一种开关器件驱动保护电路制造技术

该发明专利技术是一种开关器件驱动保护电路，包括驱动信号和开关状态检测电路和封波电路。驱动信号和开关状态检测电路能够在驱动信号为真且MOS开关管未导通的状态发出故障信号，封波电路可以在故障状态及时封锁PWM波，而在故障清除后缓慢解除封锁，给系统一个延时缓冲时间。该保护电路纯硬件完成，保护功能更迅速、可靠，同时故障信号可以作为控制芯片数字输入，帮助上位机完成算法决策，使系统更加安全和人性化。性化。性化。

【技术实现步骤摘要】
一种开关器件驱动保护电路


[0001]本专利技术涉及电子器件保护
，具体涉及一种开关器件驱动保护电路。

技术介绍

[0002]开关器件多用于桥式结构，包括整流和逆变两大类。其中不论是三相桥式结构、H桥结构还是半桥结构，其中一个桥臂均由两个（组）开关器件组成，分别作为上桥臂和下桥臂承担工作。上下桥臂通过包含死区的PWM信号实现互补导通。因工作性质需要，无论哪种形式的桥，上下桥臂均不可同时导通，否则将造成直流母线电压直通，产生短路，轻则触发保护机制，重则烧毁电路。传统的硬件驱动电路仅通过放大电路，将控制系统产生的数字信号进行电压和功率放大，以满足功率开关器件的通断条件。传统驱动方案以加入死区的方式实现驱动保护，不对功率开关器件的实际开通状态做检测，无法形成闭环，在实际开关器件已损坏的情况下，仍继续对其下达开关指令，轻则导致系统不能发挥正常控制效果，重则导致母线短路烧毁设备，在安全性上无法实现及时的硬件保护需求。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，提供一种开关器件驱动保护电路。
[0004]本专利技术的目的是以下述方式实现的：一种开关器件驱动保护电路，适用于MOSFET、IGBT开关器件，还包括开关器件故障监测电路和封波电路，所述的开关器件故障监测电路包括运算放大器A和运算放大器B，运算放大器A的同向输入端连接MOS开关管的G极，运算放大器A的反向输入端连接通过电阻R79连接电源Vcc，运算放大器B的同向输入端通过二极管D16连接到所述的开关器件MOS开关管的D极，运算放大器B的同向输入端通过电阻R76连接电源Vee，运算放大器B的同向输入端通过电阻R70连接电源Vcc，运算放大器B的反向输入端连接通过电阻R82连接电源Vee，运算放大器A输出端和运算放大器B输出端连接光耦发射极的负极，光耦发射极的正极通过上拉电阻R61连接电源Vcc，光耦接收端的C极连接封波电路的输入端，光耦接收端的E极接地。
[0005]所述的运算放大器A输出端和运算放大器B输出端通过电阻R67连接Vcc,所述的光耦发射极的正极和光耦发射极的负极之间通过电阻R64连接。
[0006]所述的光耦接收端的C极通过电阻R58连接电源Vdd。
[0007]所述的封波电路的输入端连接二极管D22正极，二极管D22负极连接三态输出缓冲器芯片的三态缓冲器输入端，封波电路的输入端通过电阻R89连接电源Vdd，封波电路的输入端通过电阻R96连接二极管D23的正极，D23的负极连接电容C36的正极，电容C36的负极通过电阻R98连接二极管D22的负极，二极管D23负极连接二极管D24的正极，二极管D24的负极连接二极管D22的负极。
[0008]所述的三态输出缓冲器芯片为ALS244C或54LS244芯片。
[0009]所述的运算放大器A和运算放大器B使用LM393芯片。
[0010]所述的电源Vee的电压值为
‑
12V, 电源Vcc的电压为+12V，电源Vdd电压为+5V。
[0011]相对于现有技术，本专利技术能够本专利技术提供了一种开关器件驱动的硬件保护方案，该方案可以同时检测驱动信号和MOS开关管的实际导通状态，并在开关信号为高MOS开关管却不导通的情况下报出驱动故障，并在瞬间完成硬件保护，封锁PWM信号，并在驱动故障恢复后，缓慢解除信号封锁，给系统一个延迟的响应时间。
附图说明
[0012]图1是故障监测电路原理图。
[0013]图2是故障监测电路实际电路图。
[0014]图3是S2开关管故障监测电路原理图。
[0015]图4是三相电路三个桥臂的连接方式。
[0016]图5是封波电路迅速封波原理图。
[0017]图6是封波电路缓慢解除封锁原理图。
[0018]图7是封波电路实际电路图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
[0020]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式，基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]一种开关器件驱动保护电路，包括前端的开关器件MOS开关管的驱动信号和开关器件故障监测电路，后端为封波电路，监测电路负责在开关信号为真且开关器件不导通的情况下报故障，封波电路负责在故障状况下迅速封波而在故障清除后，缓慢解除封锁。
[0023]如图1
‑
2所示的为开关器件故障监测电路的原理图及实际电路图，前端的开关器件MOS开关管的驱动信号采用N沟道增强型的MOS开关管进行驱动，开关器件故障监测电路包括运算放大器A和运算放大器B，此处的运算放大器A和运算放大器B可采用LM393芯片，也可采用国产的航天771研究所的F158替代，运算放大器A工作在比较器模式，运算放大器A的同向输入端连接MOS开关管的G极，作为驱动信号，运算放大器A的负向输入接入开关设备门槛电压（该电压可采用独立电源通过电阻分压产生，一般为8V左右），运算放大器A的反向输入端通过电阻R79连接电源Vcc，Vcc的电压为+12V,同时运算放大器A的反向输入端通过电阻R73连接电源Vee，Vee的电压为
‑
12V,使运算放大器A的反向输入端的电压维持在+8V左右。
[0024]运算放大器B工作在比较器模式，运算放大器B的同向输入端通过二极管D16、二极管D17连接到所述的开关器件MOS开关管的D极，MOS开关管的D极连接到Bat+，同时运算放大
器B的同向输入端通过电阻R76连接电源Vee，运算放大器B的同向输入端通过电阻R70连接Vcc。
[0025]运算放大器B的反向输入端连接通过电阻R82连接电源Vee，运算放大器B的反向输入端连接通过电阻R83连接电源Vcc，使运算放大器B的反向输入端的电压维持在+4V左右，此电压为MOS开关管导通压降。
[0026]运算放大器A输出端和运算放大器B输出端连接光耦发射极的负极，运算放大器A输出端和运算放大器B输出端通过电阻R67连接Vcc,光耦发射极的正极通过上拉电阻R61连接电源Vcc，光耦发射极的正极和光耦发射极的负极之间通过电阻R64连接，光耦接收端的C极通过电阻R58连接电源Vdd，Vdd的电压为+5V，光耦接收端的C极连接封波电路的输入端，光耦接收端的E极接地。
[0027]光耦1脚表示发射极正极，光耦2脚表示发射极的负极，光耦3脚表示接收端的E极，光耦4脚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关器件驱动保护电路，适用于MOSFET、IGBT开关器件，其特征在于：还包括开关器件故障监测电路和封波电路，所述的开关器件故障监测电路包括运算放大器A和运算放大器B，运算放大器A的同向输入端连接MOS开关管的G极，运算放大器A的反向输入端连接通过电阻R79连接电源Vcc，运算放大器B的同向输入端通过二极管D16连接到所述的开关器件MOS开关管的D极，运算放大器B的同向输入端通过电阻R76连接电源Vee，运算放大器B的同向输入端通过电阻R70连接电源Vcc，运算放大器B的反向输入端连接通过电阻R82连接电源Vee，运算放大器A输出端和运算放大器B输出端连接光耦发射极的负极，光耦发射极的正极通过上拉电阻R61连接电源Vcc，光耦接收端的C极连接封波电路的输入端，光耦接收端的E极接地。2.如权利要求1所述的一种开关器件驱动保护电路，其特征在于：所述的运算放大器A输出端和运算放大器B输出端通过电阻R67连接Vcc,所述的光耦发射极的正极和光耦发射极的负极之间通过电阻R64连接。3.如权利要求1所述的一种开关器件驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，王笑非，刘晓辉，熊博，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一三研究所，
类型：发明
国别省市：