一种智能功率模块的驱动电路的制作方法-k8凯发

本实用新型属于驱动电路领域，具体涉及一种智能功率模块的驱动电路。

背景技术：

近些年来，随着电力电子技术的发展，新型电力电子器件不断得到广泛应用。ipm器件的应用使得电力电子装置的性能、可靠性不断提高，电路设计进一步简化。ipm是igbt智能模块的简称，它以igbt为基本功率开关元件，构成单相或三相变流器的专用功能模块，尤其适合电动机变频调速装置的需要。一般ipm内部已含有驱动电路，但是使用ipm时，还是需要提供相应的驱动电源和开关控制信号，且必须满足以下要求：①驱动电路需要提供稳定的，具有一定功率的15v驱动电源；②开关控制信号需要与ipm模块有良好的电气隔离；③开关控制信号传输延迟时间应小于0.5μs；④驱动控制电路应简单可靠，体积小。

目前市场上已经有一些ipm专用的驱动电路，但是市面上的ipm专用驱动电路缺少独立灵活的产品。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种特点鲜明，并且性能突出、稳定可靠的智能功率模块的驱动电路，用来解决当前市场上现有相关产品比较缺少的情况。

首先需指出，本实用新型中的ipm是智能功率模块的简称；本实用新型中的igbt是绝缘栅双极晶体管的简称。

本实用新型提供了一种智能功率模块的驱动电路。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种智能功率模块的驱动电路，包括：

多路相互电气隔离的电源电路，用于为光电隔离电路和智能功率模块内部电路供电；

开关控制电路，用于控制信号的输入输出，开关控制电路的输入端与电源电路的输出端连接，开关控制电路的输出端与智能功率模块的输入端连接。

作为本实用新型的进一步限定，智能功率模块上桥臂每个绝缘栅双极晶体管分别连接一个电源电路，智能功率模块的下桥臂连接一个电源电路。

作为本实用新型的进一步限定，该驱动电路包括四路相互电气隔离的电源电路。

作为本实用新型的进一步限定，所述的电源电路包括一隔离电源芯片、电解电容和瓷片电容，所述电解电容和瓷片电容并联后与隔离电源芯片的接线端子连接。

作为本实用新型的进一步限定，该驱动电路还包括为智能功率模块提供隔离后的开关控制信号的多路光电隔离电路，所述光电隔离电路的输入端与电源电路的输出端连接，其输出端与智能功率模块的输入端连接。

作为本实用新型的进一步限定，所述光电隔离电路包括光电隔离芯片、至少两个并联的小功率电阻、瓷片电容和至少两个并联的二极管，所述小功率电阻连接光电隔离芯片的输入端，所述二极管、瓷片电容分别连接光电隔离芯片的输出端。

作为本实用新型的进一步限定，所述光电隔离电路为三对六路光电隔离电路。

作为本实用新型的进一步限定，该驱动电路还包括为智能功率模块提供隔离后的开关控制信号的电源指示电路，电源指示电路与电源电路并联。

本实用新型的有益效果：

本实用新型是一种特点鲜明，并且性能突出、稳定可靠的智能功率模块的驱动电路，解决了市场上找不到非常合适的针对于ipm的专用驱动电源的问题。本实用新型是结合高速功率光电隔离电路和隔离电源芯片，具有结构简单、体积小、信号传输延迟小、电路的可靠性高等优点，十分适宜用于高速ipm模块的驱动控制。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型中第一条电源电路电气原理图；

图2是本实用新型中第二条电源电路电气原理图；

图3是本实用新型中第三条电源电路电气原理图；

图4是本实用新型中第四条电源电路电气原理图；

图5是本实用新型中牛角接线端子p1示意图；

图6是本实用新型中牛角接线端子p2示意图；

图7是本实用新型中第一对光电隔离电路电气原理图；

图8是本实用新型中第二对光电隔离电路电气原理图；

图9是本实用新型中第三对光电隔离电路电气原理图。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1：

一种ipm的驱动电路，包括：多路相互电气隔离的电源电路，用于为光电隔离电路和ipm内部电路供电；开关控制电路，用于控制信号的输入输出，开关控制电路的输入端与电源电路的输出端连接，开关控制电路的输出端与ipm的输入端连接。其中，ipm上桥臂每个绝缘栅双极晶体管分别连接一个电源电路，ipm的下桥臂连接一个电源电路；电源电路包括一隔离电源芯片、电解电容和瓷片电容，电解电容和瓷片电容并联后与隔离电源芯片的接线端子连接。

优选地，该驱动电路包括四路相互电气隔离的15v电源电路；四路互相电气隔离的15v电源电路，第一路、第二路、第三路和第四路都包括1个15v转15v的隔离电源芯片wrb1215s，2个50v33μf的电解电容，1个25v10μf的电解电容，2个0.1μf的瓷片电容。开关控制信号输入输出端子电路，输入端子为10p的牛角座，输出端子为适配型号为pm50cla120的ipm的端子。

实施例2：

与上述实施例不同之处,在于该驱动电路还包括为ipm提供隔离后的开关控制信号的多路光电隔离电路，光电隔离电路的输入端与电源电路的输出端连接，光电隔离电路的输出端与ipm的牛角座接线端子电路相连，和/或，为ipm提供隔离后的开关控制信号的电源指示电路。其中，光电隔离电路包括光电隔离芯片、至少两个并联的小功率电阻、瓷片电容和至少两个并联的二极管，小功率电阻连接光电隔离芯片的输入端，二极管、瓷片电容分别连接光电隔离芯片的输出端；光电隔离电路为三对六路光电隔离电路。电源指示电路包括一小功率电阻、一led灯。

实施例3：

参照实施例一、实施例二，本实施例选取了三菱公司型号为pm50cla120的50a1200v的ipm而设计的驱动电路，输出三对互补共六路控制信号，满足驱动ipm所需的所有条件，且使用隔离dcdc电源和光电隔离组合的方案使得电路精简，电路板直接安装在ipm上体积较小，保护功能齐全，结构上独立灵活的创新特点。

参照图1-图9，本实用新型通过以下电路实现：四路互相电气隔离的15v电源电路，为光电隔离电路和ipm内部电路供电；三对六路光电隔离电路，为ipm提供隔离后的开关控制信号；开关控制信号输入输出端子电路；电源指示电路。

四路互相电气隔离的15v电源电路，第一路、第二路、第三路和第四路都包括1个15v转15v的隔离电源芯片wrb1215s，2个50v33μf的电解电容，1个25v10μf的电解电容，2个0.1μf的瓷片电容。

三对六路光电隔离电路，第一路、第二路、第三路、第四路、第五璐和第六路光电隔离电路都包括1个150ω小功率电阻，1个25v10μf的钽电解电容，1个0.1μf的瓷片电容，1个ss14的肖特基二极管，1个15v的稳压二极管，1个0ω小功率电阻。

开关控制信号输入输出端子电路，输入端子为10p的牛角座，输出端子为适配型号为pm50cla120的ipm的端子。

与电源电路并联的电源指示电路，包括1个1kω小功率电阻，1个绿色直径3mm的led灯，小功率电阻与led灯串联。

将各个功能电路有机有序的连接起来，就可以实现设计的输出。具体地说，参照图1、图5和图6， 15v供电电源从牛角座接线端子p2的1和6、2和7引脚接入。隔离电源芯片u1的2引脚接 15v，1引脚接gnd；电解电容c1与瓷片电容c5并联，之后其中c1的正极接u1的2引脚，c1的负极接u1的1引脚；u1的6引脚接端子p1的4引脚，u1的7引脚接p1的1引脚；电解电容c2与瓷片电容c6并联，之后c2的正极接u1的6引脚，c2的负极接u1的7引脚；电解电容c9的正极接u1的8引脚，c9的负极接u1的7引脚。

参照图2、图5和图6，隔离电源芯片u2的2引脚接 15v，1引脚接gnd；电解电容c3与瓷片电容c7并联，之后c3的正极接u2的2引脚，c3的负极接u2的1引脚；u2的6引脚接端子p1的8引脚，u2的7引脚接p1的5引脚；电解电容c4与瓷片电容c8并联，之后c4的正极接u2的6引脚，c4的负极接u2的7引脚；电解电容c10的正极接u2的8引脚，c10的负极接u2的7引脚。

参照图3、图5和图6，隔离电源芯片u3的2引脚接 15v，1引脚接gnd；电解电容c11与瓷片电容c15并联，之后c11的正极接u3的2引脚，c11的负极接u3的1引脚；u3的6引脚接端子p1的12引脚，u3的7引脚接p1的9引脚；电解电容c12与瓷片电容c16并联，之后c12的正极接u3的6引脚，c12的负极接u3的7引脚；电解电容c19的正极接u3的8引脚，c19的负极接u3的7引脚。

参照图4、图5和图6，隔离电源芯片u4的2引脚接 15v，1引脚接gnd；电解电容c13与瓷片电容c17并联，之后c13的正极接u4的2引脚，c13的负极接u4的1引脚；u4的6引脚接端子p1的14引脚，u4的7引脚接p1的13引脚；电解电容c14与瓷片电容c18并联，之后c14的正极接u4的6引脚，c14的负极接u4的7引脚；电解电容c20的正极接u4的8引脚，c20的负极接u4的7引脚。

参照图5、图6和图7，第一对光电隔离电路中第一路由牛角座接线端子p2的5引脚引入，通过电阻r1之后接光电隔离芯片u5的2引脚，第二路由牛角座接线端子p2的10引脚引入，通过电阻r4之后接u5的3引脚；u5的8引脚接p1的4引脚，u5的5引脚接p1的1引脚；电解电容c21与瓷片电容c24并联，之后c21的正极接u5的8引脚，c21的负极接u5的5引脚；u5的6引脚接肖特基二极管d1的阳极，d1的阴极接稳压二极管d4的阴极，d4的阳极接u5的5引脚；u5的6引脚与7引脚相连后通过电阻r5后接p1的3引脚。光电隔离芯片u8的2引脚接u5的3引脚，u8的3引脚接u5的2引脚；电解电容c27与瓷片电容c30并联，之后c27的正极接u8的8引脚，c27的负极接u8的5引脚；u8的6引脚接肖特基二极管d7的阳极，d7的阴极接稳压二极管d10的阴极，d10的阳极接u8的5引脚；u8的6引脚与7引脚相连后通过电阻r10后接p1的16引脚。

参照图5、图6和图8，第二对光电隔离电路中的第一路由牛角座接线端子p2的4引脚引入，通过电阻r2之后接光电隔离芯片u6的2引脚，第二路由牛角座接线端子p2的9引脚引入，通过电阻r6之后接u6的3引脚；u6的8引脚接p1的8引脚，u6的5引脚接p1的5引脚；电解电容c22与瓷片电容c25并联，之后c22的正极接u6的8引脚，c22的负极接u6的5引脚；u6的6引脚接肖特基二极管d2的阳极，d2的阴极接稳压二极管d5的阴极，d5的阳极接u6的5引脚；u6的6引脚与7引脚相连后通过电阻r7后接p1的7引脚。光电隔离芯片u9的2引脚接u6的3引脚，u9的3引脚接u6的2引脚；电解电容c28与瓷片电容c31并联，之后c28的正极接u9的8引脚，c28的负极接u9的5引脚；u9的6引脚接肖特基二极管d8的阳极，d8的阴极接稳压二极管d11的阴极，d11的阳极接u9的5引脚；u9的6引脚与7引脚相连后通过电阻r11后接p1的17引脚。

参照图5、图6和图9，第三对光电隔离电路中第一路由牛角座接线端子p2的3引脚引入，通过电阻r3之后接光电隔离芯片u7的2引脚，第二路由牛角座接线端子p2的8引脚引入，通过电阻r8之后接u7的3引脚；u7的8引脚接p1的12引脚，u7的5引脚接p1的9引脚；电解电容c23与瓷片电容c26并联，之后c23的正极接u7的8引脚，c23的负极接u7的5引脚；u7的6引脚接肖特基二极管d3的阳极，d3的阴极接稳压二极管d6的阴极，d6的阳极接u7的5引脚；u7的6引脚与7引脚相连后通过电阻r9后接p1的11引脚。光电隔离芯片u10的2引脚接u7的3引脚，u10的3引脚接u7的2引脚；电解电容c29与瓷片电容c32并联，之后c29的正极接u10的8引脚，c29的负极接u10的5引脚；u10的6引脚接肖特基二极管d9的阳极，d9的阴极接稳压二极管d12的阴极，d12的阳极接u10的5引脚；u10的6引脚与7引脚相连后通过电阻r12后接p1的18引脚。

本实施例的驱动电路，采用高速功率输出的光电隔离芯片hcpl3120使六路开关控制信号与ipm实现电气隔离；开关控制信号传输延迟典型值0.3μs；ipm上桥臂每个igbt的驱动都有独立的功率3w15v的wrb1215s隔离电源模块供电，下桥臂三个igbt的驱动采用一个3w15v的wrb1215s隔离电源模块供电，驱动功率足够；光电隔离芯片输入的控制信号具有上下桥臂互锁功能，使得上下桥臂的光电隔离芯片输出的控制信号不可能出现同时为高电平的情况，有效保护ipm出现致命的直通故障；光电隔离芯片输出的控制信号具有15v电压钳位功能，防止过电压损坏ipm；配备电源指示灯，开关控制信号的输入采用牛角座接线端子，输出直接可以焊接在ipm上；使用的芯片个数较少，电路简单，性能可靠，印制电路板所占面积小。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。