一種高壓懸浮mosfet/igbt連續(xù)柵極驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利說明】一種高壓懸浮MOSFET/IGBT連續(xù)柵極驅(qū)動(dòng)電路
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓懸浮M0SFET/IGBT連續(xù)柵極驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0003]直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路是伺服系統(tǒng)的核心單元，主要完成電機(jī)的功率驅(qū)動(dòng)和調(diào)速，可以廣泛應(yīng)用于航天、航空、船舶、兵器、電子等軍用領(lǐng)域和電動(dòng)汽車、機(jī)器人、無人機(jī)、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。
[0004]直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路主要由脈寬調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路、Η橋放大電路組成，脈寬調(diào)制電路完成輸入誤差信號(hào)與三角波載波信號(hào)的調(diào)制，產(chǎn)生輸出調(diào)寬方波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路完成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的分配與處理，Η橋電路完成功率放大；目前高壓驅(qū)動(dòng)電路主要有國外IR等公司提供的專用集成驅(qū)動(dòng)電路，如IR2110、IR2130等，這些專用集成驅(qū)動(dòng)電路高端驅(qū)動(dòng)電源和地是懸浮狀態(tài)，在應(yīng)用中均存在當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸入信號(hào)為直流信號(hào)時(shí)，Η橋電路高端M0SFET/IGBT無輸出的問題，實(shí)際應(yīng)用中主要是限制驅(qū)動(dòng)電路輸入信號(hào)占空比在5%?95%之間，但是這樣又不能滿足M0SFET/IGBT在占空比從0?1范圍內(nèi)連續(xù)的柵極驅(qū)動(dòng)要求，限制了功率驅(qū)動(dòng)電路的應(yīng)用范圍；因此需要增加M0SFET/IGBT連續(xù)柵極驅(qū)動(dòng)電路，完善上述驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用的不足。
[0005]目前，所示采用的M0SFET/IGBT連續(xù)柵極驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)方式通常是電荷栗型電路，如圖1所示，該電路包括充電電路1、充電電路2和方波諧振電路3，當(dāng)電路工作在100 %占空比信號(hào)輸入時(shí)，方波諧振電路3產(chǎn)生一定頻率的方波信號(hào)，當(dāng)此方波信號(hào)為低電平時(shí)，功率電源+VS通過V 5給儲(chǔ)能電容C 10充電，當(dāng)此方波信號(hào)為高電平時(shí)，C 10通過V 4給自舉電容C 9充電，維持自舉電容的能量，最終使電路在100%占空比輸入信號(hào)時(shí)，Η橋輸出100%占空比信號(hào)，保證輸出電流的連續(xù)性；電荷栗電路實(shí)現(xiàn)了 M0SFET/IGBT連續(xù)柵極驅(qū)動(dòng)，但是連續(xù)柵極驅(qū)動(dòng)電路啟動(dòng)工作需要Η橋低端管V10先導(dǎo)通，給C9充電，即驅(qū)動(dòng)電路要先工作在方波信號(hào)，然后再進(jìn)入直流輸入，才能保證連續(xù)柵極驅(qū)動(dòng)功能，這是電荷栗型電路的一個(gè)主要缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種高壓懸浮M0SFET/IGBT連續(xù)柵極驅(qū)動(dòng)電路，不僅保證在輸入信號(hào)的線性區(qū)內(nèi)，輸出正常調(diào)寬方波信號(hào)，而且當(dāng)輸入信號(hào)在線性區(qū)外時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路輸入信號(hào)是固定占空比方波信號(hào)，保證電機(jī)在線性區(qū)外也能正常轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:包括方波諧振電路、充電電路、幅度鑒別電路和通道切換電路；所述幅度鑒別電路，用于鑒別輸入信號(hào)狀態(tài)，為通道切換電路提供開關(guān)控制信號(hào)，當(dāng)輸入信號(hào)在線性區(qū)時(shí)輸出低電平信號(hào)，反之當(dāng)輸入信號(hào)在線性區(qū)以外時(shí)輸出高電平信號(hào)；所述通道切換電路，用于根據(jù)幅度鑒別電路的輸出開關(guān)控制信號(hào)切換驅(qū)動(dòng)電路的輸入信號(hào)通道，當(dāng)幅度鑒別電路輸出低電平信號(hào)時(shí)輸出正常的調(diào)寬方波信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，反之幅度鑒別電路輸出高電平信號(hào)時(shí)將諧振方波信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)電路。
[0008]所述幅度鑒別電路包括比較器N1A、N1B，二極管V1、V2和電容C2，所述比較器N1A的同相輸入端依次經(jīng)電阻R5為電路的輸入端，其的反相輸入端經(jīng)電阻R3與電源VDD相連，其輸出端經(jīng)電阻R9與電源VDD相連，比較器N1A的同相輸入端經(jīng)電阻R7與其輸出端相連，所述電容C2的一端與比較器N1A的同相輸入端相連，其另一端與比較器N1A的反相輸入端相連；所述比較器N1B的同相輸入端分別經(jīng)電阻R2與電源VDD相連、經(jīng)電阻R1接地，其反相輸入端與比較器N1A的同相輸入端相連，其輸出端經(jīng)電阻R10與電源VDD相連，所述比較器N1A的輸出端與二極管VI的陽極相連，其陰極與二極管V2的陰極相連作為電路的輸出端，所述比較器N1B的輸出端與二極管V2的陽極相連。
[0009]所述幅度鑒別電路還包括輸入濾波電路，所述輸入濾波電路由電阻R6和電容C1組成，所述電阻R6的一端為電路的輸入端，其另一端與電阻R5相連，所述電容C1的一端接地，其另一端連接在電阻R5和電阻R6之間的節(jié)點(diǎn)處。
所述通道切換電路采用至少兩通道的數(shù)字控制模擬電子開關(guān)N2，所述數(shù)字控制模擬電子開關(guān)N2的控制端與幅度鑒別電路的輸出端相連，其兩通道輸入端分別與方波諧振電路、PWM調(diào)寬方波信號(hào)相連，其輸出端與驅(qū)動(dòng)芯片相連。
[0010]所述數(shù)字控制模擬電子開關(guān)N2的型號(hào)為⑶4053。
[0011]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明克服了現(xiàn)有方案需要起始工作在方波輸入時(shí)才能正常工作的不足，在電路中增加了輸入幅度鑒別電路和通道切換電路，該電路不僅保證在輸入信號(hào)的線性區(qū)內(nèi)，輸出正常調(diào)寬方波信號(hào)，而且當(dāng)輸入信號(hào)在線性區(qū)外時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路輸入信號(hào)是固定占空比方波信號(hào)，保證電機(jī)在線性區(qū)外也能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；因沒有初始工作條件要求，可以滿足各種工作條件，使得連續(xù)柵極驅(qū)動(dòng)更可靠有效。本發(fā)明電路簡(jiǎn)單、調(diào)試方便，特別是在輸入為直流信號(hào)時(shí)有固定的交流方波信號(hào)輸入給驅(qū)動(dòng)電路，為Η橋電路正常連續(xù)工作提供了條件保障，保證了在任意工作條件下都有連續(xù)的輸出，滿足各類型號(hào)工程應(yīng)用。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的電路圖；
圖2是本發(fā)明的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
如圖2所示，本實(shí)施例的高壓懸浮M0SFET/IGBT連續(xù)柵極驅(qū)動(dòng)電路，包括方波諧振電路3、充電電路1、幅度鑒別電路4和通道切換電路2 ;該幅度鑒別電路4，用于鑒別輸入信號(hào)狀態(tài)，為通道切換電路2提供開關(guān)控制信號(hào)，當(dāng)輸入信號(hào)在線性區(qū)時(shí)輸出低電平信號(hào)，反之當(dāng)輸入信號(hào)在線性區(qū)以外時(shí)輸出高電平信號(hào)；通道切換電路2，用于根據(jù)幅度鑒別電路4的輸出開關(guān)控制信號(hào)切換驅(qū)動(dòng)電路的輸入信號(hào)通道，當(dāng)幅度鑒別電路4輸出低電平信號(hào)時(shí)輸出正常的調(diào)寬方波信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，反之幅度鑒別電路4輸出高電平信號(hào)時(shí)將諧振方波信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)電路。
[0014]如圖2所示，幅度鑒別電路4包括比較器N1A、N1B，二極管V1、V2、電容C2和輸入濾波電路，比較器N1A的同相輸入端依次經(jīng)電阻R5為電路的輸入端，其的反相輸入端經(jīng)電阻R3與電源VDD相連，其輸出端經(jīng)電阻R9與電源VDD相連，比較器N1A的同相輸入端經(jīng)電阻R7與其輸出端相連，電容C2的一端與比較器N