一種模式控制驅動自鎖保護電路的制作方法
【專利摘要】一種模式控制驅動自鎖保護電路，包括A橋電路和B橋電路；包括一個以上延時選擇模塊、隔離耦合電路和選擇器U5A；一個以上所述延時選擇模塊并聯后一端通過所述隔離耦合電路分別與所述A橋電路和B橋電路電連接，另一端與所述選擇器U5A的2號引腳連接；所述選擇器U5A的1號引腳分別通過所述隔離耦合電路與所述A橋電路和B橋電路電連接；所述延時選擇模塊包括模式選擇控制開關Q和延時電路，所述模式選擇控制開關Q的輸出端與所述延時電路的輸入端連接。允許上下橋臂驅動存在一定的互通時間，只要互通時間低于設定范圍即不觸發保護；驅動時間可根據使用的需要進行相應的設置，且調整簡單方便。
【專利說明】
一種模式控制驅動自鎖保護電路
技術領域
[0001 ]本發明涉及自鎖保護電路領域，特別是一種模式控制驅動自鎖保護電路。
【背景技術】
[0002]IGBT半橋電路在現代電子產品應用中非常廣泛，半橋在電路的使用中主要有兩種情況，一種不允許上下橋臂互通，一種允許上下橋臂在一定時間內互通；而隨著應用的推廣，如果在使用中出現不符合設計要求的橋臂互通現象，就會導致電路損壞造成嚴重后果。同時，市面上現有類似防止驅動互鎖的保護電路，只能單純的防止驅動互通，保護及應用不全面，因此此類保護電路不能完全適合所有半橋的不同工作狀態，不能允許橋臂存在一定時間的互通，具有一定的局限性。

【發明內容】

[0003]針對上述缺陷，本發明的目的在于提出一種可防止驅動過長時間互通，并根據橋臂所處的工作模式，進行延時時間調整的自鎖保護電路，并且具備隔離效果，應用范圍更廣且更方便。
[0004]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0005]—種模式控制驅動自鎖保護電路，包括A橋電路和B橋電路;包括一個以上延時選擇模塊、隔離耦合電路和選擇器U5A;
[0006]—個以上所述延時選擇模塊并聯后一端通過所述隔離耦合電路分別與所述A橋電路和B橋電路的輸入端電連接，另一端與所述選擇器U5A的2號引腳連接;所述選擇器U5A的I號引腳分別通過所述隔離耦合電路與所述A橋電路和B橋電路的輸出端電連接；
[0007]所述延時選擇模塊包括模式選擇控制開關Q和延時電路，所述模式選擇控制開關Q的輸出端與所述延時電路的輸入端連接；
[0008]所述延時電路包括電阻R、二極管D和電容C，所述電阻R的一端與二極管D的陽極端連接，所述電阻R的另一端與所述模式選擇控制開關Q的輸出端連接;所述電容C的一端接于所述電阻R和電容C的中間，所述電容C的另一端為接地端，所述二極管D的陽極端與所述選擇器U5A的2號引腳連接。
[0009]優選的，所述模式選擇控制開關Q為三極管，所述三極管的E極與所述電阻R的另一端連接，所述三極管的C極與所述隔離耦合電路連接。
[0010]優選的，所述隔離耦合電路為包括發光二極管和光敏三極管的隔離光耦電路，所述發光二極管為所述光敏三極管的導通提供光信號；
[0011]所述選擇器U5A的2號引腳一側，兩所述發光二極管分別正接于所述A橋電路和B橋電路的輸入端，對應所述發光二極管數量的所述光敏三極管串接于所述延時選擇模塊的輸入端；
[0012]所述選擇器U5A的I號引腳一側，兩所述發光二極管同向并聯后陰極端與所述選擇器U5A的I號引腳連接，陽極端與一電壓源VCC連接;與所述發光二極管親合的光敏三極管分別連接在所述A橋電路和B橋電路的輸出端。
[0013]優選的，還包括電阻R3和電阻R4，所述電阻R3和電阻R4串聯后，電阻R3的另一端與一電壓源VCC連接，電阻R4的另一端接地，所述選擇器U5A的3號引腳接于電阻R3和電阻R4之間。
[0014]優選的，還包括電阻R5，所述電阻R5的一端與所述選擇器U5A的I號引腳連接，另一端與一電壓源VCC連接。
[0015]本發明的有益效果:1、允許上下橋臂驅動存在一定的互通時間，只要互通時間低于設定范圍即不觸發保護；
[0016]2、驅動時間可根據使用的需要進行相應的設置，且調整簡單方便；
[0017]3、可通過不同的工作模式，進行驅動延時時間保護的選擇，適用于各種半橋工作模式；
[0018]4、驅動保護隔離，不受驅動使用環境的限制，并可直接使用于IGBT驅動前端，更快捷有效的起保護，而防止前端驅動損壞帶來的不良后果。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的一個實施例的電路結構圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。
[0021]—種模式控制驅動自鎖保護電路，包括A橋電路和B橋電路;包括延時選擇模塊、隔離耦合電路和選擇器U5A;
[0022]—個以上所述延時選擇模塊并聯后一端通過所述隔離耦合電路分別與所述A橋電路和B橋電路的輸入端電連接，另一端與所述選擇器U5A的2號引腳連接;所述選擇器U5A的I號引腳分別通過所述隔離耦合電路與所述A橋電路和B橋電路的輸出端電連接；
[0023]所述延時選擇模塊包括模式選擇控制開關Q和延時電路，所述模式選擇控制開關Q的輸出端與所述延時電路的輸入端連接。
[0024]所述延時電路包括電阻R、二極管D和電容C，所述電阻R的一端與二極管D的陽極端連接，所述電阻R的另一端與所述模式選擇控制開關Q的輸出端連接;所述電容C的一端接于所述電阻R和電容C的中間，所述電容C的另一端為接地端，所述二極管D的陽極端與所述選擇器U5A的2號引腳連接。
[0025]所述模式選擇控制開關Q為三極管，所述三極管的E極與所述電阻R的另一端連接，所述三極管的C極與所述隔離耦合電路連接。
[0026]所述隔離耦合電路為包括發光二極管和光敏三極管的隔離光耦電路，所述發光二極管為所述光敏三極管的導通提供光信號;本實施例中，隔離耦合電路分別為圖1中的隔離光耦Ul、隔離光耦U2、隔離光耦U3和隔離光耦U4。
[0027]所述選擇器U5A的2號引腳一側，兩所述發光二極管分別正接于所述A橋電路和B橋電路的輸入端，對應所述發光二極管數量的所述光敏三極管串接于所述延時選擇模塊的輸入端；
[0028]所述選擇器U5A的I號引腳一側，兩所述發光二極管同向并聯后陰極端與所述選擇器U5A的I號引腳連接，陽極端與一電壓源VCC連接;與所述發光二極管親合的光敏三極管分別連接在所述A橋電路和B橋電路的輸出端。
[0029]還包括電阻R3和電阻R4，所述電阻R3和電阻R4串聯后，電阻R3的另一端與一電壓源VCC連接，電阻R4的另一端接地，所述選擇器U5A的3號引腳接于電阻R3和電阻R4之間。
[0030]還包括電阻R5，所述電阻R5的一端與所述選擇器U5A的I號引腳連接，另一端與一電壓源VCC連接。
[0031]如圖1所示，當原邊PWMA信號為高電平時，隔離光耦Ul的發光二極管被正向導通，同時導通隔離光耦Ul的副邊(光敏三極管邊)；當原邊PWMB信號為高電平時，隔離光耦U2的發光二極管被正向導通，同時導通隔離光耦U2的副邊。
[0032]三極管Ql和三極管Q2為模式選擇控制開關，由于不會存在兩種工作模式一起工作，因此三極管Ql和三極管Q2的驅動信號M0DEL_A和M0DEL_B不會同時為高，為選通信號。
[0033]電阻Rl和電容Cl以及R2和C2組成兩組不同的延時時間，通過調節Rl和Cl的大小，可調整控制PWM存在共通的延時時間;Dl和D2為反向截至二極管，防止不同模式下的延時時間被相互影響；
[0034]延時選擇模塊將產生的信號送給比較器U5A的2腳，并與比較器U5A上3腳的參考電平信號進行比較，從而控制比較器U5A上I腳的輸出電平狀態;U3和U4為驅動拉低光耦，當比較器U5A上I腳輸出低電平時，驅動拉低光耦U3和驅動拉低光耦U4輸出低電平，因此可將驅動信號給拉低，讓IGBT關斷。
[0035]具體工作時，
[0036](I )、如果只有PffMA或者PffMB中任一一個為高電平時，隔離光耦Ul只有一個會被導通，此時不管三極管Ql和Q2是否有模式驅動信號，選擇器U5A上2腳的輸入都為低電平(定義2腳電平為V2)，低于3腳上的電平(定義3腳電平為V3)，而
[0037]V3 = VCC*R3/(R3+R4)；
[0038]因此選擇器U5A上I腳為上拉VCC高電平信號(定義I腳電平為VI)，V1= VCC，驅動拉低光親U3和驅動拉低光親U4不會被導通，驅動拉低光親U3和驅動拉低光親U4副邊的輸出電平隨電路正常電平信號，因此不會影響半橋驅動的正常工作；
[0039](2)如果PWMA或者P麗B同時出現高電平驅動，隔離光耦Ul和隔離光耦U2被導通，VCC通過隔離光耦Ul和隔離光耦U2的副邊連通到三極管Ql和三極管Q2的C極，取隔離光耦副邊的導通壓降Vu，此時，Vc = VCC-2VU，此時分兩種情況:
[0040]a)如果三極管Ql的驅動信號M0DEL_A為高，三極管Q2的驅動信號M0DEL_B為低，那么“延時選擇模塊A”起作用，VCC通過隔離光耦Ul和隔離光耦U2，以及三極管Ql的C極、E極給電阻Rl和電容Cl供電，通過電阻Rl和電容Cl形成電壓上升時間常數，設計時間Ta后達到電平Vta，在此之間，V2 = Vta-VdI，VdI為反向截至二極管Dl正向上的電壓值；
[0041 ] 假設此時V2 = V3 = VCC*R3/(R3+R4)為臨界點，因此PffMA和PffMB在共通時間大于Ta時，比較器U5A輸出電平將被置低，使得驅動拉低光親U3和驅動拉低光親U4導通，將驅動拉低光耦U3和驅動拉低光耦U4的副邊輸出拉低，以此來關閉驅動，驅動所控制的IGBT不工作，從而起到保護作用；如果PWMA和PffMB的共通時間小于Ta，V2將在達到V3電平之前停止電壓上升，因此選擇器U5A的輸出還是為高，驅動拉低光耦U3和驅動拉低光耦U4也不會被導通，同時也就不會被驅動拉低，IGBT在設定允許的共同時間Ta內繼續保持正常驅動工作。
[0042]b)如果三極管Q2的驅動信號M0DEL_B為高，三極管Ql的驅動信號M0DEL_A為低，那么“延時選擇模塊A”起作用，VCC通過隔離光耦Ul和隔離光耦U2，以及三極管Q2的C極、E極給電阻R2和電容C2供電，通過電阻R2和電容C2形成的電壓上升時間常數，設計時間Tb后達到電平Vtb，在此之間，V2 = Vtb-Vd2，Vd2為反向截至二極管D2正向上的電壓值；
[0043]假設此時V2 = V3 = VCC*R3/(R3+R4)為臨界點，因此PffMA和PffMB在共通時間大于Tb時，比較器U5A輸出電平將被置低，使得驅動拉低光親U3和驅動拉低光親U4導通，將驅動拉低光耦U3和驅動拉低光耦U4的副邊輸出拉低，以此來關閉驅動，驅動所控制的IGBT不工作，從而起到保護作用；如果PWMA和PffMB的共通時間小于Tb，V2將在達到V3電平之前停止電壓上升，因此選擇器U5A的輸出還是為高，驅動拉低光耦U3和驅動拉低光耦U4也不會被導通，同時也就不會被驅動拉低，IGBT在設定允許的共同時間Tb內繼續保持正常驅動工作。
[0044]從以上電路工作狀態分析可看出，經過模式信號M0DEL_A和M0DEL_B的選擇，可使驅動PWMA和PWMB分別存在小于Ta和Tb的共同導通時間，且通過電阻Rl和電容Cl、電阻R2和電容C2的不同值選擇，可調整Ta和Tb延長時間的長短。如果不需要延遲時間，可將電阻短路，并取消對應的電容的使用;如果PWMA和PffMB—旦出現共同高壓時，最終驅動將會立即被拉低，從而起保護作用。
[0045]同時，如果有多路PWM需要防止共通，可參照“延時電路部分”，增加“延時電路C”“延時電路D”等，實現多路PWM延時共通自鎖電路。另外，采用電阻Rl和電容Cl組成的延時電路精度不高，可更換精度更高的延時器來來達到所需目的，而這樣等同替換和增加的方案，均落入本發明的保護范圍內。
[0046]通過以上工作狀態的說明，可以看出本發明具備:I)延時時間可根據需求進行調整;2)可根據不同工作模式選擇延時時間進行保護;3)允許PWMA和PffMB的共通，只要設定好延時時間，即使對部分架構允許上下橋臂互通的電路也能起到的有效;4)輸入輸出光耦隔離，可以根據需求更容易安排此電路的位置，不受驅動限制。
[0047]以上結合具體實施例描述了本發明的技術原理。這些描述只是為了解釋本發明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發明保護范圍的限制。基于此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到本發明的其它【具體實施方式】，這些方式都將落入本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種模式控制驅動自鎖保護電路，包括A橋電路和B橋電路，其特征在于:包括延時選擇模塊、隔離耦合電路和選擇器U5A; 一個以上所述延時選擇模塊并聯后一端通過所述隔離耦合電路分別與所述A橋電路和B橋電路的輸入端電連接，另一端與所述選擇器U5A的2號引腳連接;所述選擇器U5A的I號引腳分別通過所述隔離耦合電路與所述A橋電路和B橋電路的輸出端電連接； 所述延時選擇模塊包括模式選擇控制開關Q和延時電路，所述模式選擇控制開關Q的輸出端與所述延時電路的輸入端連接； 所述延時電路包括電阻R、二極管D和電容C，所述電阻R的一端與二極管D的陽極端連接，所述電阻R的另一端與所述模式選擇控制開關Q的輸出端連接;所述電容C的一端接于所述電阻R和電容C的中間，所述電容C的另一端為接地端，所述二極管D的陽極端與所述選擇器U5A的2號引腳連接。2.根據權利要求1所述的一種模式控制驅動自鎖保護電路，其特征在于:所述模式選擇控制開關Q為三極管，所述三極管的E極與所述電阻R的另一端連接，所述三極管的C極與所述隔離耦合電路連接。3.根據權利要求1所述的一種模式控制驅動自鎖保護電路，其特征在于:所述隔離耦合電路為包括發光二極管和光敏三極管的隔離光耦電路，所述發光二極管為所述光敏三極管的導通提供光信號； 所述選擇器U5A的2號引腳一側，兩所述發光二極管分別正接于所述A橋電路和B橋電路的輸入端，對應所述發光二極管數量的所述光敏三極管串接于所述延時選擇模塊的輸入端； 所述選擇器U5A的I號引腳一側，兩所述發光二極管同向并聯后陰極端與所述選擇器U5A的I號引腳連接，陽極端與一電壓源VCC連接;與所述發光二極管親合的光敏三極管分別連接在所述A橋電路和B橋電路的輸出端。4.根據權利要求1或3所述的一種模式控制驅動自鎖保護電路，其特征在于:還包括電阻R3和電阻R4，所述電阻R3和電阻R4串聯后，電阻R3的另一端與一電壓源VCC連接，電阻R4的另一端接地，所述選擇器U5A的3號引腳接于電阻R3和電阻R4之間。5.根據權利要求3所述的一種模式控制驅動自鎖保護電路，其特征在于:還包括電阻R5，所述電阻R5的一端與所述選擇器U5A的I號引腳連接，另一端與一電壓源VCC連接。
【文檔編號】H02M1/08GK105871185SQ201610264704
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月25日
【發明人】古元, 林為, 謝銳宏, 封寧波, 白維, 尹曉娟, 聶文強, 李靜靜, 向延釗, 丁鑄
【申請人】佛山市新光宏銳電源設備有限公司