一种低成本隔离式IGBT栅极驱动电路的制作方法

一种低成本隔离式igbt栅极驱动电路
技术领域
1.本实用新型涉及功率器件驱动领域，具体为一种低成本隔离式igbt栅极驱动电路。


背景技术：

2.现阶段半桥与全桥拓电路结构的电磁炉igbt驱动方案大部分都是通过光电耦合器进行驱动，光耦驱动存在供电电路复杂(需要正负隔离直流电源供电)、传输有延迟以及内部发光二极管时间长了会存在老化的问题，且长期依靠进口成本高。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种低成本隔离式igbt栅极驱动电路，采用低廉的高频脉冲变压器替代现有电路复杂昂贵的光电耦合器驱动igbt，减少传输延迟、提高开关频率同时降低成本。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种低成本隔离式igbt 栅极驱动电路，包括 10v稳压电路，所述 10v稳压电路的输出端连接有驱动芯片u1，所述驱动芯片u1的一侧连接有mcu，所述驱动芯片u1的另一侧连接有mcu的限幅限流电路，所述限幅限流电路的一侧分别连接有脉冲变压器 t1和脉冲变压器t2，所述脉冲变压器t1和脉冲变压器t2的一侧均连接有5v 稳压电路，两组所述5v稳压电路的一侧分别连接有igbt1和igbt2。
5.优选的，所述 10v稳压电路包括三极管三极管q3和稳压二极管z3，所述稳压二极管z3的一端与三极管q3的基极连接，所述稳压二极管z3与三极管q3的基极之间接入有电阻r9，所述三极管q3的集电极端接入有 24v电源，所述电阻r9的一端接入三极管q3集电极与 24v电源之间，所述 24电源的一端接入有电容c10，所述三极管q3的发射极连接有电容c9。
6.优选的，所述限幅限流电路包括钳位二极管d5和钳位二极管d6，所述d5的一端连接有电阻r3，所述钳位二极管d6的一端连接有电阻r4,所述钳位二极管d5的另一端与驱动芯片u1的第五引脚连接，所述钳位二极管d5的另一端与钳位二极管d6的另一端连接后接入驱动芯片u1的第七引脚。
7.优选的，所述mcu的一端连接有电阻r7，所述mcu的另一端连接有电阻 r8，所述电阻r7和电阻r8的一端分别接入驱动芯片u1的第二引脚和第四引脚。
8.优选的，所述电阻r3的一端连接有电容c1和电容c2，所述电容c1和电容c2并联后接入脉冲变压器t1的一端，所述电阻r4的一端连接有电容c3 和电容c4，所述电容c3和电容c4并联后接入脉冲变压器t2的一端。
9.优选的，所述5v稳压电路包括三极管q1、稳压二极管z1和钳位二极管 d3，所述稳压二极管z1的一端连接有电容c5，所述电容c5的一端与脉冲变压器t1连接，所述稳压二极管z1的另一端与三极管q1的集电极连接，所述稳压二极管z1并联有电容c7，所述钳位二极管d3的一端与脉冲变压器t1连接，所述钳位二极管d3的另一端与三极管q1的发射极连接。
10.优选的，所述igbt1与5v稳压电路之间并联有二极管d1，所述二极管 d1的一侧并
联有电阻r5，所述二极管d1的一端接入有电阻r1，所述电阻r1 的一端接入三极管q1的发射极。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
12.本实用新型通过采用脉冲变压器驱动方案，使电路简洁，只需单电源供电，通过采用高频脉冲变压器替代现有电路的光电耦合器驱动igbt，能够降低传输延迟、提高开关频率，同时能够避免光耦内部发射二极管老化的问题，降低成本。
附图说明
13.图1是本实用新型的系统电路图；
14.图2是本实用新型 10v稳压电路的电路图；
15.图3是本实用新型现有技术中的光耦驱动电路图。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种低成本隔离式igbt 栅极驱动电路，包括 10v稳压电路， 10v稳压电路的输出端连接有驱动芯片 u1，驱动芯片u1的一侧连接有mcu，驱动芯片u1的另一侧连接有mcu的限幅限流电路，限幅限流电路的一侧分别连接有脉冲变压器t1和脉冲变压器t2，脉冲变压器t1和脉冲变压器t2的一侧均连接有5v稳压电路，两组5v稳压电路的一侧分别连接有igbt1和igbt2,驱动芯片u1采用sgm48000型号；
18. 10v稳压电路包括三极管三极管q3和稳压二极管z3，稳压二极管z3的一端与三极管q3的基极连接，稳压二极管z3与三极管q3的基极之间接入有电阻r9，三极管q3的集电极端接入有 24v电源，电阻r9的一端接入三极管 q3集电极与 24v电源之间， 24电源的一端接入有电容c10，三极管q3的发射极连接有电容c9，三极管q3采用mmbt5551lt1型号，稳压二极管z3为 mmbz5241b型号；
19.限幅限流电路包括钳位二极管d5和钳位二极管d6，钳位二极管d5的一端连接有电阻r3，钳位二极管d6的一端连接有电阻r4,钳位二极管d5的另一端与驱动芯片u1的第五引脚连接，钳位二极管d5的另一端与钳位二极管 d6的另一端连接后接入驱动芯片u1的第七引脚；
20.mcu的一端连接有电阻r7，mcu的另一端连接有电阻r8，电阻r7和电阻 r8的一端分别接入驱动芯片u1的第二引脚和第四引脚；
21.电阻r3的一端连接有电容c1和电容c2，电容c1和电容c2并联后接入 t1的一端，电阻r4的一端连接有电容c3和电容c4，电容c3和电容c4并联后接入脉冲变压器t2的一端,电容c1、电容c2、电容c3、电容c4均采用225k 50v,c5、c6采用684k 50v；
22.5v稳压电路包括三极管q1、稳压二极管z1和钳位二极管d3，稳压二极管z1的一端连接有电容c5，电容c5的一端与脉冲变压器t1连接，稳压二极管z1的另一端与三极管q1的集电极连接，稳压二极管z1并联有电容c7，钳位二极管d3的一端与脉冲变压器t1连接，钳位
二极管d3的另一端与三极管 q1的发射极连接；
23.5v稳压电路如图1所示，设置有相同两组，分别位于上桥臂和下桥臂电路内，其中三极管q1和q2相同，均采用ss8550型号，稳压二极管z1和z2 采用mmbz5231b，钳位二极管d3、钳位二极管d4、钳位二极管d5、钳位二极管d6均采用bat54a型号,电容c7、电容c8采用105k 50v；
24.igbt1与5v稳压电路之间并联有二极管d1，二极管d1的一侧并联有电阻r5，二极管d1的一端接入有电阻r1，电阻r1的一端接入三极管q1的发射极，二极管d1和二极管d2均采用smaj24ca型号，igbt1和igbt2为 1200v/75a；
25.如图3所示，现有的耦合电路，光耦由发光二极管和光敏二极管(或光敏三极管)组成，中间由介电绝缘带分隔开。当输入电信号加到输入端发光二极管上时，发光二极管发光，光敏二极管接受光信号并转换成电信号，然后通过内部推挽电路驱动输出电平信号驱动igbt器件；
26.使用时，如图1所示， 24v电源经过三极管q3、稳压二极管z3、电阻 r9、电容c10、电容c9组成的 10v稳压电路后输出 10v电压供给u1驱动芯片，mcu输出的5v幅值互补型pwm信号经过驱动芯片u1驱动后变成10v幅值的互补型pwm信号再经过d5/d6钳位二极管限幅与r3/r4限流之后驱动脉冲变压器t1与t2，c1/c2/c3/c4/c5/c6等电容的作用是滤除直流成分防止变压器线圈发热严重与磁饱和。脉冲变压器t1/t2比例(2:1)放大后输出幅值20v 左右的互补型pwm脉冲电压，由q1/q2 c7/c8 z1/z2组成的5v稳压电路在pwm 关闭的时候产生-5v钳位电压，因此在igbt1与igbt2的栅极g上面就能获得 15v～-5v的驱动脉冲波形，脉冲频率范围设计为5～50khz，能满足大部分电磁感应加热驱动频率要求。
27.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。