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低，驅(qū)動方法簡單，驅(qū)動波形好，驅(qū)動功耗小，輸入輸出時延小且可靠性高特別是針對大功率的IGBT驅(qū)動電路。
[0007]本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種IGBT驅(qū)動電路，包括型號為IR2101的驅(qū)動芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、電源、第一 NMOS管、第二 NMOS管、電感、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、反相器和變壓器，所述的第一電阻的一端、所述的第二電阻的一端和所述的驅(qū)動芯片的第7腳連接，所述的第三電阻的一端、所述的第四電阻的一端和所述的驅(qū)動芯片的第5腳連接，所述的驅(qū)動芯片的第2腳和所述的反相器的輸入端連接且其連接端為IGBT驅(qū)動電路的信號輸入端，所述的反相器的輸出端和所述的驅(qū)動芯片的第3腳連接，所述的第一電阻的另一端、所述的第一二極管的陽極、所述的第一NMOS管的漏極、所述的電感的一端、所述的第四電容的一端和所述的驅(qū)動芯片的第6腳連接，所述的第四電容的另一端、所述的第五二極管的陰極和所述的驅(qū)動芯片的第8腳連接，所述的第二電阻的另一端、所述的第一二極管的陰極和所述的第一 NMOS管的柵極連接，所述的第五二極管的陽極、所述的驅(qū)動芯片的第I腳、所述的第一 NMOS管的源極、所述的第三電容的一端和所述的電源的正極輸出端連接，所述的第三電容的另一端、所述的第一電容的一端和所述的第二電容的一端連接，所述的驅(qū)動芯片的第4腳、所述的第二電容的另一端、所述的第三電阻的另一端、所述的第二二極管的陽極、所述的第二 NMOS管的漏極和所述的電源的負(fù)極輸出端連接，所述的電源的負(fù)極輸出端接地，所述的第四電阻的另一端、所述的第二二極管的陰極和所述的第二 NMOS管的柵極連接，所述的第二 NMOS管的源極、所述的電感的另一端和所述的變壓器的初級線圈的一端連接，所述的第一電容的另一端和所述的變壓器的初級線圈的另一端連接，所述的變壓器的次級線圈的一端和所述的第五電阻的一端連接，所述的第五電阻的另一端和所述的第三二極管的陽極連接且其連接端為IGBT柵極驅(qū)動信號輸出端，所述的第三二極管的陰極和所述的第四二極管的陰極連接，所述的第四二極管的陽極和所述的變壓器的次級線圈的另一端連接且其連接端為IGBT發(fā)射極驅(qū)動信號輸出端，所述的IGBT發(fā)射極驅(qū)動信號輸出端接地。
[0008]該IGBT驅(qū)動電路中還設(shè)置有保護電路，所述的保護電路包括第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第五電容、第六二極管和三極管，所述的第八電阻的一端、所述的三極管的集電極和所述的第五電阻的一端連接，所述的第八電阻的另一端、所述的第六電阻的一端、所述的第五電容的一端和所述的第六二極管的陽極連接，所述的第六二極管的陰極為IGBT集電極驅(qū)動信號輸出端，所述的第五電容的另一端、所述的第九電阻的一端、所述的三極管的發(fā)射極和所述的IGBT發(fā)射極驅(qū)動信號輸出端連接，所述的第六電阻的另一端、所述的第七電阻的一端和所述的第九電阻的一端連接，所述的第七電阻的另一端和所述的三極管的基極連接。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于采用第一 NMOS管和第二 NMOS管組成半橋驅(qū)動電路，單電源供電，電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，當(dāng)IGBT驅(qū)動電路的輸入端接入的驅(qū)動信號為高電平時，經(jīng)過型號為IR2101的驅(qū)動芯片高端驅(qū)動，第一 NMOS管導(dǎo)通、第二 NMOS管關(guān)斷，第一電容充電、變壓器的初級線圈流過正向電流，變壓器的次級線圈耦合正電壓使IBGT快速導(dǎo)通；當(dāng)IGBT驅(qū)動電路的輸入端接入的驅(qū)動信號為低電平時，第一電容放電、第二NMOS管導(dǎo)通，第一 NMOS管關(guān)斷，變壓器的初級線圈流過反向電流變壓器的次級線圈耦合負(fù)電壓使IBGT快速關(guān)斷，由此實現(xiàn)IGBT器件的驅(qū)動，驅(qū)動方法簡單，且采用變壓器對驅(qū)動電路中的電源及信號進(jìn)行隔離，提高了驅(qū)動電路的可靠性，同時利用變壓器產(chǎn)生負(fù)偏壓來快速實現(xiàn)IGBT的關(guān)斷，降低電路能耗；電感的設(shè)置可以防止第一 NMOS管和第二 NMOS管同時誤開通時給變壓器帶來的干擾，消除第一 NMOS管和第二 NMOS管開通時的浪涌電流，消除驅(qū)動波形毛刺，使電路具有良好的驅(qū)動波形；
[0010]當(dāng)IGBT驅(qū)動電路中還設(shè)置有保護電路時，當(dāng)IGBT器件的集電極極發(fā)生過流現(xiàn)象，第六二極管反向截止，第五電容充電使第六二極管的陽極、第六電阻、第八電阻和第五電容的連接端的電壓升高，然后通過第七電阻和第九電阻進(jìn)行分壓，使三極管導(dǎo)通，第五電阻、第八電阻和三極管的連接端電壓降低將IGBT器件關(guān)斷，對IGBT器件進(jìn)行保護。
【附圖說明】
[0011]圖1為實施例一的IGBT驅(qū)動電路的電路圖；
[0012]圖2為實施例二的IGBT驅(qū)動電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0014]實施例一:如圖1所示，一種IGBT驅(qū)動電路，包括型號為IR2101的驅(qū)動芯片U1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、電源V、第一 NMOS管M1、第二 NMOS管M2、電感L1、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、反相器NOT和變壓器Tl，第一電阻Rl的一端、第二電阻R2的一端和驅(qū)動芯片Ul的第7腳連接，第三電阻R3的一端、第四電阻R4的一端和驅(qū)動芯片Ul的第5腳連接，驅(qū)動芯片Ul的第2腳和反相器NOT的輸入端連接且其連接端為IGBT驅(qū)動電路的信號輸入端，反相器NOT的輸出端和驅(qū)