[发明专利]利用脉冲调制解调方式实现信号传递的IGBT驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及混合集成型IGBT驱动电路，特别涉及一种利用脉冲调制解调方式实现信号传递的IGBT驱动电路。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(IGBT)具有较高的电流容量及电压耐量，其开关频率高、导通饱和压降低、输入阻抗高、驱动简单，其在中、大功率变换系统中得到广泛应用。驱动电路作为控制电路与功率器件之间的桥梁，在充分利用IGBT的性能及提高功率系统可靠性、稳定性方面起着至关重要的作用。IGBT驱动电路的功能是，将来自于控制电路的控制信号经隔离转换为具有足够功率的控制信号，来保证IGBT的可靠开通与关断。

为了能可靠地驱动绝缘栅器件IGBT，目前已有很多成熟电路。当控制信号与功率器件不需要隔离时，驱动电路的设计比较简单，现已有一些优秀的驱动集成电路，如IR2110等。当需要驱动器的输入端与输出端电气隔离时，一般需要采取两种途径，即采用光电耦合器，或是利用脉冲变压器来提供电气隔离。光电耦合器的优点是体积小巧，其主要缺点是：(1)反应较慢，因而具有较大的延迟时间(高速型光耦一般也大于500ns)；(2)光电耦合器的输出级需要隔离的辅助电源供电。用脉冲变压器隔离驱动绝缘栅功率器件有三种方法：无源、有源和自给电源驱动，简述如下：

无源方法就是用变压器次级的输出直接驱动绝缘栅器件，其方法简单，也不需要单独的驱动电源。但由于绝缘栅功率器件的栅源电容Cgs一般较大，使得栅源间的波形Vgs将有明显变形。除非将初级的输入信号改为具有一定功率的大信号才能满足要求，这相应使得脉冲变压器应取较大体积。

有源方法中，变压器只提供隔离的信号，在次级另有整形放大电路来驱动绝缘栅功率器件，当然驱动波形好，但是需要另外提供隔离的辅助电源供给放大器。如果辅助电源处理不当，可能会引进寄生的干扰。

自给电源驱动方法中，宽脉冲调制型自给电源的变压器隔离技术最为经典，即对PWM控制信号进行高频(几个兆赫以上)调制，并将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，而原PWM调制信号则需经过解调取得。显然，这种方法并不简单，其另一缺点是PWM的解调要增加信号的延时，仅适于传递较低频率的PWM信号。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用脉冲调制解调方式实现信号传递的IGBT驱动电路，其传输延迟时间短，不受控制信号频率与占空比限制，可在高频与低频范围有效工作。

为解决以上技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种利用脉冲调制解调方式实现信号传递的IGBT驱动电路，依次包括：

一脉冲调制电路，将控制信号调制成所需的窄脉冲；

一脉冲变压器，将窄脉冲从其初级绕组传递到次级绕组；

一脉冲解调电路，将脉冲变压器传递过来的窄脉冲还原为控制信号。

优选地，所述脉冲解调电路电路设置于所述脉冲变压器的次级，其包括：

一逻辑门电路，连接所述脉冲变压器的次级输出端，用于变换所述脉冲变压器传递过来的窄脉冲；

一保持电路，并接于所述逻辑门电路的输入端与输出端之间，在控制信号跳变前锁定所述逻辑门电路的输出端电平。

所述逻辑门电路包括串接的两个非门。

优选地，所述逻辑门电路包括串接的两个与非门。

优选地，所述逻辑门电路包括一个与门，其中所述与门的一个输入端通过限流电阻后接于电源正端。

优选地，所述逻辑门电路包括两个串接的或非门。

优选地，所述保持电路包括串接的一个二极管和一个限流电阻。

优选地，所述脉冲调制电路设置于所述脉冲变压器的初级，其包括串接的一个限流电阻、两个并接的三极管及一个电容；所述两个三极管工作在饱和区，其中一个为NPN型，另一个为PNP型。

优选地，还包括一功率放大电路，接于所述脉冲解调电路的输出端，用于将还原的控制信号放大，以驱动IGBT。

优选地，还包括一保护电路，输入端连接所述脉冲解调电路，输出端连接所述功率放大电路，在过流或短路时使IGBT关断。

与现有技术相比，本发明提供的利用脉冲调制解调方式实现信号传递的IGBT驱动电路，采用IGBT驱动的窄脉冲边缘调制变压器隔离技术，即将控制信号转化为窄脉冲后再经脉冲变压器进行传递、解调。由于变压器传递的为固定脉宽的窄脉冲，可以采用较小尺寸的变压器，在控制信号的频率较低时也不会饱和。基于该调制解调技术的IGBT驱动器，不仅传输延迟时间短，不受控制信号频率与占空比限制，可在高频与低频范围有效工作，而且其性能可靠、电路简单、成本低廉。

附图说明