[发明专利]功率开关器件驱动电路及电力电子设备

说明书

本发明实施例提供了一种功率开关器件驱动电路及电力电子设备，所述功率开关器件驱动电路包括直流变换器、驱动电源以及控制器，其中：所述控制器的输出端连接到所述驱动电源的信号输入端，并向所述驱动电源的信号输入端输出控制信号；所述直流变换器用于将外部输入电压转换为驱动功率开关器件所需的电压，并使用转换后的电压为所述驱动电源供电；所述驱动电源的输出端连接到所述功率开关器件的控制端，且所述驱动电源根据所述信号输入端的控制信号生成驱动信号并输出。本发明实施例通过驱动电源直接驱动功率开关器件，省去了隔离传输电路，可有效降低整个驱动电路的成本、减小面积。

技术领域

本发明实施例涉及功率开关器件领域，更具体地说，涉及一种功率开关器件驱动电路及电力电子设备。

背景技术

随着社会工业化的发展，因具有工作频率高、开关损耗小、元件容器大等优点，大功率开关器件，例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)、SiC-MOSFET(碳化硅场效应晶体管)等已被广泛应用。

如图1所示，目前的大功率开关器件的驱动控制部分主要包括驱动电源11和驱动电路12。其中驱动电源11实现了电能的隔离传递，其输出以大功率开关器件的输出端(例如IGBT的发射级)为参考地的电平，同时提供驱动大功率开关器件所需要的能量；驱动电路12实现了控制信号的隔离传递，从控制器，如MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)等发出的控制信号，并通过磁隔离，光隔离等方式，传递到大功率开关器件13的控制极(例如IGBT的门极)驱动侧。

然而，在上述功率开关器件的驱动电路中，由于驱动电源和控制信号需要隔离传输，使得该驱动电路成本较高，体积较大。

发明内容

本发明实施例针对上述功率开关器件的驱动电路中因驱动电源和控制信号需要隔离传输，并导致驱动电路成本较高、体积较大的问题，提供一种新的功率开关器件驱动电路及电力电子设备。

本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种功率开关器件驱动电路，包括直流变换器、驱动电源以及控制器，其中：所述控制器的输出端连接到所述驱动电源的信号输入端，并向所述驱动电源的信号输入端输出控制信号；所述直流变换器用于将外部输入电压转换为驱动功率开关器件所需的电压，并使用转换后的电压为所述驱动电源供电；所述驱动电源的输出端连接到所述功率开关器件的控制端，且所述驱动电源根据所述信号输入端的控制信号生成驱动信号并输出。

优选地，所述控制信号为方波，所述驱动信号为高频脉冲波，所述驱动电源的工作频率是所述控制信号频率的100倍以上。

优选地，所述驱动电源包括变压器单元，且所述驱动电源的信号输入端经由第一子电路连接到所述变压器单元的原边，所述驱动电源的输出端经由第二子电路连接到所述变压器单元的副边。

优选地，所述第一子电路包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和第二开关管串联连接在所述变压器单元的原边线圈的两个连接端子之间，且所述第一开关管和第二开关管的连接点连接参考地，所述第一开关管和第二开关管分别根据来自所述驱动电源的信号输入端的控制信号驱动；

所述直流变换器的正输出端连接到所述变压器单元的原边线圈的中间抽头，所述直流变换器的负输出端连接参考地。

优选地，所述第一开关管和第二开关管分别为N沟道增强型金属-氧化物半导体场效应晶体管，其中：所述第一开关管的漏极连接到所述变压器单元的原边线圈的一个连接端子，所述第二开关管的漏极连接到所述变压器单元的原边线圈的另一个连接端子，所述第一开关管和第二开关管的源极分别连接参考地，且输入所述第一开关管和第二开关管的栅极的信号互补。

优选地，所述第一子电路包括四个第三开关管，所述四个第三开关管连接成H桥直流斩波器，且所述四个第三开关管的控制端分别根据来自所述驱动电源的信号输入端的控制信号驱动。