[发明专利]一种大功率GTO的驱动控制电路

权利要求书

1.一种大功率GTO的驱动控制电路，其特征在于：包括：逻辑控制电路和能量输出电路，所述的逻辑控制电路包括+15V逻辑回路、+5V逻辑回路和-15V逻辑回路三部分，三个逻辑回路完成GTO驱动控制电路的逻辑控制功能，并将各自的逻辑控制驱动信号传输给能量输出电路的各个能量回路；所述的能量输出电路包括+15V开通能量回路、+5V正偏能量回路、-15V关断能量回路、-5V反偏回路和驱动主回路五部分，其中+15V开通能量回路是使得GTO开通的能量提供电路，+5V正偏能量回路是为了有效维持GTO导通状态的电路，-15V关断能量回路是使得GTO关断的能量电路，-5V反偏回路是保证GTO可靠关断的电路；所有能量回路均通过驱动主回路最后到达GTO门阴极；

+15V开通能量回路由隔离电源1、电阻R1、二极管D1、极性电解电容C1、贴片电容C2、电阻R2、N型场效应管MOS1、电阻R3、+15V逻辑回路、二极管D2构成，隔离电源1和极性电解电容C1的正向之间设置电阻R1和二极管D1，隔离电源1和极性电解电容C1的负极接地GND，贴片电容C2与极性电解电容C1并联，在贴片电容C2正极和场效应管MOS1漏极之间串接电阻R2，场效应管MOS1的栅极和源极之间并联接入电阻R3和+15V逻辑回路，场效应管MOS1源极接二极管D2的正极，二极管D2负极接后端的驱动主回路；

+5V正偏能量回路由隔离电源2、电阻R3、二极管D3、极性电解电容C3、贴片电容C4、电阻R4、N型场效应管MOS2、电阻R5、+5V逻辑回路、二极管D4构成，隔离电源2和极性电解电容C3的正向之间依次设置电阻R3和二极管D3，隔离电源2和极性电解电容C3的负极接地GND，极性电解电容C3与贴片电容C4并联，在极性电解电容C3正极和场效应管MOS2漏极之间串接电阻R4，场效应管MOS2的栅极和源极之间接入并联的电阻R5和+5V逻辑回路，场效应管MOS2源极接二极管D4的正极，二极管D4负极接后端的驱动主回路；

-15V关断能量回路由隔离电源3、电阻R6、二极管D5、极性电解电容C5、贴片电容C6、贴片电容C7、贴片电容C8、IGBT功率模块、电阻R7、-15V逻辑回路构成，隔离电源3和极性电解电容C5的负极之间依次设置电阻R6和二极管D5，隔离电源3和极性电解电容C5的正极接地GND，极性电解电容C5与贴片电容C6～C8并联，在极性电解电容C5负极接IGBT功率模块的发射极，IGBT功率模块的门极和发射极之间接入并联的电阻R7和-15V逻辑回路，IGBT功率模块的集电极接驱动主回路；

-5V反偏回路由隔离电源4、电阻R8、二极管D6、极性电解电容C9构成，隔离电源4与极性电解电容C9并联后正极接地GND，极性电解电容C9负极和二极管D6负极之间串接电阻R8，二极管D6正极接的驱动主回路；

驱动主回路由电感L1、电阻R9～R12、二极管D7～D10、电阻R13～R17、稳压管DZ1、稳压管DZ2、电阻18构成；二极管D7与电阻R9、二极管D8与电阻R10、二极管D9与电阻R11、二极管D10与电阻R12分别串联后再与电感L1并联，电感L1前接能量回路，包括+15V开通能量回路、+5V正偏能量回路、-15V关断能量回路和-5V反偏回路，电感L1后接由电阻13、电阻14、电阻15、电阻16和电阻18构成的电阻并联组合，电阻并联组合的另一端接GTO的门极，GTO的阴极接地，稳压管DZ1和DZ2串联后与电阻R18并联接入GTO的门极和阴极之间；其中稳压管DZ1的负极与GTO门极连接，DZ1的正极与DZ2的正极连接，DZ2的负极接地。

2.根据权利要求1所述的一种大功率GTO的驱动控制电路，其特征在于：

在T0时刻，驱动控制电路的电源上电，同时-5V反偏回路导通，并且该-5V反偏回路不会因为其他控制回路的导通动作而切断；在GTO门阴极便施加-5V的反偏电压；

T1时刻，逻辑控制电路动作电平检测，检测到了动作指令信号且对于信号电压值大于等于Ua时，信号经过削抖后，同时进入到+15V逻辑回路、+5V逻辑回路和-15V逻辑回路；其中+15V逻辑回路在监测到动作指令信号的同时，该+15V逻辑回路输出一个脉宽为51.7us脉冲信号，该脉冲信号进入能量输出电路中驱动+15V开通能量回路的MOSFET，使得该回路向GTO门极施加+15V的驱动电压，使得GTO导通；在+15V逻辑回路输出脉冲信号的同时，+5V逻辑回路输出一个脉宽为640ms的脉冲信号，该脉冲信号进入能量回路中驱动开通+5V正偏能量回路的MOSFET，GTO门极在T2时刻之前始终处于被+15V开通能量回路驱动的状态；

T2时刻，+15V开通能量回路输出结束，GTO门阴极自动接入+5V正偏电压；

动作指令信号进入时间延迟电路，经过预设的延迟时间后的T3时刻，一方面输出给+5V逻辑回路NE555一个闭锁信号，使得+5V逻辑回路的输出脉冲结束，另一方面使得-15V逻辑回路输出脉宽为100us的脉冲信号，该脉冲信号进入能量输出电路驱动开通-15V关断能量回路的IGBT功率模块，GTO门极被施加-15V的驱动电压，驱动主回路中电阻R13～R17决定驱动电流，该驱动电流反向灌入GTO门阴极，抽出载流子，使得GTO由导通态变为关断态；

T4时刻，-15V关断能量回路输出结束，-5V反偏回路自动接入GTO门阴极，保证GTO的可靠关断，抑制GTO的误导通。