[实用新型]采用变压器隔离带负偏置任意占空比的电源驱动装置

说明书

本实用新型公开了一种采用变压器隔离带负偏置任意占空比的电源驱动装置，包括设有初级绕组和次级绕组的变压器，初级绕组两端之间连接有变压器驱动电路，次级绕组的两端并联有正偏压电路、整流电路和负偏压电路，正偏压电路、整流电路和负偏压电路分别电连接至射极跟随电路，射极跟随电路的输出端连接至IGBT功率器件；由控制电路产生单向PWM或PFM控制脉冲，通过变压器驱动电路、正偏压电路、整流电路、负偏压电路等分立器件的配合，变为合适任意占空比、带负偏压、无延时和无占空比丢失的IGBT驱动脉冲，消除了普通变压器驱动和光耦驱动的技术缺陷，使IGBT功率器件的驱动中，不需要额外的正、负驱动电源，无光电耦合器、无集成电路，电路简单可靠。

技术领域

本实用新型涉及IGBT驱动技术领域，尤其涉及一种采用变压器隔离带负偏置任意占空比的电源驱动装置。

背景技术

IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

IGBT器件基于自身的特性，其驱动装置与MOFET相比有最大的区别是：施加正向栅极电压IGBT的C、E极导通，但关断时其栅极电压不但要低于导通阈值Vgth，还要是负偏压。这样才能使IGBT尽快关断并保持关断，降低米勒效应的影响，不致出现误导通。IGBT器件大多应用于高电压领域，产生驱动脉冲信号的电路均为低压模拟器件和数字器件，因此IGBT功率器件和控制单元之间的电气隔离就非常的必要。

目前常用的做法是采用专用的驱动厚膜电路模块，由控制电路产生低压驱动脉冲信号，辅助电源提供专用的隔离的正负电源。驱动厚膜模块的内部电路中承担电气隔离工作的器件一般采用高压、高速光电耦合器，由光电耦合器将驱动脉冲由控制端传递到功率端，再经脉冲整形电路、驱动装置加到IGBT的栅极，其存在的缺陷主要有：

1、光电耦合器的信号传递存在较大的延时，会使驱动脉冲滞后并出现占空比丢失，影响功率控制；

2、光电耦合器的耐压不高，影响绝缘效果；

3、光电耦合器受温度环境温度影响较大，影响设备的可靠性。

另一种常见方法是采用驱动变压器直接驱动IGBT栅极，也存在一定的缺陷，比如驱动脉冲信号的畸变较大，容易造成脉冲的占空比丢失，影响电源功率部分的效率和控制精度；难以在占空比大于50％时应用；不能有效的在脉冲关断OFF时，施加持续的负偏压等。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可靠性高，不需要专门设置正负电源，驱动脉冲畸变低，适用于任意占空比脉冲，且可在关断时持续施加负偏压的采用变压器隔离带负偏置任意占空比的电源驱动装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：采用变压器隔离带负偏置任意占空比的电源驱动装置，包括变压器，所述变压器设有初级绕组和次级绕组，所述初级绕组两端之间连接有变压器驱动电路，所述次级绕组的两端并联有正偏压电路、整流电路和负偏压电路，所述正偏压电路、所述整流电路和所述负偏压电路分别电连接至射极跟随电路，所述射极跟随电路的输出端连接至IGBT功率器件。

作为优选的技术方案，所述变压器驱动电路包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电容C1，所述电阻R1的输入端连接至控制电源，所述电阻R1的输出端分别连接至所述三极管Q1的基极和所述三极管Q2的基极，所述三极管Q1的集电极连接至辅助电源，所述述三极管Q1的发射极和所述三极管Q2的发射极分别连接至所述电容C1的输入端，所述三极管Q2的集电极接地设置，所述初级绕组连接于所述电容C1的输出端与所述三极管Q2的集电极之间。