[12]实用新型专利说明书专利号 ZL
200820143820.6[51]Int.CI.
H02M 1/08 (2006.01)G08C 23/04 (2006.01)G08C 23/06 (2006.01)
[45]授权公告日2009年12月23日[22]申请日2008.12.03[21]申请号200820143820.6
[73]专利权人天津华云自控股份有限公司
地址300131天津市红桥区光荣道165号[72]设计人王子峥
[11]授权公告号CN 201369668Y
[74]专利代理机构天津市杰盈专利代理有限公司
代理人王小静
权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页
[54]实用新型名称
用光纤隔离驱动的IGBT驱动电路
[57]摘要
本实用新型涉及一种用光纤隔离驱动的IGBT驱动电路，包括光信号发射电路和光信号接收电路，所述的光信号发射电路将控制板输出的电脉冲信号转化为相应的光脉冲信号，通过光导纤维传输给驱动板，将电脉冲信号转换为相应的光脉冲信号，光信号接收电路将接收到的光脉冲信号转换为相应的电脉冲信号，经驱动板内部电路处理输入到驱动芯片，由驱动板输出端子将电脉冲信号输出到IGBT的栅极，对于驱动电路反馈回的故障信号，也用同样的光信号接收电路和光信号发射电路传回控制板。本实用新型通过应用光导纤维作为高频脉冲信号的传输介质，排除了导线中存在的杂生电感对高频信号的干扰；光纤具有更强的抗电磁干扰的能力，能更好的适应工业现场环境条件。
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权 利 要 求 书
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1.一种用光纤隔离驱动的IGBT驱动电路，包括光信号发射电路和光信号接收电路，其特征在于：所述的光信号发射电路将控制板输出的电脉冲信号转化为相应的光脉冲信号，通过光导纤维传输给驱动板，将电脉冲信号转换为相应的光脉冲信号；光信号接收电路将接收到的光脉冲信号转换为相应的电脉冲信号，经驱动板内部电路处理输入到驱动芯片，由驱动板输出端子将电脉冲信号输出到IGBT的栅极；对于驱动电路反馈回的故障信号，也用同样的光信号接收电路和光信号发射电路传回控制板。
2.根据权利要求1所述的用光纤隔离驱动的IGBT驱动电路，其特征在于：所述的光信号发射电路包括光纤发射头、+5V供电电源、对电脉冲信号进行放大的三极管VT1以及限流电阻R1、R2，实现将电脉冲信号转换为相应的光脉冲信号；限流电阻R1串接于电源VCC与光纤发射头的第一引脚(1)之间，为光纤发射头提供工作电压并起限流作用；在电源VCC与光纤发射头的第二引脚(2)间串联发光二极管D1及限流电阻R2，使发光二极管与光脉冲信号同步闪烁，以便于观察光纤发射头的工作状态；三极管VT1基极接输入脉冲信号，射级接地，集电极接二极管D1的阴极和光纤发射头的第二引脚(2)；光信号接收电路包括光纤接收头、+5V供电电源、对电脉冲信号进行放大的三极管VT2及限流电阻R3，实现将光脉冲信号转换为相应的电脉冲信号；光纤接收头的第一引脚(1)和光纤接收头的第四引脚(4)短接并接入三极管VT2的基极，光纤接收头的第二引脚(2)接地，光纤接收头的第三引脚(3)接电源VCC及电阻R3的一端，电阻R3另一端接三极管VT2集电极并作为输出端，三极管VT2射级接地。
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说 明 书
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用光纤隔离驱动的IGBT驱动电路
技术领域
本实用新型属于电力电子变流技术领域中的IGBT功率开关器件驱动技术，涉及一种用光纤隔离驱动的IGBT驱动电路，是用光导纤维作为脉冲信号传输介质的IGBT驱动电路，适用于各种采用IGBT作为功率开关器件的变流装置。背景技术
随着IGBT功率开关器件的成熟及其在整流、逆变、斩波等电路中的广泛应用，与IGBT配套使用的驱动芯片及驱动电路的应用也越来越多，驱动电路使IGBT的工作更为安全可靠。由于IGBT属于高频开关器件，控制其通断的栅极输入信号为高频脉冲信号。通常作为传输介质的导线中，由于存在杂生电感，在高频条件下对信号影响较大，且传输距离越长影响越明显，从而限制了IGBT在设备中的位置选择，增加了产品结构设计的难度。 光纤技术应用光导纤维作为传输介质，较之于普通导线具有抗干扰能力强、传输速率高，远距离传输失真小等特点，适用于高频脉冲信号的传输，应用IGBT驱动电路还可以实现控制板与驱动电路之间的光电隔离，任何一端的短路电流不会损坏另一端的电路。发明内容
本实用新型所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种用光纤隔离驱动的IGBT驱动电路，光信号发射电路将电脉冲信号转换为相应的光脉冲信号，光信号接收电路将光脉冲信号转换为相应的电脉冲信号，对于驱动电路反馈回的故障信号，也用同样的光信号接收电路和光信号发射电路传
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回控制板。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的： 依据本实用新型提供的一种用光纤隔离驱动的IGBT驱动电路，包括光信号发射电路和光信号接收电路，所述的光信号发射电路将控制板输出的电脉冲信号转化为相应的光脉冲信号，通过光导纤维传输给驱动板，将电脉冲信号转换为相应的光脉冲信号；光信号接收电路将接收到的光脉冲信号转换为相应的电脉冲信号，经驱动板内部电路处理输入到驱动芯片，由驱动板输出端子将电脉冲信号输出到IGBT的栅极；对于驱动电路反馈回的故障信号，也用同样的光信号接收电路和光信号发射电路传回控制板。 本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案进一步实现： 前述光信号发射电路包括光纤发射头、+5V供电电源、对电脉冲信号进行放大的三极管VT1以及限流电阻R1、R2，实现将电脉冲信号转换为相应的光脉冲信号；限流电阻R1串接于电源VCC与光纤发射头的第一引脚(1)之间，为光纤发射头提供工作电压并起限流作用；在电源VCC与光纤发射头的第二引脚(2)间串联发光二极管D1及限流电阻R2，使发光二极管与光脉冲信号同步闪烁，以便于观察光纤发射头的工作状态；三极管VT1基极接输入脉冲信号，射级接地，集电极接二极管D1的阴极和光纤发射头的第二引脚(2)；光信号接收电路包括光纤接收头、+5V供电电源、对电脉冲信号进行放大的三极管VT2及限流电阻R3，实现将光脉冲信号转换为相应的电脉冲信号；光纤接收头的第一引脚(1)和光纤接收头的第四引脚(4)短接并接入三极管VT2的基极，光纤接收头的第二引脚(2)接地，光纤接收头的第三引脚(3)接电源VCC及电阻R3的一端，电阻R3另一端接三极管VT2集电极并作为输出端，三极管VT2射级接地。
本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果：本实用新型通过应用光导纤维作为高频脉冲信号的传输介质，取代通常使用的导线，其优
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点体现在：1.排除了导线中存在的杂生电感对高频信号的干扰；2.由于光脉冲信号在光纤中衰减极小，且传输速度极快，对传输距离没有限制，因此驱动电路与控制板相对位置灵活，为结构设计留下较大的余地。3.光纤具有更强的抗电磁干扰的能力，而且不受环境温度变化的影响，能更好的适应工业现场的环境条件。
本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明
图1本实用新型的电路原理框图； 图2本实用新型的电路原理图。 具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1～2所示的一种用光纤隔离驱动的IGBT驱动电路，包括光信号发射电路和光信号接收电路，所述的光信号发射电路将控制板输出的电脉冲信号转化为相应的光脉冲信号，通过光导纤维传输给驱动板，将电脉冲信号转换为相应的光脉冲信号；光信号接收电路将接收到的光脉冲信号转换为相应的电脉冲信号，经驱动板内部电路处理输入到驱动芯片，由驱动板输出端子将电脉冲信号输出到IGBT的栅极；对于驱动电路反馈回的故障信号，也用同样的光信号接收电路和光信号发射电路传回控制板。
光信号发射电路包括光纤发射头、+5V供电电源、对电脉冲信号进行放大的三极管VT1以及限流电阻R1、R2，实现将电脉冲信号转换为相应的光脉冲信号；限流电阻R1串接于电源VCC与光纤发射头的第一引脚(1)之间，为光纤发射头提供工作电压并起限流作用；在电源VCC与光纤发射头的第二引脚(2)间串联发光二极管D1及限流电阻R2，使发光二极管与光脉冲信号同步闪烁，以便于观察光纤发射头的工作状态；三极管VT1基极接输入脉冲信
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号，射级接地，集电极接二极管D1的阴极和光纤发射头的第二引脚(2)；光信号接收电路包括光纤接收头、+5V供电电源、对电脉冲信号进行放大的三极管VT2及限流电阻R3，实现将光脉冲信号转换为相应的电脉冲信号；光纤接收头的第一引脚(1)和光纤接收头的第四引脚(4)短接并接入三极管VT2的基极，光纤接收头的第二引脚(2)接地，光纤接收头的第三引脚(3)接电源VCC及电阻R3的一端，电阻R3另一端接三极管VT2集电极并作为输出端，三极管VT2射级接地。 工作原理：
用光纤隔离驱动的IGBT驱动电路包括光信号发射电路和光信号接收电路两个主要部分。光信号发射电路将控制板输出的电脉冲信号转化为相应的光脉冲信号，通过光导纤维传输给驱动板。光信号发射电路工作原理为：将控制板输出的电脉冲信号输入三极管VT1的基极，通过三极管的放大，接入光纤发射头引脚2。由于光纤发射头引脚1、2之间集成了一个发光二级管，如图2所示，+5V电源VCC、电阻R1和三极管VT1一起构成回路驱动光纤发射头中的发光二极管发出光脉冲信号。
光信号接收电路将接收到的光脉冲信号转换为相应的电脉冲信号，经驱动板内部电路处理输入到驱动芯片，最终由驱动板输出端子将控制脉冲输出到IGBT的栅极。光信号接收电路工作原理为：光纤接收头的引脚3接+5V电源VCC，引脚2接地，为光纤接收头提供工作电源；引脚1、引脚4短接输出为电脉冲信号。光脉冲信号到电脉冲信号的转换过程由光纤接收头内部集成的包含光敏三极管的电路完成。由于发射电路中，脉冲信号经过了三极管的反向，驱动板接收到的电脉冲信号与控制板发出的电脉冲信号是互补，因此还需要驱动板收到的电脉冲信号接入三极管VT2的基极，如图2所示。这样，在三极管VT2集电极上得到的电脉冲信号就与控制板输出的脉冲信号保持同相位了，而且经过三极管放大后信号的功率可以满足驱动芯片的要求，可直
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接输入驱动芯片的信号输入引脚。
故障信号的发送、接收：故障信号是由驱动芯片产生的，驱动工作正常时，驱动芯片PC1、PC2引脚输出一个高电平信号，经光信号发射电路将电脉冲信号转为相应的光脉冲信号，再经过光导纤维传回控制板(如图1所示)。
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说 明 书 附 图
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