[发明专利]一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块

摘要

本发明公开了一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，包括驱动电源、主控IC、偏置网络、故障感知网络和驱动增幅网络。驱动电源为主控IC供电，主控IC为安高华公司推出的汽车级新型全功能IGBT隔离驱动光耦合器ACPL337J，它包括故障感知、米勒钳位、软关断和低压保护等多种功能；偏置网络对主控IC的信号侧进行设置，保证其与系统主机之间正常通信；故障感知网络保障主控IC实现其故障感知功能；驱动增幅网络完成主控IC驱动功率增幅。模块具有完善的IGBT保护功能，安全的隔离设计，超强的驱动能力和灵活的负荷匹配性。

主权项

一种H桥全功能IGBT隔离驱动控制模块，包括驱动电源、主控芯片U1、偏置网络、故障感知网络和驱动增幅网络；其特征在于：驱动电源的输入侧与输出侧完全隔离，输入侧电压为主控芯片U1的3脚VCC1供电，输出侧电压为主控芯片U1的12脚VCC2和16脚VEE2供电，故障感知网络介于主控芯片U1与IGBT的C极、E极之间，驱动增幅网络介于主控芯片U1与IGBT的G极之间；主控芯片U1的3脚VCC1接收外部+5V供电，电容C1为滤波电容器，负责对+5V 供电进行滤波和净化；电阻R1、R2、R3、R4和电容C2、C3共同组成偏置网络，电阻R1和电容C2为主控芯片U1的6脚FAULT偏置，正常状态时主控芯片U1的6脚输出高电平，当主控芯片U1的14脚DESAT电压超过7V时，主控芯片U1的6脚输出低电平，主控芯片U1的11脚VOUT关闭输出；电阻R2和电容C3为主控芯片U1的5脚偏置，正常状态时主控芯片U1的5脚输出高电平，当主控芯片U1的12脚VCC2电压低于欠压阀值时，主控芯片U1的5脚输出低电平，主控芯片U1的11脚VOUT关闭输出；电阻R3、R4为主控芯片U1的4脚偏置，限制主控芯片U1的4脚输出电流，保证主控芯片U1的内部光耦合器LED1正常工作；主控芯片U1的2脚接受来自系统主机的PWM信号，经主控芯片U1内部LED2隔离传输至其11脚VOUT后送入驱动增幅网络；驱动增幅网络由电阻R5、R6、R7和三极管Q1、Q2、Q3组成，三极管Q1和Q2组成图腾柱式放大器，对主控芯片U1的11脚VOUT输出的驱动信号进行功率增幅后驱动IGBT的G极，电阻R5、R6均起到驱动功率设定的作用，用以匹配不同的IGBT；三极管Q3对主控芯片U1的10脚VCLAMP输出的G极放电信号进行放电增幅后接至IGBT的G极，主控芯片U1的10脚VCLAMP输出的放电信号与11脚VOUT输出的驱动信号相位相反；驱动电源由集成控制器U2、光耦合器U3、MOS管Q4、变压器T、二极管D5、电容C9和高精度基准源U4构成回扫式电路架构；其输入电压为+5V，输出以主控芯片U1的11脚VE为参考地，输出电压为+15V和‑5V，VE同时连接至IGBT的E极；+15V连接至主控芯片U1的12脚VCC2，‑5V连接至主控芯片U1的9脚VEE2；电容C4、C5、C6均为滤波电容器，负责对+15V和‑5V进行滤波和净化；电容C7、电阻R8、二极管D1、D2、D3、D4组成故障感知网络，二极管D3为TVS，二极管D4为超快恢复二极管，两者与电阻R8串联接至主控芯片U1的14脚DESAT与IGBT的C极之间进行故障信号感知，当IGBT出现过电流时，其C‑E结压降VC‑E升高，当VC‑E加上二极管D4的结压降VDESAT，再加上D3雪崩值VZ的电压之和达到7V时，主控芯片U1的14脚DESAT动作，使主控芯片U1的6脚输出低电平，并关闭主控芯片U1的11脚VOUT输出，从而关闭IGBT，达到保护IGBT的目的；主控芯片U1的11脚具有软关闭功能，防止IGBT关闭时出现电压尖峰浪涌致使IGBT损坏；电容C7为消隐电容器，二极管D1为消隐稳压管，二极管D2为消隐肖特基二极管，三者并联至主控芯片U1的14脚DESAT与13脚VE之间，对故障信号进行消隐，防止主控芯片U1的14脚DESAT误动作。