一种变压器隔离型IGBT驱动应用电路

本发明属于电子电路，具体涉及一种变压器隔离型igbt驱动应用电路。

背景技术：

1、在传输要求需要快速动态响应的场合，光耦因隔离耐压及动态延迟慢而不能用于此类场合，变压器由于低延迟，可采用多重绝缘使其隔离耐压可达到10kv以上，因此在对隔离耐压高的场合，光耦不满足性能要求且光纤价格太高，因此采用变压器隔离驱动是平衡成本及性能一个比较好的选择。

2、专利cn03106067.6提供一种磁隔离栅极驱动器，cn201310298067.3提供了一种功率开关器件脉冲变压器隔离驱动电路，两者共同缺点是变压器不仅体积大，也不能工作在低频，工作在低频变压器也极易饱和，这进一步增大了变压器电感大小，加剧其体积大小。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于克服现有技术在变压器磁隔离驱动中所占空间大，成本高，不能工作在低频，工作在低频变压器也极易饱和等缺点，提出一种变压器隔离型igbt驱动应用电路。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种变压器隔离型igbt驱动应用电路，包括pwm信号输入模块、第一反相模块电路、积分模块电路、第二反相模块电路、第一微分模块电路、第一整形模块电路、三极管驱动互补输出模块电路、第三反相模块电路、第二微分模块电路、第二整形模块电路、变压器、电阻衰减模块、正反馈模块电路以及igbt驱动模块电路；

4、其中，第一反相模块电路、积分模块电路以及第二反相模块电路顺序连接；第二反相模块电路、第一微分模块电路、第一整形模块电路以及三极管驱动互补输出模块电路顺序连接；

5、第二反相模块电路、第三反相模块电路、第二微分模块电路、第二整形模块电路以及变压器隔离放大传输模块电路，顺序连接；第一微分模块电路和第一整形模块电路与第三反相模块电路、第二微分模块电路以及第二整形模块电路为并联关系；

6、正反馈模块电路包括第四反相模块电路、第五反相模块电路以及正反馈至输入模块电路；

7、三极管驱动互补输出模块电路、变压器、电阻衰减模块、第四反相模块电路、第五反相模块电路以及igbt驱动模块电路，顺序连接；

8、变压器tr1，变压器输入端包括1至5脚，输出端包括6至10脚；

9、变压器隔离型igbt驱动应用电路把pwm信号上升沿及下降沿进行调制及解调，在变压器输入端捕获其上升沿及下降沿，变压器次级通过反相电路整形后经过正反馈把输入pwm信号进行无损还原。

10、进一步的，pwm信号输入模块用于实现pwm信号输入，具体采用uc3842芯片或sg3525产生信号。

11、进一步的，积分模块电路包括电阻r1和电容c1，其脉宽由电阻r1和电容c1时间常数乘积共同决定。

12、进一步的，第一微分模块电路包括电容c2和电阻r2，用于实现第一整形电路输出pwm信号的低电平脉宽的上升沿捕获；

13、第二微分模块电路包括电容c3和电阻r3，实现对输入pwm信号的的上升沿捕获，其低电平的脉冲宽度由电阻r3、电容c3时间常数乘积共同决定。

14、进一步的，第一整形模块电路，用于实现对第一微分模块电路输出信号上升沿波形捕获，由ic2-d构成的反相器cd4049完成，其低电平的脉宽由电容c2、电阻r2乘积共同决定；

15、第二整形模块电路，用于实现对第二微分电路输出信号上升沿波形捕获，由ic2-e构成的反相器cd4049完成，其低电平的脉宽由电容c3、电阻r3乘积共同决定。

16、进一步的，第一反相模块电路ic2-a，为之后捕获pwm信号的上升沿作准备；

17、第二反相模块电路ic2-b，实现对后续上升下降沿的捕获提供延迟；

18、第三反相模块电路ic2-c，实现后面输入第二微分电路的pwm信号波形的下降沿捕获；

19、第四反相模块电路ic2-f，用于提供变压器输出能量衰减之后的一个反相信号；

20、第五反相模块电路ic1-a，用于提供变压器输出能量衰减之后的一个pwm信号的还原信号，取自第四反相电路输出的反相信号；

21、第一反相模块电路、第二反相模块电路、第三反相模块电路、第四反相模块电路以及第五反相模块电路具体采用cd4049；

22、igbt驱动模块电路对输入pwm信号进一步驱动放大，驱动igbt；

23、正反馈模块电路提供原始信号的一个正反馈作用于第四反相模块电路，形成正反馈作用，由二极管d3和电阻r6完成。

24、进一步的，三极管驱动互补输出模块电路分为三极管驱动互补输出电路一和三极管驱动互补输出电路二，其分两种情况形成回路，分别对应对输入pwm信号的上升沿和下降沿回路；

25、当实现对输入pwm信号的上升沿捕获时，即对应第一整形模块电路瞬间输入一个低脉冲时，三极管驱动互补输出电路一中三极管q3导通，此时反相器ic2-e输出恒为高，三极管q2导通，电路回路由：ic2-e-变压器5脚-变压器1脚-三极管q3-地；

26、当实现对输入pwm信号的下降沿捕获时，即对应第二整形模块电路瞬间输入一个低脉冲时，三极管驱动互补输出电路二中三极管q4导通，此时反相器ic2-d输出恒为高，三极管q1导通，电路回路由：ic2-d-变压器1脚-变压器5脚-三极管q4-地。

27、进一步的，变压器tr1进行能量传输，传输前面pwm信号捕获的上升沿及对应下降沿在变压器1脚和5脚之间分别对应产生一个与输入pwm信号上升沿及下降沿对应的一个所需要的高低±15v的中的一个高低尖脉冲，其输入pwm信号的上升沿尖脉冲的宽度由第一微分模块电路的电阻r2和电容c2时间常数乘积共同决定，输入pwm信号的下降沿尖脉冲的宽度由第二微分模块电路的电阻r3和电容c3时间常数乘积共同决定。

28、进一步的，电阻衰减模块包括电阻r4，是传输变压器tr1能量传输过程中的电阻衰减，电阻r4负责变压器能量传递pwm信号；

29、第四反相模块电路输入端还连接有电阻r5，提供pwm信号捕获上升沿及下降沿对应的反相器ic2-f对应的开关动作阀值，起到一个高低电压输出之间一个电阻分压衰减的作用，此时靠变压器分时传输的pwm信号完成波形的上升及下降沿调制。

30、进一步的，第五反相模块电路提供变压器输出能量衰减之后pwm信号的还原信号，包括两个步骤：

31、变压器解调输入pwm信号的上升沿：

32、变压器同名端对变压器输入信号进行反相，在变压器输出端得到一个取自pwm信号上升沿的低脉宽输出；此时通过第四反相模块电路和第五反相模块电路把上升沿还原至ic1-a输出，ic1-a的输出通过二极管d3及r6取自第四反相模块电路ic2-f的输入端，加强输入即正反馈作用，此时ic1-a输出强驱动15v并一直维持，通过电阻r6、r5及r4分压在ic2-f的输入端取得一个高于ic2-f阀值的电压，ic2-f加强正反馈，把输入pwm信号的上升沿及脉冲宽度维持还原回来，只要变压器输入端未返回下降沿，反相器ic2-f、ic1-a及二极管d3及电阻r6保持正反馈维持；

33、变压器解调输入pwm信号的下降沿：

34、当变压器输出端采样到与pwm信号上升沿对应的下降沿的低脉宽输出时，通过第四反相模块电路和第五反相模块电路还原至ic1-a输出15v并一直维持，与通过在com端采样的得到的-15v在ic1-a输出-二极管d3-电阻r6-电阻r5-变压器10脚-变压器6脚形成回路，此时在ic1-a输出15v与变压器6脚对应的-15v形成一个30v压差，通过设置电阻r6及电阻r5的值，在反相器ic2-f的输入端产生一个低于其动作阀值的一个动作电压，通过ic2-f输入端-ic1-a-二极管d3-电阻r6-ic2-f输入端的强正反馈极性从而在pwm信号输入端的下降沿拉低至0v，完成原pwm信号的调制解调，得到与输入pwm信号同频同脉宽的且经变压器传输隔离放大的pwm信号。

35、本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

36、1、本发明电路简单、功耗低、板载变压器体积小、成本低廉，可靠性高，有很好的经济及社会应用价值。

37、2、本发明从低频0hz～500khz均可以实现无损传输，而且可靠性高，变压器无磁芯饱和，有很好的的适应性及通用性强的特点。

38、3、本发明能很好应用及服务于igbt及mosfet生产厂家及应用型客户，为进一步实现igbt或mosfet驱动检测控制提供一定技术经验及基础。