桥式场效应管驱动电路及电磁线圈控制器制造技术

本申请属于悬浮控制器技术的领域，涉及一种桥式场效应管驱动电路及电磁线圈控制器，包括电平转换隔离模块、第一场效应管电路、第二场效应管电路和驱动芯片；驱动芯片与第一场效应管电路和第二场效应管电路均电连接；第一场效应管电路和第二场效应管电路连接构成桥式可逆斩波电路；电平转换隔离模块输入端用于连接控制模块，输出端用于连接驱动芯片，用于将控制模块输出的控制信号与桥式可逆斩波电路隔离。本申请具有能减少导通关断的时长，并且一定程度降低导通的功率损耗的效果。

【技术实现步骤摘要】
桥式场效应管驱动电路及电磁线圈控制器
本申请涉及悬浮控制器技术的领域，尤其是涉及一种桥式场效应管驱动电路及电磁线圈控制器。
技术介绍
磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成，尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。磁浮控制是磁浮列车的核心技术，其他子系统必须在稳定悬浮的基础上设计。磁浮控制系统必须在各种条件下保证系统的稳定悬浮，并具有较强的抗干扰能力。由于悬浮系统的复杂性和不确定性，悬浮控制也是磁浮系统的关键技术。电磁悬浮系统是一种吸力悬浮系统，是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互排斥产生悬浮。常导磁悬浮列车工作时，首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁排斥力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起；在启动磁浮列车行驶时，利用高频电磁场在轨道表面产生的涡流来实现列车的悬浮，通过改变高频源的功率使得排斥力与重力相等，即可实现电磁悬浮，一般通过线圈的交变电流频率为5kHz。针对上述中的相关技术，专利技术人认为控制线圈的驱动电路在工作过程中，导通功率损耗较大，且开通关断的时间较长。
技术实现思路
为了能减少开通关断的时长，并且一定程度降低导通的功率损耗，本申请提供了一种桥式场效应管驱动电路及电磁线圈控制器。第一方面，本申请提供的一种桥式场效应管驱动电路，采用如下的技术方案：一种桥式场效应管驱动电路，其特征在于：包括：电平转换隔离模块、第一场效应管电路、第二场效应管电路和驱动芯片；驱动芯片与第一场效应管电路和第二场效应管电路均电连接；第一场效应管电路和第二场效应管电路连接构成桥式可逆斩波电路；电平转换隔离模块输入端用于连接控制模块，输出端用于连接驱动芯片，用于将控制模块输出的控制信号与桥式可逆斩波电路隔离；所述第一场效应管电路包括第一上桥臂驱动电路和第一下桥臂驱动电路，所述第二场效应管电路包括第二上桥臂驱动电路和第二下桥臂驱动电路，所述第一上桥臂驱动电路、第一下桥臂驱动电路、第二上桥臂驱动电路和第二下桥臂驱动电路均包括驱动电路单元；所述驱动电路单元包括场效应管、并联电路、直流电源接线和输出端；所述并联电路的一个支路包括第一电阻器R1，所述并联电路的另一支路包括串联的第二电路器R2和二极管D1，其中第二电路器R2与二极管D1阴极连接；所述并联电路靠近第二电路器R2的一端与驱动芯片连接，所述并联电路靠近二极管D1阳极的一端与场效应管栅极连接，所述直流电源接线连接场效应管漏极，场效应管的源极连接输出端；所述第一下桥臂驱动电路单元中的直流电源线与第一上桥臂驱动电路单元中的场效应管的源极连接；所述第二下桥臂驱动电路单元中的直流电源线与第二上桥臂驱动电路单元中的场效应管的源极连接。通过采用上述技术方案，在控制磁铁线圈导通时，电平隔离转换模块负责控制信号与桥式可逆斩波电路隔离，可采用光电耦合隔离电路，对控制信号电平进行放大；电平隔离转换模块输出正压驱动信号，正压驱动信号经过分别经过第一驱动芯片、第二驱动芯片、第三驱动芯片和第四驱动信号进行放大，第一驱动芯片输出的正压驱动信号经过第一电阻器R1输出至场效应管Q1上管，使场效应管Q1上管导通；电平隔离转换模块输出负压驱动信号时，负压驱动信号经过分别经过第一驱动芯片、第二驱动芯片、第三驱动芯片和第四驱动信号进行放大，第一驱动芯片输出的负压驱动信号经过第二电阻器R2和二极管D1输出至场效应管Q1下管，使场效应管Q1下管关断，由于线圈的交变电流频率为高频，且电路中的第二电阻器R2可相对于第一电阻器R1选用的阻值更小，具有能减少导通关断的时长，并且一定程度降低导通的功率损耗的效果。可选的，所述驱动电路单元还包括第一稳压单元，所述稳压电路两端分别连接在场效管的栅极与源极。通过采用上述技术方案，在场效应管导通或者关断时，第一稳压单元能保护栅极，抑制栅极过电压导致器件失效。可选的，所述驱动电路单元还包括过流检测电路，用于在所述直流电源接线所提供的电流是否超过预设值时向驱动芯片反馈故障信号。通过采用上述技术方案，过流检测电路能对电压模块的电压进行过流检测，防止过电流对驱动芯片造成冲击从而造成驱动芯片的损坏，当检测到过电流时，能触发驱动芯片发送负压驱动信号以关断场效应管。可选的，所述流检测电路包括第一稳压电路和第二稳压电路，所述第一稳压电路包括与第三电阻器R3、负极与第三电阻器R3连接的第二稳压管DZ2和正极与第二稳压管DZ2的正极连接的二极管D2；所述第二压电路包括二极管D3，二极管D3的正极与场效应管的源极连接、负极与驱动芯片连接。通过采用上述技术方案，电源模块上的电源经过二极管、稳压管和电阻形成的稳压电路，对采集出的支路电压进行稳压，使电路能以稳定的频率和电压流至驱动芯片内；基于设定的过流检测值搭建，输出的电流向稳压电路充电，在超过过流检测值时，电容放电电流超过设定值时驱动芯片输出故障信号。可选的，驱动电路单元还包括第一放电电路，所述第一放电电路两端分别连接场效应管栅极和源极。通过采用上述技术方案，在场效应管关断后，场效应管的栅极与源极之间存在栅源压差，通过放电电路能及时降低栅源压差，有效保护场效应管。可选的，所述第一放电电路包括电阻R4，所述电阻R4的两端分别连接场效应管的栅极和源极。通过采用上述技术方案，在关断场效应管时，栅极与源极之间的压差通过电阻R4并且通过接地线进行泄放。可选的，驱动电路单元还包括保护电路，所述保护电路包括并联在二极管D3两端的电容C1。通过采用上述技术方案，电容C1对二极管D3起保护作用。可选的，所述第一下桥臂驱动电路中的D13的阳极以及第二下桥臂驱动电路中的二极管D33的阳极均接地。通过采用上述技术方案，接地具有一定的保护作用，在第一场效应管电路和第二场效应管电路出现故障时，接地电路具有便于对地放电，对整体的驱动电路起保护作用。可选的，所述第一场效应管电路和第二场效应管电路均为碳化硅场效应管或者金属氧化物半导体场效应管。通过采用上述技术方案，碳化硅场效应管和金属氧化物半导体场效应管都可使用，能提高场效应管电路的实用性。第二方面，本申请提供的一种用于高速磁悬浮控制的电磁线圈控制器，采用如下的技术方案：一种悬浮电磁线圈控制器，包括如上述权利要求任一项所述的桥式场效应管驱动电路；所述第一场效管电路的输出端以及第二场效应管的输出端均用于连接电磁线圈的两端。通过采用上述技术方案，在驱动电磁线圈得电时，需要通过直流电源为电磁线圈控制器提供电源信号，电平隔离转换模块用于负责驱动电路的电源转换及隔离，第一驱动芯片、第二驱动芯片、第三驱动芯片和第四驱动芯片输出正压驱动信号时，控制场效应管Q1和场效应管Q2导通，从而控制电磁线圈得电；第一驱动芯片、第二驱动芯片、第三驱动芯片和第四驱动芯片输出负压驱动信号时，控制场效应管Q1和场效应管Q2关断，从而控制电磁线圈断电。综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桥式场效应管驱动电路，其特征在于：包括：电平转换隔离模块、第一场效应管电路、第二场效应管电路和驱动芯片；驱动芯片与第一场效应管电路和第二场效应管电路均电连接；第一场效应管电路和第二场效应管电路连接构成桥式可逆斩波电路；电平转换隔离模块输入端用于连接控制模块，输出端用于连接驱动芯片，用于将控制模块输出的控制信号与桥式可逆斩波电路隔离；/n所述第一场效应管电路包括第一上桥臂驱动电路(1)和第一下桥臂驱动电路(2)，所述第二场效应管电路包括第二上桥臂驱动电路(3)和第二下桥臂驱动电路(4)，所述第一上桥臂驱动电路(1)、第一下桥臂驱动电路(2)、第二上桥臂驱动电路(3)和第二下桥臂驱动电路(4)均包括驱动电路单元；/n所述驱动电路单元包括场效应管、并联电路、直流电源接线和输出端；所述并联电路的一个支路包括第一电阻器R1，所述并联电路的另一支路包括串联的第二电路器R2和二极管D1，其中第二电路器R2与二极管D1阴极连接；所述并联电路靠近第二电路器R2的一端与驱动芯片连接，所述并联电路靠近二极管D1阳极的一端与场效应管栅极连接，所述直流电源接线连接场效应管漏极，场效应管的源极连接输出端；/n所述第一下桥臂驱动电路(2)单元中的直流电源线与第一上桥臂驱动电路(1)单元中的场效应管的源极连接；所述第二下桥臂驱动电路(4)单元中的直流电源线与第二上桥臂驱动电路(3)单元中的场效应管的源极连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种桥式场效应管驱动电路，其特征在于：包括：电平转换隔离模块、第一场效应管电路、第二场效应管电路和驱动芯片；驱动芯片与第一场效应管电路和第二场效应管电路均电连接；第一场效应管电路和第二场效应管电路连接构成桥式可逆斩波电路；电平转换隔离模块输入端用于连接控制模块，输出端用于连接驱动芯片，用于将控制模块输出的控制信号与桥式可逆斩波电路隔离；
所述第一场效应管电路包括第一上桥臂驱动电路(1)和第一下桥臂驱动电路(2)，所述第二场效应管电路包括第二上桥臂驱动电路(3)和第二下桥臂驱动电路(4)，所述第一上桥臂驱动电路(1)、第一下桥臂驱动电路(2)、第二上桥臂驱动电路(3)和第二下桥臂驱动电路(4)均包括驱动电路单元；
所述驱动电路单元包括场效应管、并联电路、直流电源接线和输出端；所述并联电路的一个支路包括第一电阻器R1，所述并联电路的另一支路包括串联的第二电路器R2和二极管D1，其中第二电路器R2与二极管D1阴极连接；所述并联电路靠近第二电路器R2的一端与驱动芯片连接，所述并联电路靠近二极管D1阳极的一端与场效应管栅极连接，所述直流电源接线连接场效应管漏极，场效应管的源极连接输出端；
所述第一下桥臂驱动电路(2)单元中的直流电源线与第一上桥臂驱动电路(1)单元中的场效应管的源极连接；所述第二下桥臂驱动电路(4)单元中的直流电源线与第二上桥臂驱动电路(3)单元中的场效应管的源极连接。


2.根据权利要求1所述的一种桥式场效应管驱动电路，其特征在于：所述驱动电路单元还包括第一稳压单元，所述稳压电路两端分别连接在场效管的栅极与源极。


3.根据权利要求1所述的一种桥式场效应管驱动电路，其特征在于：所述驱动电路单元还包括过流检测电路，用于在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文武，黎科，刘恒坤，年佳，
申请(专利权)人：湖南凌翔磁浮科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43