本實(shí)用新型屬于驅(qū)動(dòng)電路領(lǐng)域，具體涉及一種智能功率模塊的驅(qū)動(dòng)電路。

背景技術(shù)：

近些年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，新型電力電子器件不斷得到廣泛應(yīng)用。IPM器件的應(yīng)用使得電力電子裝置的性能、可靠性不斷提高，電路設(shè)計(jì)進(jìn)一步簡(jiǎn)化。IPM是IGBT智能模塊的簡(jiǎn)稱，它以IGBT為基本功率開(kāi)關(guān)元件，構(gòu)成單相或三相變流器的專用功能模塊，尤其適合電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速裝置的需要。一般IPM內(nèi)部已含有驅(qū)動(dòng)電路，但是使用IPM時(shí)，還是需要提供相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電源和開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，且必須滿足以下要求：①驅(qū)動(dòng)電路需要提供穩(wěn)定的，具有一定功率的15V驅(qū)動(dòng)電源；②開(kāi)關(guān)控制信號(hào)需要與IPM模塊有良好的電氣隔離；③開(kāi)關(guān)控制信號(hào)傳輸延遲時(shí)間應(yīng)小于0.5μs；④驅(qū)動(dòng)控制電路應(yīng)簡(jiǎn)單可靠，體積小。

目前市場(chǎng)上已經(jīng)有一些IPM專用的驅(qū)動(dòng)電路，但是市面上的IPM專用驅(qū)動(dòng)電路缺少獨(dú)立靈活的產(chǎn)品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種特點(diǎn)鮮明，并且性能突出、穩(wěn)定可靠的智能功率模塊的驅(qū)動(dòng)電路，用來(lái)解決當(dāng)前市場(chǎng)上現(xiàn)有相關(guān)產(chǎn)品比較缺少的情況。

首先需指出，本實(shí)用新型中的IPM是智能功率模塊的簡(jiǎn)稱；本實(shí)用新型中的IGBT是絕緣柵雙極晶體管的簡(jiǎn)稱。

本實(shí)用新型提供了一種智能功率模塊的驅(qū)動(dòng)電路。本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種智能功率模塊的驅(qū)動(dòng)電路，包括：

多路相互電氣隔離的電源電路，用于為光電隔離電路和智能功率模塊內(nèi)部電路供電；

開(kāi)關(guān)控制電路，用于控制信號(hào)的輸入輸出，開(kāi)關(guān)控制電路的輸入端與電源電路的輸出端連接，開(kāi)關(guān)控制電路的輸出端與智能功率模塊的輸入端連接。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步限定，智能功率模塊上橋臂每個(gè)絕緣柵雙極晶體管分別連接一個(gè)電源電路，智能功率模塊的下橋臂連接一個(gè)電源電路。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步限定，該驅(qū)動(dòng)電路包括四路相互電氣隔離的電源電路。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步限定，所述的電源電路包括一隔離電源芯片、電解電容和瓷片電容，所述電解電容和瓷片電容并聯(lián)后與隔離電源芯片的接線端子連接。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步限定，該驅(qū)動(dòng)電路還包括為智能功率模塊提供隔離后的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的多路光電隔離電路，所述光電隔離電路的輸入端與電源電路的輸出端連接，其輸出端與智能功率模塊的輸入端連接。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步限定，所述光電隔離電路包括光電隔離芯片、至少兩個(gè)并聯(lián)的小功率電阻、瓷片電容和至少兩個(gè)并聯(lián)的二極管，所述小功率電阻連接光電隔離芯片的輸入端，所述二極管、瓷片電容分別連接光電隔離芯片的輸出端。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步限定，所述光電隔離電路為三對(duì)六路光電隔離電路。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步限定，該驅(qū)動(dòng)電路還包括為智能功率模塊提供隔離后的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的電源指示電路，電源指示電路與電源電路并聯(lián)。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型是一種特點(diǎn)鮮明，并且性能突出、穩(wěn)定可靠的智能功率模塊的驅(qū)動(dòng)電路，解決了市場(chǎng)上找不到非常合適的針對(duì)于IPM的專用驅(qū)動(dòng)電源的問(wèn)題。本實(shí)用新型是結(jié)合高速功率光電隔離電路和隔離電源芯片，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、信號(hào)傳輸延遲小、電路的可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，十分適宜用于高速IPM模塊的驅(qū)動(dòng)控制。

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型中第一條電源電路電氣原理圖；

圖2是本實(shí)用新型中第二條電源電路電氣原理圖；

圖3是本實(shí)用新型中第三條電源電路電氣原理圖；

圖4是本實(shí)用新型中第四條電源電路電氣原理圖；

圖5是本實(shí)用新型中牛角接線端子P1示意圖；

圖6是本實(shí)用新型中牛角接線端子P2示意圖；

圖7是本實(shí)用新型中第一對(duì)光電隔離電路電氣原理圖；

圖8是本實(shí)用新型中第二對(duì)光電隔離電路電氣原理圖；

圖9是本實(shí)用新型中第三對(duì)光電隔離電路電氣原理圖。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式、結(jié)構(gòu)特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如下。

實(shí)施例1：

一種IPM的驅(qū)動(dòng)電路，包括：多路相互電氣隔離的電源電路，用于為光電隔離電路和IPM內(nèi)部電路供電；開(kāi)關(guān)控制電路，用于控制信號(hào)的輸入輸出，開(kāi)關(guān)控制電路的輸入端與電源電路的輸出端連接，開(kāi)關(guān)控制電路的輸出端與IPM的輸入端連接。其中，IPM上橋臂每個(gè)絕緣柵雙極晶體管分別連接一個(gè)電源電路，IPM的下橋臂連接一個(gè)電源電路；電源電路包括一隔離電源芯片、電解電容和瓷片電容，電解電容和瓷片電容并聯(lián)后與隔離電源芯片的接線端子連接。

優(yōu)選地，該驅(qū)動(dòng)電路包括四路相互電氣隔離的15V電源電路；四路互相電氣隔離的15V電源電路，第一路、第二路、第三路和第四路都包括1個(gè)15V轉(zhuǎn)15V的隔離電源芯片WRB1215S，2個(gè)50V33μF的電解電容，1個(gè)25V10μF的電解電容，2個(gè)0.1μF的瓷片電容。開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸入輸出端子電路，輸入端子為10P的牛角座，輸出端子為適配型號(hào)為PM50CLA120的IPM的端子。

實(shí)施例2：

與上述實(shí)施例不同之處,在于該驅(qū)動(dòng)電路還包括為IPM提供隔離后的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的多路光電隔離電路，光電隔離電路的輸入端與電源電路的輸出端連接，光電隔離電路的輸出端與IPM的牛角座接線端子電路相連，和/或，為IPM提供隔離后的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的電源指示電路。其中，光電隔離電路包括光電隔離芯片、至少兩個(gè)并聯(lián)的小功率電阻、瓷片電容和至少兩個(gè)并聯(lián)的二極管，小功率電阻連接光電隔離芯片的輸入端，二極管、瓷片電容分別連接光電隔離芯片的輸出端；光電隔離電路為三對(duì)六路光電隔離電路。電源指示電路包括一小功率電阻、一LED燈。

實(shí)施例3：

參照實(shí)施例一、實(shí)施例二，本實(shí)施例選取了三菱公司型號(hào)為PM50CLA120的50A1200V的IPM而設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路，輸出三對(duì)互補(bǔ)共六路控制信號(hào)，滿足驅(qū)動(dòng)IPM所需的所有條件，且使用隔離DCDC電源和光電隔離組合的方案使得電路精簡(jiǎn)，電路板直接安裝在IPM上體積較小，保護(hù)功能齊全，結(jié)構(gòu)上獨(dú)立靈活的創(chuàng)新特點(diǎn)。

參照?qǐng)D1-圖9，本實(shí)用新型通過(guò)以下電路實(shí)現(xiàn)：四路互相電氣隔離的15V電源電路，為光電隔離電路和IPM內(nèi)部電路供電；三對(duì)六路光電隔離電路，為IPM提供隔離后的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)；開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸入輸出端子電路；電源指示電路。

四路互相電氣隔離的15V電源電路，第一路、第二路、第三路和第四路都包括1個(gè)15V轉(zhuǎn)15V的隔離電源芯片WRB1215S，2個(gè)50V33μF的電解電容，1個(gè)25V10μF的電解電容，2個(gè)0.1μF的瓷片電容。

三對(duì)六路光電隔離電路，第一路、第二路、第三路、第四路、第五璐和第六路光電隔離電路都包括1個(gè)150Ω小功率電阻，1個(gè)25V10μF的鉭電解電容，1個(gè)0.1μF的瓷片電容，1個(gè)SS14的肖特基二極管，1個(gè)15V的穩(wěn)壓二極管，1個(gè)0Ω小功率電阻。

開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸入輸出端子電路，輸入端子為10P的牛角座，輸出端子為適配型號(hào)為PM50CLA120的IPM的端子。

與電源電路并聯(lián)的電源指示電路，包括1個(gè)1KΩ小功率電阻，1個(gè)綠色直徑3mm的LED燈，小功率電阻與LED燈串聯(lián)。

將各個(gè)功能電路有機(jī)有序的連接起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的輸出。具體地說(shuō)，參照?qǐng)D1、圖5和圖6，+15V供電電源從牛角座接線端子P2的1和6、2和7引腳接入。隔離電源芯片U1的2引腳接+15V，1引腳接GND；電解電容C1與瓷片電容C5并聯(lián)，之后其中C1的正極接U1的2引腳，C1的負(fù)極接U1的1引腳；U1的6引腳接端子P1的4引腳，U1的7引腳接P1的1引腳；電解電容C2與瓷片電容C6并聯(lián)，之后C2的正極接U1的6引腳，C2的負(fù)極接U1的7引腳；電解電容C9的正極接U1的8引腳，C9的負(fù)極接U1的7引腳。

參照?qǐng)D2、圖5和圖6，隔離電源芯片U2的2引腳接+15V，1引腳接GND；電解電容C3與瓷片電容C7并聯(lián)，之后C3的正極接U2的2引腳，C3的負(fù)極接U2的1引腳；U2的6引腳接端子P1的8引腳，U2的7引腳接P1的5引腳；電解電容C4與瓷片電容C8并聯(lián)，之后C4的正極接U2的6引腳，C4的負(fù)極接U2的7引腳；電解電容C10的正極接U2的8引腳，C10的負(fù)極接U2的7引腳。

參照?qǐng)D3、圖5和圖6，隔離電源芯片U3的2引腳接+15V，1引腳接GND；電解電容C11與瓷片電容C15并聯(lián)，之后C11的正極接U3的2引腳，C11的負(fù)極接U3的1引腳；U3的6引腳接端子P1的12引腳，U3的7引腳接P1的9引腳；電解電容C12與瓷片電容C16并聯(lián)，之后C12的正極接U3的6引腳，C12的負(fù)極接U3的7引腳；電解電容C19的正極接U3的8引腳，C19的負(fù)極接U3的7引腳。

參照?qǐng)D4、圖5和圖6，隔離電源芯片U4的2引腳接+15V，1引腳接GND；電解電容C13與瓷片電容C17并聯(lián)，之后C13的正極接U4的2引腳，C13的負(fù)極接U4的1引腳；U4的6引腳接端子P1的14引腳，U4的7引腳接P1的13引腳；電解電容C14與瓷片電容C18并聯(lián)，之后C14的正極接U4的6引腳，C14的負(fù)極接U4的7引腳；電解電容C20的正極接U4的8引腳，C20的負(fù)極接U4的7引腳。

參照?qǐng)D5、圖6和圖7，第一對(duì)光電隔離電路中第一路由牛角座接線端子P2的5引腳引入，通過(guò)電阻R1之后接光電隔離芯片U5的2引腳，第二路由牛角座接線端子P2的10引腳引入，通過(guò)電阻R4之后接U5的3引腳；U5的8引腳接P1的4引腳，U5的5引腳接P1的1引腳；電解電容C21與瓷片電容C24并聯(lián)，之后C21的正極接U5的8引腳，C21的負(fù)極接U5的5引腳；U5的6引腳接肖特基二極管D1的陽(yáng)極，D1的陰極接穩(wěn)壓二極管D4的陰極，D4的陽(yáng)極接U5的5引腳；U5的6引腳與7引腳相連后通過(guò)電阻R5后接P1的3引腳。光電隔離芯片U8的2引腳接U5的3引腳，U8的3引腳接U5的2引腳；電解電容C27與瓷片電容C30并聯(lián)，之后C27的正極接U8的8引腳，C27的負(fù)極接U8的5引腳；U8的6引腳接肖特基二極管D7的陽(yáng)極，D7的陰極接穩(wěn)壓二極管D10的陰極，D10的陽(yáng)極接U8的5引腳；U8的6引腳與7引腳相連后通過(guò)電阻R10后接P1的16引腳。

參照?qǐng)D5、圖6和圖8，第二對(duì)光電隔離電路中的第一路由牛角座接線端子P2的4引腳引入，通過(guò)電阻R2之后接光電隔離芯片U6的2引腳，第二路由牛角座接線端子P2的9引腳引入，通過(guò)電阻R6之后接U6的3引腳；U6的8引腳接P1的8引腳，U6的5引腳接P1的5引腳；電解電容C22與瓷片電容C25并聯(lián)，之后C22的正極接U6的8引腳，C22的負(fù)極接U6的5引腳；U6的6引腳接肖特基二極管D2的陽(yáng)極，D2的陰極接穩(wěn)壓二極管D5的陰極，D5的陽(yáng)極接U6的5引腳；U6的6引腳與7引腳相連后通過(guò)電阻R7后接P1的7引腳。光電隔離芯片U9的2引腳接U6的3引腳，U9的3引腳接U6的2引腳；電解電容C28與瓷片電容C31并聯(lián)，之后C28的正極接U9的8引腳，C28的負(fù)極接U9的5引腳；U9的6引腳接肖特基二極管D8的陽(yáng)極，D8的陰極接穩(wěn)壓二極管D11的陰極，D11的陽(yáng)極接U9的5引腳；U9的6引腳與7引腳相連后通過(guò)電阻R11后接P1的17引腳。

參照?qǐng)D5、圖6和圖9，第三對(duì)光電隔離電路中第一路由牛角座接線端子P2的3引腳引入，通過(guò)電阻R3之后接光電隔離芯片U7的2引腳，第二路由牛角座接線端子P2的8引腳引入，通過(guò)電阻R8之后接U7的3引腳；U7的8引腳接P1的12引腳，U7的5引腳接P1的9引腳；電解電容C23與瓷片電容C26并聯(lián)，之后C23的正極接U7的8引腳，C23的負(fù)極接U7的5引腳；U7的6引腳接肖特基二極管D3的陽(yáng)極，D3的陰極接穩(wěn)壓二極管D6的陰極，D6的陽(yáng)極接U7的5引腳；U7的6引腳與7引腳相連后通過(guò)電阻R9后接P1的11引腳。光電隔離芯片U10的2引腳接U7的3引腳，U10的3引腳接U7的2引腳；電解電容C29與瓷片電容C32并聯(lián)，之后C29的正極接U10的8引腳，C29的負(fù)極接U10的5引腳；U10的6引腳接肖特基二極管D9的陽(yáng)極，D9的陰極接穩(wěn)壓二極管D12的陰極，D12的陽(yáng)極接U10的5引腳；U10的6引腳與7引腳相連后通過(guò)電阻R12后接P1的18引腳。

本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路，采用高速功率輸出的光電隔離芯片HCPL3120使六路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)與IPM實(shí)現(xiàn)電氣隔離；開(kāi)關(guān)控制信號(hào)傳輸延遲典型值0.3μs；IPM上橋臂每個(gè)IGBT的驅(qū)動(dòng)都有獨(dú)立的功率3W15V的WRB1215S隔離電源模塊供電，下橋臂三個(gè)IGBT的驅(qū)動(dòng)采用一個(gè)3W15V的WRB1215S隔離電源模塊供電，驅(qū)動(dòng)功率足夠；光電隔離芯片輸入的控制信號(hào)具有上下橋臂互鎖功能，使得上下橋臂的光電隔離芯片輸出的控制信號(hào)不可能出現(xiàn)同時(shí)為高電平的情況，有效保護(hù)IPM出現(xiàn)致命的直通故障；光電隔離芯片輸出的控制信號(hào)具有15V電壓鉗位功能，防止過(guò)電壓損壞IPM；配備電源指示燈，開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的輸入采用牛角座接線端子，輸出直接可以焊接在IPM上；使用的芯片個(gè)數(shù)較少，電路簡(jiǎn)單，性能可靠，印制電路板所占面積小。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。