[发明专利]一种电磁耦合式大功率驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁耦合式大功率驱动电路，属于相移式开关电源领域的技术领域。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，IGBT的应用日益广泛，驱动电路的设计要使IGBT具有好的开关特性，同时也要保证IGBT安全可靠地工作。

目前常用集成驱动电路的不足是：需要提供单独浮地电源,使用不方便；采用光电隔离,工作频率低(一般不超过40kHz)；需要外接许多分离元件,价格昂贵等。

采用脉冲变压器隔离可以提高隔离电压耐量，同时成本方面又相对较低，可靠性高，传输延迟小，对共模信号的抑制能力强，可以实现较高的开关频率，不存在老化的问题，因此采用脉冲变压器作为隔离元件来完成驱动信号的隔离传输具有一定的优势。目前常见的脉冲变压器隔离传输脉冲信号方式是将一对极性相反、相位相差180°且有死区时间的脉冲信号完整耦合到次级后驱动IGBT，IGBT桥臂死区的产生通过在变压器初级增加辅助电路将驱动电压钳位形成，或在变压器次级通过外加延时电路将驱动信号延时来满足死区要求，或者采用调制驱动脉冲信号的方法，将其上升沿和下降沿转换为两个同相或反相的窄脉冲信号，脉冲变压器只是将这两个脉冲信号耦合到次级，再通过次级解调重构的方法还原驱动脉冲信号。上述方法存在电路复杂、可靠性差、难以灵活应用于多个模块化电源任意组合的场合。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种电磁耦合式大功率驱动电路，信号脉冲通过信号隔离放大电路的高速门极驱动芯片、脉冲变压器、半桥电路隔离放大，既实现了控制电路和功率电路高电压量级的电气隔离，采用了脉冲变压器这种无源驱动方式，在驱动电路中不需要再提供单独的浮地电源，可灵活驱动多个同步工作的开关电源的主功率器件，满足电源模块化组合的需要。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种电磁耦合式大功率驱动电路，包括依次相连的移相全桥脉冲信号产生电路、信号隔离放大电路及IGBT驱动电路，其中所述信号隔离放大电路由高速门极驱动芯片、第一脉冲变压器、两个半桥电路组成，所述移相全桥脉冲信号产生电路产生的脉冲信号通过高速门极驱动芯片进行第一级放大后，由第一脉冲变压器隔离变换成相位相反的两路驱动脉冲信号；所述相位相反的两路驱动脉冲信号分别经两个半桥电路再次放大后，由IGBT驱动电路再次隔离，直至隔离到待驱动电路中IGBT所在的电压幅值范围内时输出。

作为本发明的一种优选技术方案：所述IGBT驱动电路由若干组并联的IGBT驱动电路组成，所述经再次放大后的脉冲信号提供于每组IGBT驱动电路各自进行再次隔离。

作为本发明的一种优选技术方案：所述移相全桥脉冲信号产生电路根据待驱动电路的数量产生若干组电气隔离的同步脉冲信号。

作为本发明的一种优选技术方案：所述每个IGBT驱动电路包括第二脉冲变压器和用于阻挡第二脉冲变压器初级过流对并联的IGBT驱动电路形成回路的限流电阻。

作为本发明的一种优选技术方案：所述每个IGBT驱动电路还包括用于限制输出的驱动脉冲信号幅值的稳压管。

本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果：

(1)本发明的电磁耦合式大功率驱动电路，系统中所有同步工作电源的移相控制在移相全桥脉冲信号产生电路集中完成，脉冲信号通过信号隔离放大电路的高速门极驱动芯片、脉冲变压器、半桥电路隔离放大，脉冲信号经过了上述两级隔离和放大，能有效抑制共模干扰，显著提高信号的隔离电压耐量，既实现了控制电路和功率电路高电压量级的电气隔离，又实现了信号的高速、有效传输，传输延迟小，对共模信号的抑制能力强，可以实现较高的开关频率（几十kHz）。电路中多处采取抗干扰处理，整体设计简单实用，稳定可靠。

(2)将脉冲变压器应用于本发明的电磁耦合式大功率驱动电路，创新地应用电磁耦合方式将若干路驱动脉冲信号独立传输实现了驱动脉冲信号的高可靠传输与高电压耐量隔离，并且应用此电路可以轻松实现多台大功率相移式全桥电源通过并联驱动的方式同步工作，以方便扩展输出功率。由于采用了脉冲变压器这种无源驱动方式，在驱动电路中不需要再提供单独的浮地电源。将若干路驱动脉冲信号独立传输，可以不采用任何辅助电路来产生或重构死区时间。

(3)能有效提高系统的可靠性，特别是应用于大功率电源场合，在复杂的电磁环境下能有效抑制电磁干扰，同时电路形式简单，相对目前传统的电磁耦合式驱动电路明显简化了电路、降低了成本，应用在多台大功率相移式全桥电源同步工作的场合具有显著的优势。

附图说明