一種用于igbt的驅動信號數字處理電路級聯系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于IGBT模塊柵極驅動信號的產生與處理的電路系統，可實現驅動信號處理、故障處理和使能控制等功能，并完成多驅動板的級聯信號處理。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟的快速發展，對電力電子設備的需求日益加大。IGBT是具有高速開關特性和低導通電壓特性的電力電子器件，在電力電子設備中已成為重要的器件。對IGBT需要驅動電路來控制其通斷，驅動電路將控制電路產生的PWM脈沖放大到足以驅動功率器件。驅動電路具有在電氣上隔離高壓主電路與低壓控制電路的作用，且對IGBT有保護功會K。
[0003]常規的IGBT驅動電路與信號處理控制電路相互獨立，當特定功能的控制參數需要更改時，需要改動多個設備器件的設置，調整起來較為不便。各個IGBT的驅動數字信號處理電路相互獨立，因而上層控制器對其的監控較為復雜。常規驅動電路針對IGBT短路過流故障或者驅動板過壓欠壓情況，無法將故障狀態反饋至控制芯片，因此不能對故障情況進行分析及處理，也不能將故障信息輸出進而對故障進行進一步分析處理。
【發明內容】
[0004]鑒于現有技術的以上不足，本發明目的是提供一種集成化的IGBT驅動信號數字處理電路級聯系統，使之具有驅動信號數字處理電路結構簡單、成本低，可反饋IGBT故障，各單板級聯，調整參數方便的優點。
[0005]本發明的目的是通過如下的手段實現的。
[0006]一種用于IGBT驅動和信號數字處理的電路系統，用于檢測和向控制芯片反饋IGBT的工作狀態，由級聯的多個單板電路組成:單板電路主要包括驅動電路1、數字信號處理及控制電路2及相應的信號通道。
[0007]單板電路中:
[0008]a、由信號處理芯片和相應信號通道構成的數字信號處理及控制電路2的信號處理芯片經復位電路與驅動電路I的驅動芯片復位端VL/Reset連接；驅動電路I的輸出端口G1、G2分別與IGBT1、IGBT2柵極相連控制其通斷；驅動電路I的IGBT狀態檢測端口 E1、C1分別與IGBTl集電極與射極相連，IGBT2連接方式相同；
[0009]b、數字信號處理及控制電路2的信號處理芯片端口 M、端口ERl與光纖輸入通道3連接，端口 EN2、端口 ER2與光纖輸出通道6連接；信號處理芯片的PWM信號輸出端口 PWM1、PWM2與驅動芯片端口 PWM1、端口 PWM2連接傳送一對IGBT的驅動信號；端口SOl、端口 S02與驅動芯片端口 SOl、端口 S02連接用于接受IGBT故障狀態反饋信號；數字信號處理及控制電路2與電源工作電壓檢測模塊4連接用于接受單板電源模塊狀態信息；數字信號處理及控制電路2與下載接口 7連接；
[0010]各個驅動信號數字處理單元通過光纖輸入通道3和光纖輸出通道6級聯。
[0011]采用如上的設計，上層控制器輸出的一路PWM調制信號經過光纖傳遞到驅動控制板的光纖輸入通道3，驅動控制板通過數字信號處理及控制電路2生成兩路互斥的PWM信號，加入死區時間設置，并完成最小脈寬封鎖等處理，輸出給驅動電路1，產生驅動IGBTl和IGBT2的隔離信號。
[0012]當IGBT發生短路或過流故障，驅動電路I將故障狀態反饋至數字信號處理及控制電路2 ;同時，電源工作電壓檢測模塊4監控板載電源模塊5的狀態，如有異常將其反饋給數字信號處理及控制電路2。驅動控制板數字信號處理及控制電路2根據上述故障情況作進一步處理，并將處理結果經光纖輸出通道6輸出到下一電路板。
[0013]驅動控制板數字信號處理及控制電路2通常采用可編程器件，因此，最小脈寬、死區時間、故障處理邏輯等都是可重新編程、修改參數并通過下載接口重新配置。
[0014]級聯相同的多個單板電路構成可驅動多個相關IGBT的驅動系統。該系統的各個單板電路通過光纖信號輸入和輸出通道級聯，各個單板電路的信號數字處理電路由光纖信號輸入通道接收上一級驅動信號數字處理電路輸出，經過處理后輸出至下一級驅動信號數字處理電路。級聯的光纖通道可以傳輸驅動使能、故障和單板狀態等信號，系統中各單板均可獲知上級單板的狀態。級聯的最后一塊單板電路的光纖輸出接入上層控制器，因此，上層控制器可用較少的光纖通道獲得級聯的多個驅動板的相關信息回饋。
[0015]當IGBT發生短路過流故障或電路板處于過壓欠壓狀態時能將故障狀態信號反饋至控制芯片處理，從而提高設備的可靠性。同時，由于集成了可編程的信號處理模塊，通過修改程序來調整參數實現特定功能，大大提高了該驅動信號數字處理電路的通用性以及使用的靈活性。系統中各個單板通過光纖信號輸入和輸出通道相互級聯，使該系統各單板可獲知上級單板狀態，通過級聯可以使上層控制器用較少光纖通道獲得多個驅動板的相關信息反饋。
[0016]與常規驅動信號數字處理電路方案相比，本發明的有益效果是:通過將驅動電路以及信號處理控制電路集成至一起，僅需一路輸入的PWM調制信號即可完成一對IGBT的控制，同時通過各個驅動信號數字處理電路的級聯，可以使上層控制器用較少的光纖通道獲得級聯多個驅動板的相關信息反饋，從而簡化了控制系統。并且當最小脈寬、死區時間、故障處理邏輯等參數需要更改時，僅需調整程序下載至控制芯片，方便了應用和系統設計工作。在IGBT過流短路情況以及電路板過電壓或欠電壓情況下可以將故障信號反饋至控制芯片，根據故障情況予以相應處理，同時能將故障情況輸出以便進一步處理。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的電路結構框圖。
[0018]圖2是正常工作及故障處理流程圖。
[0019]圖3和圖4分別正常情況下以及故障情況下波形。
【具體實施方式】
[0020]下面結合電路結構框圖(圖1)、流程框圖(圖2)和波形圖(圖3、圖4)進一步說明。
[0021]單板電路可由常規的單板電路構成，單板的驅動電路主要由輸入處理電路、驅動輸出以及IGBT狀態監測、驅動芯片(如Concept公司的2SD315A1-33驅動芯片)等部分組成。
[0022]輸入處理電路中的復位端通過一個電阻連接到電源上，同時通過一個穩壓管與接地端連接。并且復位端口與數字信號處理芯片相連，控制芯片可以直接實現復位功能。驅動信號輸出端口與IGBT柵極相連，同時與IGBT集電極與射極相連的IGBT監測電路，可以檢測IGBT短路過流狀態。
[0023]單板的控制電路由下載接口、光纖信號通道、電源模塊、電源工作電壓檢