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一种主动自检驱动保护电路的制作方法

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1.本实用新型涉及驱动电路技术领域,具体涉及一种主动自检驱动保护电路。


背景技术:

2.驱动电路(drive circuit),位于主电路和控制电路之间。用来对控制电路的信号进行放大的中间电路(即放大控制电路的信号使其能够驱动功率晶体管),称为驱动电路。其作用就是将控制电路输出的pwm信号进行功率放大,满足驱动igbt的要求。随着电力电子技术的发展,igbt开关频率的提高,驱动电路的可靠性显得尤为重要,其直接关系到产品的稳定性。
3.目前市场用到的驱动电路只是简单的通过驱动芯片将控制电路pwm信号进行放大,无法在控制电路发出pwm信号前确认驱动芯片是否正常,如果在芯片驱动异常时发出pwm信号,可能会造成igbt误导通,从而造成igbt及其他更多的元器件损坏。


技术实现要素:

4.本实用新型针对现有技术中存在的技术问题,提供一种主动自检驱动保护电路,实现驱动电路工作前对驱动电路进行自检查,防止在驱动电路异常情况下发送工作指令导致后续电路更多元器件损坏,提高了产品可靠性。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:
6.一种主动自检驱动保护电路,包括信号处理器、驱动电路和检测电路,所述信号处理器的驱动输出端连接驱动电路的信号输入端,所述信号处理器的测试输出端连接检测电路的信号输入端,所述检测电路的信号输出端连接驱动电路的欠压保护检测端,所述驱动电路的故障输出端连接信号处理器的信号输入端;
7.所述信号处理器用于输出测试信号并接收故障检测信号,还用于根据故障检测信号判断是否输出驱动信号;
8.所述检测电路用于根据测试信号检测驱动电路的欠压保护功能是否正常;
9.所述驱动电路用于将驱动信号放大后输出,还用于根据欠压保护功能状况输出故障检测信号。
10.进一步,所述驱动电路包括驱动芯片ic1,所述信号处理器的两个驱动输出端分别连接驱动芯片ic1的信号输入端ina和inb,所述驱动芯片ic1的工作电源引脚vdd2连接工作电源,所述驱动芯片ic1的驱动电源引脚vcc连接驱动电源,所述驱动芯片ic1的低电压锁定引脚uvlo经电阻r1连接驱动电源,所述驱动芯片ic1的低电压锁定引脚uvlo还经电阻r2连接检测电路,所述驱动芯片ic1的故障输出引脚flt连接信号处理器的信号输入端。
11.进一步,所述检测电路包括光耦芯片ic2和三极管q1,所述光耦芯片ic2的一次侧的电流输入端通过电阻r3连接工作电源、其电流输出端串联三极管q1的集电极,三极管q1的发射极接地,三极管q1的基极连接信号处理器的测试输出端;所述光耦芯片ic2的二次侧的电流输入连接电阻r2、其电流输出端接地。
12.进一步,所述工作电源为+5v直流电源。
13.进一步,所述驱动电源为+15v直流电源。
14.进一步,所述光耦芯片ic2的二次侧导通时,所述驱动芯片ic1的低电压锁定引脚uvlo电压低于驱动芯片ic1的欠压保护电压。
15.本实用新型的有益效果是:本实用新型提出的一种主动自检驱动检测电路,实现在pwm信号发出前,通过拉低驱动芯片的工作电压,利用驱动芯片自带的欠压保护功能,来判断当前驱动芯片是否能正常工作,从而避免了在驱动芯片异常情况下发出pwm信号导致更多器件损坏,提高整机的安全性。另外,此电路可以改善一些驱动芯片只能在上电时自检测的局限性,实现任何时间段内的自检需求,随时可控。
附图说明
16.图1为本实用新型系统组成框图;
17.图2为本实用新型电路拓扑图。
具体实施方式
18.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本实用新型,并非用于限定本实用新型的范围。
19.如图1所示,本实施例提供一种主动自检驱动保护电路,包括信号处理器、驱动电路和检测电路,所述信号处理器的驱动输出端连接驱动电路的信号输入端,所述信号处理器的测试输出端连接检测电路的信号输入端,所述检测电路的信号输出端连接驱动电路的欠压保护检测端,所述驱动电路的故障输出端连接信号处理器的信号输入端;
20.所述信号处理器用于输出测试信号并接收故障检测信号,还用于根据故障检测信号判断是否输出驱动信号;
21.所述检测电路用于根据测试信号检测驱动电路的欠压保护功能是否正常;
22.所述驱动电路用于将驱动信号放大后输出,还用于根据欠压保护功能状况输出故障检测信号。
23.正常工作状态下,信号处理器向驱动电路输出pwm驱动信号,驱动电路将pwm驱动信号进行放大,然后驱动后续电路(例如开关电源电路、电机)运行。驱动电路持续检测其自身欠压保护检测端电压,并通过自身的故障输出端即时向信号处理器反馈欠压保护功能的状态。当需要对驱动电路进行自检时,信号处理器向检测电路发送测试信号,检测电路导通后,拉低驱动电路的欠压保护检测端电压,驱动电路监测到自身的欠压保护检测端电压低于其欠压保护电压时,驱动电路向信号处理器输出的故障检测信号指示出驱动电路的故障状态,此时信号处理器通过驱动电路反馈的信号状态来确定是否向驱动电路发出pwm信号,以防止后续电路出现误导通。
24.如图2所示,本实施例中,信号处理器采用数字信号处理器dsp。所述驱动电路包括驱动芯片ic1,驱动芯片ic1为隔离型驱动芯片。所述信号处理器的两个驱动输出端分别一一对应连接驱动芯片ic1的信号输入端ina和inb,用于向驱动芯片ic1输出pwm驱动信号pwm_in;驱动芯片ic1的信号输出端outh和outl向后续电路输出放大后的pwm驱动信号pwm_out。所述驱动芯片ic1的工作电源引脚vdd2连接工作电源,工作电源为+5v直流电源;
所述驱动芯片ic1的驱动电源引脚vcc连接驱动电源,驱动电源为+15v直流电源。所述驱动芯片ic1的低电压锁定引脚uvlo串联电阻r1后连接驱动电源,所述驱动芯片ic1的低电压锁定引脚uvlo还串联电阻r2后连接检测电路,更详细的,电阻r1与电阻r2形成一组分压电阻,驱动芯片ic1的低电压锁定引脚uvlo连接电阻r1与电阻r2的节点。当驱动电源、电阻r1、电阻r2与检测电路形成闭合回路时,电阻r1与电阻r2的节点的电压与驱动芯片ic1的低电压锁定引脚uvlo的电压一致。所述驱动芯片ic1的故障输出引脚flt连接信号处理器的信号输入端,当驱动芯片ic1的低电压锁定引脚uvlo的电压低于驱动芯片ic1的欠压保护电压时,驱动芯片ic1的故障输出引脚flt将驱动芯片ic1的故障状态反馈到信号处理器。
25.本实施例中,所述检测电路包括光耦芯片ic2和三极管q1,所述光耦芯片ic2的一次侧的电流输入端通过电阻r3连接工作电源、其电流输出端串联三极管q1的集电极,三极管q1的发射极接地,三极管q1的基极连接信号处理器的测试输出端;所述光耦芯片ic2的二次侧的电流输入连接电阻r2、其电流输出端接地。当不进行检测时,光耦芯片ic2的二次侧内的光敏二极管感应不到光,光耦芯片ic2的二次侧开路,驱动芯片ic1的低电压锁定引脚uvlo的电压大于驱动芯片ic1的欠压保护电压,此时驱动芯片ic1的故障输出引脚flt向信号处理器输出高电平,表示驱动芯片ic1为正常状态,驱动电路按照其正常的工作逻辑运行。当需要进行自检时,信号处理器向三极管q1的基极输出导通信号,三极管q1导通,使得光耦芯片ic2的一次侧的发光二极管导通,电阻r3为光耦芯片ic2的一次侧提供限流保护。此时光耦芯片ic2的二次侧内的光敏二极管感应到一次侧发出的光,光耦芯片ic2的二次侧导通,使得电阻r1和电阻r2上有电流流过。本实施例中,电阻r1采用了4.99kω的电阻,电阻r2采用了1kω的电阻,驱动芯片ic1的欠压保护电压为10.8v。在电阻r1和电阻r2的分压作用下,驱动芯片ic1的低电压锁定引脚uvlo的电压v
uvlo
=r2
·vcc
/(r1+r2)=1
×
15/(4.99+1)=2.504v,此时驱动芯片ic1的低电压锁定引脚uvlo的电压小于其欠压保护电压10.8v,此时若是驱动芯片ic1的故障输出引脚flt向信号处理器输出低电平,则表示驱动芯片ic1为正常状态,若是驱动芯片ic1的故障输出引脚flt向信号处理器输出高电平,则表示驱动芯片ic1为异常状态。即,在不进行自检的情况下,驱动芯片ic1的故障输出引脚flt向信号处理器输出高电平,表示驱动芯片ic1为正常状态;在进行自检时,人为地设置故障,通过测试信号使三极管q1导通,从而拉低驱动芯片ic1的低电压锁定引脚uvlo的电压,使其低于欠压保护电压,确认驱动芯片ic1的故障输出引脚flt是否由高电平变为低电平;若是变为低电平,则表示驱动芯片ic1正常;若是故障输出引脚flt持续输出高电平,则表示驱动芯片ic1出现异常。当检测到驱动芯片ic1异常时,信号处理器不发送pwm驱动信号,同时告知驱动电路异常。
26.工作原理:
27.如图2所示为主动自检驱动电路示意图,其中驱动芯片ic1为隔离型驱动芯片,其ina与inb管脚接受来自控制电路中信号处理器dsp输出的驱动信号pwm_in,通过其内部工作逻辑,从驱动芯片ic1的outh和outl管脚输出一个驱动能力更强的驱动信pwm_out;驱动芯片ic1的vdd2为ic1的工作电源管脚,vcc为驱动芯片ic1的驱动电源管脚。光耦芯片ic2为线性隔离光耦,在此作为开关器件。r1、r2、r3为电阻。+5v为驱动芯片ic1提供工作电源,+15v为驱动芯片ic1提供驱动电源。信号处理器dsp输出的test信号为自检测试信号,图2的具体工作原理如下:
28.在电路上电后,+5v及+15v工作电源建立,驱动芯片ic1处于待机状态。
29.在需要主动自检时,信号处理器dsp发送的test信号为高电平,三极管q1导通,光耦芯片ic2的1、2脚有电流通过,因此光耦芯片ic2的3、4脚导通,由于驱动电源电压为+15v、电阻r1为4.99kω、电阻r2为1kω,此时驱动芯片ic1的uvlo管脚电压为vuvlo=1/(4.99+1)*15v=2.504v,此电压低于ic1的欠压保护点10.8v,此时信号处理器dsp判断驱动芯片ic1的flt管脚电平:如果此时flt管脚电平为l,那么判定驱动电路工作正常,此时dsp正常发送pwm信号,驱动电路正常运行;如果此时ic1的flt管脚电平为h,那么判定驱动电路工作异常,dsp不发送pwm信号,同时告知驱动异常。
30.在不需要自检时,信号处理器dsp发送的test信号为低电平,三极管q1不导通,主动自检电路不工作。驱动电路按照其正常的工作逻辑运行。
31.通过以上工作方式,可以主动实现对驱动电路的自检,在pwm信号发出前,通过拉低驱动芯片的工作电压,利用驱动芯片自带的欠压保护功能,来判断当前驱动芯片是否能正常工作,从而避免了在驱动芯片异常情况下发出pwm信号导致后续电路更多器件损坏,提高整机的安全性。
32.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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