本實用新型涉及一種MOSFET管門級驅(qū)動電路。
背景技術(shù):
在大功率驅(qū)動電路中,高壓、大電流功率電容易對其他弱電控制電路產(chǎn)生干擾,造成電路信號的失控進(jìn)而造成電路的損壞。例如在電機(jī)驅(qū)動電路當(dāng)中,U、V、W三相功率電會互相影響各自的功率管控制信號,造成由MOSFET或IGBT組成的功率橋的損壞。
國內(nèi)外目前多采用一級互鎖方式進(jìn)行信號處理,即信號進(jìn)入光耦電路后,輸出不做其它處理,直接作為驅(qū)動芯片的輸入信號,信號易受外界干擾。另外,國內(nèi)外多采用軟件編程來產(chǎn)生死區(qū),信號又容易受到軟件運行的影響,最后可能導(dǎo)致互鎖失敗,致使功率橋的損壞。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本實用新型的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種多級互鎖帶死區(qū)的MOSFET管門級驅(qū)動電路。
本實用新型的技術(shù)解決方案是:一種多級互鎖帶死區(qū)的MOSFET管門級驅(qū)動電路,包括光耦電路、邏輯門電路、RCD電路和MOSFET驅(qū)動電路;
外部輸入的兩路互補(bǔ)的控制信號PWM1H和PWM1L作為光耦電路的輸入,由光耦電路進(jìn)行光耦隔離后輸出兩路信號OUT1H、OUT1L,光耦電路的輸出作為邏輯門電路的輸入,邏輯門電路對輸入的兩路信號進(jìn)行同步處理輸出兩路信號OUT2H、OUT2L,邏輯門電路的兩路輸出作為RCD電路的兩路輸入,RCD電路對同步后的信號產(chǎn)生死區(qū),輸出兩路信號OUT3H、OUT3L作為MOSFET驅(qū)動電路的兩路輸入,由MOSFET驅(qū)動電路輸出不同時為高的兩路信號。
進(jìn)一步的,所述的光耦電路包括兩路相同的處理電路,每路包含芯片TLP115A、三個電阻、一個電容;PWM1H和PWM1L兩路輸入信號分別串聯(lián)一個電阻后接入芯片TLP115A的正極和負(fù)極,芯片TLP115A的VCC端接工作電源、GND端接地,并且VCC端和GND端之間并聯(lián)一個電容,芯片TLP115A的輸出端分成兩路,一路作為光耦電路的輸出,一路串聯(lián)電阻后接工作電源。
進(jìn)一步的,所述的RCD電路包括電阻R28、R32、電容C18、C20二極管D11、D12;
信號OUT2H串聯(lián)電阻R28后作為輸出OUT3H、電阻R28的兩端并聯(lián)二極管D11,二極管的負(fù)極連接信號OUT2H;電容C18一端連接二極管D11的正極,一端接地;
信號OUT2L串聯(lián)電阻R32后作為輸出OUT3L、電阻R32的兩端并聯(lián)二極管D12,二極管的正極連接信號OUT2L;電容C20一端連接二極管D12的負(fù)極,一端接地。
進(jìn)一步的,所述的邏輯門電路包括一個與非門芯片74VHC1G132DFT1和或門芯片74VHC1G32DFT1;
OUT1H作為與非門芯片74VHC1G132DFT1的兩路相同的輸入信號,與非門芯片74VHC1G132DFT1的輸出信號OUT2H和另外一路輸入信號OUT1L作為或門芯片74VHC1G32DFT1的兩路輸入信號。
進(jìn)一步的,MOSFET驅(qū)動電路選用IRS2103S。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為:
(1)本實用新型提出一種基于多級互鎖且?guī)в兴绤^(qū)功能的MOSFET管門級驅(qū)動電路,該電路具有三級功率橋上下橋臂控制信號互鎖功能,且具備死區(qū)功能。該電路具有較強(qiáng)的抗干擾性,在控制信號受到強(qiáng)烈的干擾下,功率橋上下橋臂不會同時開通,保證了控制電路工作異常時,功率電路的可靠工作。
(2)多級信號互鎖電路,保證了信號受到不可預(yù)知的功率電干擾或控制電路失控時,仍可有效避免功率管上下橋臂直通,功率橋的工作可靠性。
(3)硬件電路中具備RCD電路構(gòu)造PWM互補(bǔ)控制信號死區(qū),當(dāng)控制電路失控時,仍可保證信號的正確性。
附圖說明
圖1為本實用新型電路原理圖;
圖2為本實用新型光耦電路圖;
圖3為本實用新型邏輯門電路圖;
圖4為本實用新型MOSFET驅(qū)動電路圖;
圖5為IRS2103S芯片輸入輸出時序圖;
圖6為本實用新型RCD電路圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實例對本實用新型做詳細(xì)說明。
如圖1所示,本實用新型通過光耦電路、邏輯門電路、RCD電路和MOSFET驅(qū)動電路構(gòu)建了具備三級控制信號互鎖且具備死區(qū)功能的MOSFET驅(qū)動電路。其中由光耦電路、邏輯門電路和MOSFET驅(qū)動電路構(gòu)成了三級控制信號互鎖功能,由RCD電路提供死區(qū)功能。圖中PWM1H和PWM1L為控制電路輸出的互補(bǔ)的控制信號,PWM1up和PWM1down為功率橋驅(qū)動信號。
1、信號互鎖電路
(1)光耦電路
光耦電路由兩片光耦電路和其外圍電路構(gòu)成,圖2中光耦芯片選擇TLP115A,但本電路并不限于選擇該種芯片。
TLP115A的1,3管腳之間為二極管,1腳為二極管正極。當(dāng)該二極管正向?qū)〞r,芯片的5管腳輸出為低電平。PWM1H與PWM1L信號為互補(bǔ)信號,即第一時刻,PWM1H為高,PWM1L為低,則OUT1H為低,OUT1L為高;第二時刻PWM1H為低,PWM1L為高,則OUT1H為高,OUT1L為低;而后如此循環(huán),兩個信號不可能同時為高或同時為低,若受到干擾,二者同時為高,或同時為低,則OUT1H和OUT1L均為高,輸出信號無效。
(2)邏輯門電路
邏輯門電路如圖3所示,由一個與非門芯片和一個或門芯片及其外圍電路構(gòu)成。在該電路中,與非門芯片選擇74VHC1G132DFT1,或門選擇74VHC1G32DFT1,但本電路并不限于選擇該種芯片。
當(dāng)該電路工作在正常狀態(tài)時,即OUT1H為低、OUT1L為高時,或OUT1H為高、OUT1L為低,電路輸出分別對應(yīng)為,OUT2H為高、OUT2L為高或OUT2L為低、OUT2L為低。
當(dāng)該電路輸入為非正常狀態(tài)時,即OUT1H、OUT1L同時為高,或OUT1H、OUT1L同時為低,電路輸出分別對應(yīng)為OUT2H為低、OUT2L為高,或OUT2H為低、OUT2L為高。為無效信號。
(3)MOSFET驅(qū)動電路
MOSFET驅(qū)動電路如圖4所示,由IRS2103S芯片何其外圍電路構(gòu)成,但本電路并不限于選擇該種芯片。該芯片的輸入輸出時序圖如圖5所示。
該芯片的2腳對應(yīng)功率橋上橋臂驅(qū)動信號,3腳對應(yīng)下橋臂驅(qū)動信號。即當(dāng)正常工作時,OUT3H和OUT3L同時為高,則功率管上橋臂驅(qū)動信號PWM1up為高,PWM1down為低;當(dāng)OUT3H和OUT3L同時為低時,則功率管上橋臂驅(qū)動信號PWM1up為低,PWM1down為高;
當(dāng)其他狀態(tài)時,PWM1up和PWM1down均不同時為高,保證了上下橋臂不同時導(dǎo)通,避免了橋臂直通造成了功率管損壞。
上述互鎖電路采用三級信號互鎖,使得距離功率電路距離較近,最易受到功率電干擾的電路控制信號得到最有效的互鎖限制,有效的保證了功率管橋臂上下直通的可能,保證了電路的可靠性。
2、RCD電路
RCD電路通過電阻、電容和二極管的組合使用,使得其具備相對于輸入信號,研制輸出信號輸出的功能,通過互補(bǔ)信號的配合,已達(dá)到具有死區(qū)功能的電路。RCD電路如圖6所示。
由邏輯門電路分析可知,當(dāng)OUT2H、OUT2L同時為高時,控制功率管上管開,下管關(guān);當(dāng)OUT2H、OUT2L同時為低時,控制功率管上管關(guān),下管開;
當(dāng)控制功率管上管開,下管關(guān)時,為防止上下管直通,應(yīng)延遲OUT2H的上升沿,OUT2L的上升沿不加延遲,保證下管可靠關(guān)斷時,上管開通。圖中D11阻斷了OUT2H的信號的通過,OUT2H需通過R28和C18組成的RC電路,故其使信號產(chǎn)生了延遲;OUT2L信號直接通過D12,不會產(chǎn)生延遲。
當(dāng)控制功率管上管關(guān),下管開時,為防止上下管直通,應(yīng)延遲下管開通,及延遲OUT3L相對于OUT2L的下降沿。由于D12的關(guān)斷作用,且由于R32和C20的RC電路的作用,OUT3L的電平下降相對于OUT2L有延遲。D11方向相對于D12方向相反,故OUT3H相對于OUT2H無延遲。
根據(jù)以上描述,RCD電路延遲了上管開通和下管開通,具備在控制信號上添加了死區(qū)的功能。死區(qū)時間的大小由R和C的阻值和容值決定。
本發(fā)明未詳細(xì)說明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。