一种桥式驱动电路控制方向换向防短路死区电路制造技术

本发明专利技术涉及一种桥式驱动电路控制方向换向防短路死区电路，属于电机驱动技术领域，解决换向时桥臂短路问题，电路包括死区时间设置模块、换向检测模块和PWM输出模块；死区时间设置模块用于对输入的控制方向信号进行死区时间延时，输出延时控制方向信号；换向检测模块用于对所述控制方向信号和延时控制方向信号的逻辑电平进行比较，输出换向标志信号；PWM输出模块用于判断换向标志信号是否有效，有效，则在死区时间内封锁PWM输出信号；无效，则将PWM信号正常输出。本发明专利技术产生控制方向换向死区，防止同一桥臂上下开关管交替开通关断时发生短路故障，并且具有死区时间精确可调，电路实现简单、可靠性高、价格低廉及体积较小的优点。

A Bridge Drive Circuit Controlling Direction Commutation and Anti-Short Circuit Dead Zone Circuit

【技术实现步骤摘要】
一种桥式驱动电路控制方向换向防短路死区电路
本专利技术涉及于电机驱动
，尤其是一种桥式驱动电路控制方向换向防短路死区电路。
技术介绍
全桥式驱动器可以实现正反向驱动控制，在电机控制、主动磁悬浮控制等领域广泛应用。常见的全桥式驱动电路有H桥驱动电路、三相全桥驱动电路等。在控制方向反向时，全桥式驱动电路的上下桥臂需要进行开通、关断转换，如果开通、关断的时间控制不好，存在上下桥臂短路的风险。尤其对于关断速度慢及关断电流拖尾现象严重的开关器件，为了防止桥臂短路“共短”烧毁驱动器，驱动电路防短路设计尤为重要。现有的死区产生方法主要有程序延时法和充放电回路电阻差异法。其中，程序延时法依靠程序编程计数实现，需要有处理器及外围硬件支持，如DSP、ARM、单片机及可编程逻辑门阵列等，系统复杂，高质量等级的处理器芯片价格昂贵。充放电回路电阻差异法在充电回路和放电回路采用不同的限流电阻，使开通时间和关断时间产生差异，达到快关慢开的效果，以此产生死区。充放电回路电阻差异法每路开关器件的驱动电路均需增加死区功能电路，占用空间较大，且死区时间设置不精确。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种桥式驱动电路控制方向换向防短路死区电路，产生控制方向换向死区，防止桥臂短路“共短”烧毁驱动器。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种桥式驱动电路控制方向换向防短路死区电路，包括死区时间设置模块、换向检测模块和PWM输出模块；所述死区时间设置模块，用于对输入的控制方向信号DIR_IN进行整形和死区时间延时，并与输入的参考电平V_REF进行比较，输出延时控制方向信号DIR_O；所述换向检测模块，用于对所述控制方向信号DIR_IN和延时控制方向信号DIR_O的逻辑电平进行比较，输出换向标志信号PWM_EN；所述PWM输出模块，用于判断换向标志信号PWM_EN是否有效，有效，则在死区时间内封锁PWM输出信号；无效，则将PWM信号正常输出。进一步地，还包括参考电平设置模块，所述参考电平设置模块用于产生参考电平V_REF；所述参考电平V_REF与所述死区时间设置模块、换向检测模块和PWM输出模块中采用的逻辑门电路相匹配；参考电平V_REF＝(Vhigh+Vlow)/2；式中Vhigh为所述逻辑门电路的逻辑高电平电压值；Vlow为所述逻辑门电路的逻辑低电平电压值。进一步地，所述参考电平设置模块包括基准电压芯片U2和参考电平调理电路；所述基准电压芯片U2，用于输出电压基准源V_x；所述参考电平调理电路，用于对输出的所述电压基准源V_x进行电压比例调理后，输出参考电平V_REF。进一步地，所述参考电平调理电路包括两级串联的比例电路；其中，第一比例电路包括运放U1A、电阻R1和R2；第二比例电路包括运放U1B、R3和R4；两级比例电路输出的参考电平V_REF＝(R1*R4*V_x)/(R2*R3)；通过调整电阻R1、R2、R3和R4的电阻值，得到与所采用的逻辑门电路相匹配的参考电平V_REF。进一步地，死区时间设置模块包括整形电路、延时电路、比较输出电路；所述整形电路，用于对输入的控制方向信号DIR_IN进行整形；所述延时电路，用于对整形后的控制方向信号DIR_IN进行固定延时后输出到所述比较输出电路，所述固定延时的时长为死区时间；所述比较输出电路，用于将固定延时后的方向控制信号DIR_IN与参考电平V_REF进行比较，输出边沿跳变陡峭的延时控制方向信号DIR_O。进一步地，所述延时电路为RC延时电路，延时时间为T＝a×R×C；所述a为死区时间参数，R为延时电路中的充放电限流电阻的电阻值，C为延时电路中的充放电储能电容的电容值。进一步地，若驱动电路PWM高电平使能有效，当输入换向检测模块的控制方向信号DIR_IN和延时控制方向信号DIR_O的逻辑电平相同时，换向检测模块输出的PWM_EN为逻辑高电平；当控制方向信号DIR_IN和延时控制方向信号DIR_O的逻辑电平相异时，输出PWM_EN为逻辑低电平。进一步地，当输入PWM输出模块的所述换向标志信号PWM_EN为高电平时，则判断为非死区时间，将输入的PWM输入信号PWM_IN输出到驱动电路使驱动电路的开关管导通；当所述换向标志信号PWM_EN为低电平时，则判断为死区时间，所述PWM输出模块输出低电平到驱动电路使驱动电路的开关管截止。进一步地，若驱动电路PWM低电平使能有效，当输入所述换向检测模块的控制方向信号DIR_IN和延时控制方向信号DIR_O的逻辑电平相异时，输出的PWM_EN为逻辑高电平；当控制方向信号DIR_IN和延时控制方向信号DIR_O的逻辑电平相同时，输出PWM_EN为逻辑低电平。进一步地，当输入PWM输出模块的所述换向标志信号PWM_EN为低电平时，则判断为非死区时间，将输入的PWM输入信号PWM_IN输出到驱动电路使驱动电路的开关管导通；当所述换向标志信号PWM_EN为高电平时，则判断为死区时间，所述PWM输出模块输出高电平到驱动电路使驱动电路的开关管截止。本专利技术有益效果如下：本专利技术通过检测方向控制信号的换向时刻，在一定时间内封锁PWM控制信号，以此产生控制方向换向死区，防止同一桥臂上下开关管交替开通关断时发生短路故障。本专利技术由基本的逻辑门、比较器、参考电平及电阻电容等低价值硬件电路实现，可靠性高、价格低廉，死区时间精确可调，且仅需在控制方向信号端增加一路本功能电路即可，占用体积较小。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本实施例中的桥式驱动电路控制方向换向防短路死区电路结构框图；图2为本实施例中的参考电平设置模块原理图；图3为本实施例中的死区时间设置模块原理图；图4为本实施例中的控制方向换向检测模块和PWM输出模块实现方式一原理图；图5为本实施例中的控制方向换向检测模块和PWM输出模块实现方式二原理图；图6为本实施例中的信号接口模块的信号输入接口原理图；图7为本实施例中的信号接口模块的信号输出接口原理图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理。本实施例公开了一种桥式驱动电路控制方向换向防短路死区电路，如图1所述，包括死区时间设置模块2、换向检测模块3和PWM输出模块4；所述死区时间设置模块2，用于对输入的控制方向信号DIR_IN进行整形和死区时间延时，并与输入的参考电平V_REF进行比较，输出延时控制方向信号DIR_O；需要说明的是，所述控制方向信号DIR_IN为外部输入信号，用于控制电机的旋转方向。所述换向检测模块3，用于对所述控制方向信号DIR_IN和延时控制方向信号DIR_O的逻辑电平进行比较，输出换向标志信号PWM_EN；所述PWM输出模块4，用于判断换向标志信号PWM_EN是否有效，有效，则在死区时间内封锁PWM输出信号；无效，则PWM信号正常输出。还包括参考电平设置模块1，所述参考电平设置模块1用于产生参考电平V_REF；所述参考电平V_REF与所述死区时间设置模块、换向检测模块和PWM输出模块中采用的逻辑门电路相匹配；参考电平V_REF＝(Vhigh+Vlow)/2；式中Vhigh为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桥式驱动电路控制方向换向防短路死区电路，其特征在于，包括死区时间设置模块、换向检测模块和PWM输出模块；所述死区时间设置模块，用于对输入的控制方向信号DIR_IN进行整形和死区时间延时，并与输入的参考电平V_REF进行比较，输出延时控制方向信号DIR_O；所述换向检测模块，用于对所述控制方向信号DIR_IN和延时控制方向信号DIR_O的逻辑电平进行比较，输出换向标志信号PWM_EN；所述PWM输出模块，用于判断换向标志信号PWM_EN是否有效，有效，则在死区时间内封锁PWM输出信号；无效，则将PWM信号正常输出。

【技术特征摘要】
1.一种桥式驱动电路控制方向换向防短路死区电路，其特征在于，包括死区时间设置模块、换向检测模块和PWM输出模块；所述死区时间设置模块，用于对输入的控制方向信号DIR_IN进行整形和死区时间延时，并与输入的参考电平V_REF进行比较，输出延时控制方向信号DIR_O；所述换向检测模块，用于对所述控制方向信号DIR_IN和延时控制方向信号DIR_O的逻辑电平进行比较，输出换向标志信号PWM_EN；所述PWM输出模块，用于判断换向标志信号PWM_EN是否有效，有效，则在死区时间内封锁PWM输出信号；无效，则将PWM信号正常输出。2.根据权利要求1所述的换向防短路死区电路，其特征在于，还包括参考电平设置模块，所述参考电平设置模块用于产生参考电平V_REF；所述参考电平V_REF与所述死区时间设置模块、换向检测模块和PWM输出模块中采用的逻辑门电路相匹配；参考电平V_REF＝(Vhigh+Vlow)/2；式中Vhigh为所述逻辑门电路的逻辑高电平电压值；Vlow为所述逻辑门电路的逻辑低电平电压值。3.根据权利要求2所述的换向防短路死区电路，其特征在于，所述参考电平设置模块包括基准电压芯片U2和参考电平调理电路；所述基准电压芯片U2，用于输出电压基准源V_x；所述参考电平调理电路，用于对输出的所述电压基准源V_x进行电压比例调理后，输出参考电平V_REF。4.根据权利要求3所述的换向防短路死区电路，其特征在于，所述参考电平调理电路包括两级串联的比例电路；其中，第一比例电路包括运放U1A、电阻R1和R2；第二比例电路包括运放U1B、R3和R4；两级比例电路输出的参考电平V_REF＝(R1*R4*V_x)/(R2*R3)；通过调整电阻R1、R2、R3和R4的电阻值，得到与所采用的逻辑门电路相匹配的参考电平V_REF。5.根据权利要求1-4任一所述的换向防短路死区电路，其特征在于，死区时间设置模块包括整形电路、延时电路、比较输出电路；所述整形电路，用于对输入的控制方向信号DIR_IN进行整形；所述延时电路，用于对整形后的控制方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，余东东，匡晓霖，马俊，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11