一種用于igbt驅(qū)動(dòng)的高壓隔離電源電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于IGBT驅(qū)動(dòng)的高壓隔離電源，涉及高壓技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在高壓領(lǐng)域，IGBT是應(yīng)用非常廣泛的功率器件。IGBT屬于電壓驅(qū)動(dòng)型器件，驅(qū)動(dòng)IGBT工作需要專(zhuān)用的驅(qū)動(dòng)電路。但隨著IGBT對(duì)地隔離電壓的提升，其驅(qū)動(dòng)電路隔離電源的制造難度也隨之提升，當(dāng)隔離電壓到達(dá)數(shù)萬(wàn)伏時(shí)，難以購(gòu)得合適的隔離電源。同時(shí)，當(dāng)進(jìn)行IGBT串聯(lián)時(shí)，隨著串聯(lián)數(shù)量的增多，隔離電源的成本提高、體積增大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有的IGBT驅(qū)動(dòng)用高壓隔離電源隔離電壓不高及IGBT串聯(lián)時(shí)隔離電源的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、體積大等問(wèn)題，進(jìn)而提供一種用于IGBT驅(qū)動(dòng)的高壓隔離電源電路。
[0004]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:一種用于IGBT驅(qū)動(dòng)的高壓隔離電源電路，所述高壓隔離電源電路包括磁環(huán)變壓器、三個(gè)高頻整流模塊、三個(gè)預(yù)穩(wěn)壓模塊、正15伏穩(wěn)壓模塊、正5伏穩(wěn)壓模塊和負(fù)10伏穩(wěn)壓模塊；磁環(huán)變壓器起到高壓隔離與能量傳遞的作用，磁環(huán)變壓器上的三個(gè)次邊繞組各連接一個(gè)高頻整流模塊，高頻整流模塊用于將高頻交流電進(jìn)行整流，每個(gè)高頻整流模塊的輸出端連接一個(gè)預(yù)穩(wěn)壓模塊；預(yù)穩(wěn)壓模塊的輸出電壓穩(wěn)定在20伏，用來(lái)保護(hù)穩(wěn)壓模塊不發(fā)生過(guò)壓損壞，每個(gè)預(yù)穩(wěn)壓模塊的輸出端連接一個(gè)線(xiàn)性穩(wěn)壓模塊；三個(gè)線(xiàn)性穩(wěn)壓模塊分別為正15伏穩(wěn)壓模塊、正5伏穩(wěn)壓模塊、負(fù)10伏穩(wěn)壓模塊，三個(gè)線(xiàn)性穩(wěn)壓模塊對(duì)應(yīng)輸出的正15伏、正5伏、負(fù)10伏電壓用于IGBT驅(qū)動(dòng)電路工作。
[0005]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0006]由于采用了磁環(huán)與高壓電纜，能夠容易地實(shí)現(xiàn)數(shù)萬(wàn)伏的隔離電壓。特別適用于構(gòu)建電流母線(xiàn)型分布式供電系統(tǒng)，方便地實(shí)現(xiàn)串聯(lián)IGBT的供電或?qū)崿F(xiàn)大空間中分布的多個(gè)IGBT驅(qū)動(dòng)的集中供電。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)框圖；
[0008]圖2為高頻整流模塊電路的電路圖；
[0009]圖3為預(yù)穩(wěn)壓模塊電路的電路圖；
[0010]圖4為正15伏、正5伏、負(fù)10伏穩(wěn)壓模塊電路的電路圖
[0011](圖中:a為正15伏穩(wěn)壓模塊電路的電路圖，b為正5伏穩(wěn)壓模塊電路的電路圖，c負(fù)10伏穩(wěn)壓模塊電路的電路圖)；
[0012]圖5為本實(shí)用新型用于IGBT串聯(lián)時(shí)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖6為本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)單獨(dú)IGBT模塊時(shí)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]【具體實(shí)施方式】一:如圖1所示，本實(shí)施方式所述的用于IGBT驅(qū)動(dòng)的高壓隔離電源電路，包括磁環(huán)變壓器、三個(gè)高頻整流模塊、三個(gè)預(yù)穩(wěn)壓模塊、正15伏穩(wěn)壓模塊、正5伏穩(wěn)壓模塊、負(fù)10伏穩(wěn)壓模塊。磁環(huán)變壓器起到高壓隔離與能量傳遞的作用，其三個(gè)次邊繞組各連接一個(gè)高頻整流模塊。高頻整流模塊用于將高頻交流電進(jìn)行整流，每個(gè)高頻整流模塊的輸出端連接一個(gè)預(yù)穩(wěn)壓模塊。預(yù)穩(wěn)壓模塊的輸出電壓穩(wěn)定在20伏，用來(lái)保護(hù)穩(wěn)壓模塊不發(fā)生過(guò)壓損壞，每個(gè)預(yù)穩(wěn)壓模塊的輸出端連接線(xiàn)性穩(wěn)壓模塊。正15伏穩(wěn)壓模塊、正5伏穩(wěn)壓模塊、負(fù)10伏穩(wěn)壓模塊為線(xiàn)性穩(wěn)壓電路，其輸出的正15伏、正5伏、負(fù)10伏電壓用于IGBT驅(qū)動(dòng)電路工作。
[0015]【具體實(shí)施方式】二:如圖1所示，本實(shí)施方式中，所述磁環(huán)變壓器由磁芯、原邊繞組、次邊繞組組成。磁環(huán)變壓器磁芯為鐵氧體磁環(huán)；原邊為一根高壓絕緣電纜，從磁環(huán)中心穿過(guò)，可根據(jù)具體要求選擇合適規(guī)格的電纜；次邊繞組為三路繞在磁環(huán)上的若干匝帶絕緣的細(xì)導(dǎo)線(xiàn)，每個(gè)次級(jí)輸出端各連接一路高頻整流模塊。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0016]【具體實(shí)施方式】三:如圖2所示，本實(shí)施方式中，所述高頻整流模塊由接線(xiàn)端子及高頻整流橋組成；磁環(huán)變壓器的次級(jí)繞組輸出端連接高頻整流模塊的接線(xiàn)端子IS1，接線(xiàn)端子與高頻整流橋相連接。具有納秒級(jí)反向恢復(fù)時(shí)間的二極管AD1、AD2、AD3、AD4組成高頻整流橋。ADl的陽(yáng)極與ISl的引腳I及AD3的陰極相連，陰極與AD2的陰極相連；AD2的陽(yáng)極與ISl的引腳2及AD4的陰極相連；AD1與AD2陰極的連接點(diǎn)為整流輸出節(jié)點(diǎn)1，AD3與AD4陰極的連接點(diǎn)為整流輸出節(jié)點(diǎn)2，兩節(jié)點(diǎn)與預(yù)穩(wěn)壓模塊相連接。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0017]【具體實(shí)施方式】四:如圖3所示，本實(shí)施方式中，所述預(yù)穩(wěn)壓模塊由大功率三極管AT1、齊納二極管AT2、電阻R1、非極性電容ACl與AC5、極性電容AC4組成。高頻整流模塊中的輸出節(jié)點(diǎn)I與輸出節(jié)點(diǎn)2分別與極性電容ACl的陽(yáng)極和陰極相連接。二極管ATl的COLLECTOR弓I腳連接極性電容ACl的正極，Rl跨接在AT I的BASE、COLLECTOR弓I腳間，齊納二極管AT2陽(yáng)極接地，陰極接ATl的COLLECTOR引腳，極性電容AC4的正極與ATl的EMITTER引腳相連接，與AC5跨接在ATl引腳和地之間，極性電容AC1、AC4的負(fù)極接地。AC4的正極為預(yù)穩(wěn)壓模塊輸出節(jié)點(diǎn)1，AC4的負(fù)極為預(yù)穩(wěn)壓模塊輸出節(jié)點(diǎn)2。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二或三相同。
[0018]【具體實(shí)施方式】五:如圖4a?4c所示，本實(shí)施方式所述的正15伏、正5伏、負(fù)10伏三路穩(wěn)壓模塊，其特征在于:其電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完全相同，由線(xiàn)性穩(wěn)壓芯片及其周邊電路組成。線(xiàn)性穩(wěn)壓芯片的IN引腳連接預(yù)穩(wěn)壓模塊輸出節(jié)點(diǎn)I。極性電容AC6正極與負(fù)極分別連接線(xiàn)性穩(wěn)壓芯片的0UT、GND引腳連接。非極性電容AC7跨接在線(xiàn)性穩(wěn)壓芯片的0UT、GND弓丨腳之間。線(xiàn)性穩(wěn)壓芯片的OUT引腳、GND引腳用于向IGBT驅(qū)動(dòng)供電。正15伏、正5伏穩(wěn)壓模塊的GND引腳接地，OUT引腳分別輸出正15伏、正5伏電壓。負(fù)10伏穩(wěn)壓模塊的OUT引腳接地，GND引腳輸出負(fù)10伏電壓。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】四相同。
[0019]圖5為本實(shí)用新型用于IGBT串聯(lián)時(shí)的結(jié)構(gòu)框圖，圖6為本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)單獨(dú)IGBT模塊時(shí)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]以上的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于IGBT驅(qū)動(dòng)的高壓隔離電源電路，其特征在于:所述高壓隔離電源電路包括磁環(huán)變壓器、三個(gè)高頻整流模塊、三個(gè)預(yù)穩(wěn)壓模塊、正15伏穩(wěn)壓模塊、正5伏穩(wěn)壓模塊和負(fù)10伏穩(wěn)壓模塊；磁環(huán)變壓器起到高壓隔離與能量傳遞的作用，磁環(huán)變壓器上的三個(gè)次邊繞組各連接一個(gè)高頻整流模塊，高頻整流模塊用于將高頻交流電進(jìn)行整流，每個(gè)高頻整流模塊的輸出端連接一個(gè)預(yù)穩(wěn)壓模塊；預(yù)穩(wěn)壓模塊的輸出電壓穩(wěn)定在20伏，用來(lái)保護(hù)穩(wěn)壓模塊不發(fā)生過(guò)壓損壞，每個(gè)預(yù)穩(wěn)壓模塊的輸出端連接一個(gè)線(xiàn)性穩(wěn)壓模塊；三個(gè)線(xiàn)性穩(wěn)壓模塊分別為正15伏穩(wěn)壓模塊、正5伏穩(wěn)壓模塊、負(fù)10伏穩(wěn)壓模塊，三個(gè)線(xiàn)性穩(wěn)壓模塊對(duì)應(yīng)輸出的正15伏、正5伏、負(fù)10伏電壓用于IGBT驅(qū)動(dòng)電路工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于IGBT驅(qū)動(dòng)的高壓隔離電源電路，其特征在于:所述磁環(huán)變壓器由磁芯、原邊繞組、次邊繞組組成；磁環(huán)變壓器磁芯為鐵氧體磁環(huán)；原邊為一根高壓絕緣電纜，從磁環(huán)中心穿過(guò)；次邊繞組為三路繞在磁環(huán)上的若干匝帶絕緣的細(xì)導(dǎo)線(xiàn)，每個(gè)次級(jí)輸出端各連接一路高頻整流模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于IGBT驅(qū)動(dòng)的高壓隔離電源電路，其特征在于:所述高頻整流模塊由接線(xiàn)端子及高頻整流橋組成；磁環(huán)變壓器的次級(jí)繞組輸出端連接高頻整流模塊的接線(xiàn)端子IS1，接線(xiàn)端子與高頻整流橋相連接；具有納秒級(jí)反向恢復(fù)時(shí)間的二極管AD1、AD2、AD3、AD4組成高頻整流橋；AD1的陽(yáng)極與ISl的引腳I及AD3的陰極相連，陰極與AD2的陰極相連；AD2的陽(yáng)極與ISl的引腳2及AD4的陰極相連；AD1與AD2陰極的連接點(diǎn)為整流輸出節(jié)點(diǎn)1，AD3與AD4陰極的連接點(diǎn)為整流輸出節(jié)點(diǎn)2，兩節(jié)點(diǎn)與預(yù)穩(wěn)壓模塊相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于IGBT驅(qū)動(dòng)的高壓隔離電源電路，其特征在于:所述預(yù)穩(wěn)壓模塊由大功率三極管AT1、齊納二極管AT2、電阻R1、非極性電容ACl與AC5、極性電容AC4組成；高頻整流模塊中的輸出節(jié)點(diǎn)I與輸出節(jié)點(diǎn)2分別與極性電容ACl的陽(yáng)極和陰極相連接；二極管ATl的COLLECTOR引腳連接極性電容ACl的正極，Rl跨接在ATl的BASE、COLLECTOR弓丨腳間，齊納二極管AT2陽(yáng)極接地，陰極接AT I的COLLECTOR引腳，極性電容AC4的正極與ATl的EMITTER引腳相連接，與AC5跨接在ATl引腳和地之間，極性電容AC1、AC4的負(fù)極接地;AC4的正極為預(yù)穩(wěn)壓模塊輸出節(jié)點(diǎn)1，AC4的負(fù)極為預(yù)穩(wěn)壓模塊輸出節(jié)點(diǎn)2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于IGBT驅(qū)動(dòng)的高壓隔離電源電路，其特征在于:正15伏、正5伏、負(fù)10伏三路穩(wěn)壓模塊的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完全相同，由線(xiàn)性穩(wěn)壓芯片及其周邊電路組成；線(xiàn)性穩(wěn)壓芯片的IN引腳連接預(yù)穩(wěn)壓模塊輸出節(jié)點(diǎn)I ;極性電容AC6正極與負(fù)極分別連接線(xiàn)性穩(wěn)壓芯片的0UT、GND引腳連接；非極性電容AC7跨接在線(xiàn)性穩(wěn)壓芯片的0UT、GND引腳之間；線(xiàn)性穩(wěn)壓芯片的OUT引腳、GND引腳用于向IGBT驅(qū)動(dòng)供電；正15伏、正5伏穩(wěn)壓模塊的GND引腳接地，OUT引腳分別輸出正15伏、正5伏電壓；負(fù)10伏穩(wěn)壓模塊的OUT引腳接地，GND引腳輸出負(fù)10伏電壓。
【專(zhuān)利摘要】一種用于IGBT驅(qū)動(dòng)的高壓隔離電源電路，涉及一種高壓隔離電源。為了解決現(xiàn)有的IGBT驅(qū)動(dòng)用高壓隔離電源隔離電壓不高及IGBT串聯(lián)時(shí)隔離電源的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、體積大等問(wèn)題。所述電路包括磁環(huán)變壓器、三個(gè)高頻整流模塊、三個(gè)預(yù)穩(wěn)壓模塊、正15伏穩(wěn)壓模塊、正5伏穩(wěn)壓模塊、負(fù)10伏穩(wěn)壓模塊，磁環(huán)變壓器上的三個(gè)次邊繞組各連接一個(gè)高頻整流模塊，每個(gè)高頻整流模塊的輸出端連接一個(gè)預(yù)穩(wěn)壓模塊；每個(gè)預(yù)穩(wěn)壓模塊的輸出端連接一個(gè)線(xiàn)性穩(wěn)壓模塊。由于采用了磁環(huán)與高壓電纜，能夠容易地實(shí)現(xiàn)數(shù)萬(wàn)伏的隔離電壓。適用于構(gòu)建電流母線(xiàn)型分布式供電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)IGBT的供電或?qū)崿F(xiàn)大空間中分布的多個(gè)IGBT的集中供電。
【IPC分類(lèi)】H03K17-567, H02M7-06
【公開(kāi)號(hào)】CN204559416
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520325587
【發(fā)明人】陳慶國(guó), 趙豐, 康守強(qiáng), 王新宇, 池明赫
【申請(qǐng)人】哈爾濱理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年5月20日