[发明专利]一种单极性驱动电路

说明书

技术领域

发明涉及一种驱动电机等感性负载的单极性驱动电路。

背景技术

传统的单极性调制分高频和低频臂(G1和G2为低频驱动，比如当输出为50Hz时，G1，G2为各导通10ms，G3，G4在相对高频下斩波)，双边沿型PWM结构的驱动脉冲产生需要计算过零点的角度来，其开关角必须按输出电压脉宽以正弦规律变化，因此计算复杂。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种单极性驱动电路。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明为一种单极性驱动电路，其特征在于包括直流电源、四个功率开关管和四个续流二极管，其中直流电源的正极分别接第一和第三功率开关管的漏极以及第一和第三续流二极管的阴极，直流电源的负极分别接第二和第四功率开关管的源极以及第二和第四续流二极管的阳极，第一功率开关管分别接第二功率开关管的漏极、第一续流二极管的阳极和第二续流二极管的阴极并作为所述驱动电路的输出端，第三功率开关管分别接第四功率开关管的漏极、第三续流二极管的阳极和第四续流二极管的阴极并作为所述驱动电路的输入端。

本发明在带电机等感性负载情况下有很大一部分时间里功率IGBT处于续流，如果四个IGBT能够平均导通且均匀散热，那么安装与热管散热器上的每个IGBT就会均匀发热，不会造成局部发热不均问题。

附图说明

图1：本发明电路原理图。

图2：开关时序及负半周续流区域图。

图3：(a)驱动解调时序，(b)双边沿驱动产生电路时序。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：

如图1所示，一种单极性驱动电路，其特征在于包括直流电源DC、四个功率开关管G1～G4和四个续流二极管D1～D4，其中直流电源DC的正极分别接第一和第三功率开关管(G1、G3)的漏极以及第一和第三续流二极管D1、D3的阴极，直流电源DC的负极分别接第二和第四功率开关管G2、G4的源极以及第二和第四续流二极管D2、D4的阳极，第一功率开关管G1分别接第二功率开关管G2的漏极、第一续流二极管D1的阳极和第二续流二极管D2的阴极并作为所述驱动电路的输出端，第三功率开关管G3分别接第四功率开关管G4的漏极、第三续流二极管D3的阳极和第四续流二极管D4的阴极并作为所述驱动电路的输入端。

功率单元使用全桥单极性的驱动时序，相对于传统的单极性方式的驱动分有高频臂和低频臂，本单元中所使用的驱动均为同频的驱动脉冲，并且通过扩脉冲占空比来调节输出的占空比和正负时序，因此本驱动时序能够在一个开关占空比中分时流经IGBT使开关管的损耗均匀，这样对于一个模块里的IGBT就可以实现同等发热，降低了由于不均衡发热影响开关管的电特性，造成IGBT的故障。

另一方面本桥式电路用于高压变频器的功率单元中，传统的单极性调制分高频和低频臂(G1和G2为低频驱动，比如当输出为50Hz时，G1，G2为各导通10ms，G3，G4在相对高频下斩波)，本电路结构中利用双边沿结构的驱动相比于传统单极性，四个开关管都为高频，双边沿型PWM结构的驱动脉冲产生需要计算过零点的角度来，其开关角必须按输出电压脉宽以正弦规律变化，因此计算复杂，但本电路中采用传统的单极性脉宽产生原理(通过载波和调制波的交接点来产生有效驱动占空比)，另外在功率单元中是通过隔离驱动模块电路(2SD315或2SC108T电路)来完成驱动IGBT的，相对高频率的驱动信号(相对于驱动电路的输入)对驱动电路也是有利的，因为驱动模块也要将输入进行更高频率的调制以便于信号传输，防止错误信号产生，相对于传统单极性方式驱动需要顾及高低频两个方面，本电路结构只要一种频率即完成输出驱动电压脉冲和正负半周的目的，简化了硬件电路的设计。

从图2可见在一个开关周期内通过G1和G2的脉宽大小比例(绿色区域为有效输出占空比，红色为续流时段)来改变输出的正负，通过对管的重叠大小改变输出脉冲的电压脉宽，并且在一个开关周期内四个开关管各承担一次续流回路，这样在带感性负载时，四个开关管就可达到同等发热，给另外的制造工艺带来设计上的便利，比如散热和风道，同时这种驱动时序尽可能的增加了IGBT的安全系数。图2的驱动时序显示四个开关管都为高频驱动，相比于传统单极性分高频臂和低频臂，本发明同样实现了单极性输出脉冲电压，另一方面单极性方式在单元级联中可实现多电平式的输出，而双极性不能实现该目的。