一種pwm信號隔離互鎖驅動放大電路及電機控制器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及驅動電路領域，尤其涉及一種PWM信號隔離互鎖驅動放大電路。
【背景技術】
[0002] 在電機控制器器領域，MCU發出的PWM(脈沖寬度調制的英文縮寫）信號，經 過信號放大、隔離驅動放大電路等后，驅動功率器件（IGBT-InsulatedGateBipolar Transistor絕緣柵雙極型晶體管或M0SFET-金屬-氧化層半導體場效晶體管）組成的三 相驅動橋，PWM信號電路一般都有硬件互鎖電路，以保證同一驅動橋壁的上下信號絕不允許 同時有效（如高電平），以絕對保證IGBT三相橋臂的任意一個橋壁的上下IGBT管子絕對不 允許同時導通，否則IGBT上下管子將會直接導通，把三相全橋上面的動力電源直接導通， 導致最嚴重的后果，如短路、控制器爆炸。
[0003]目前，現有電機控制器PWM信號硬件互鎖電路領域，一般有如下三種方式：
[0004] (l)MCU(核心控制單元）發出的PWM控制波形，本身就在MCU內部帶有硬件互鎖功 能，其具體的設置就靠軟件在最初的時候燒錄進MCU芯片。
[0005] (2)PWM硬件信號提到上面增加電路，采用邏輯門陣電路實現硬件互鎖電路功能， 該電路主要由普通的邏輯門芯片（如二輸入與非門，74HC00)、斯密特整形器（如⑶40106) 組成。
[0006] (3)通過PWM的的驅動1C內部實現，如驅動核或者驅動芯片內部實現輸入信號的 互鎖功能。
[0007] 其中，第二種方案中，如果需要MCU的PWM信號和驅動電路隔離，就需要增加光電 耦合器件進行隔離，或者采用驅動電路進行隔離，兩種都需要增加硬件才能實現，增加了硬 件的成本。
【發明內容】
[0008] 為解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種PWM信號隔離互鎖驅動放大電 路。
[0009] 本發明包括三相結構相同的橋臂電路，其中，每條橋臂電路包括上下二橋驅動電 路，所述驅動電路包括第一驅動電路：用于驅動光電耦合器件，光電耦合器件：用于PWM信 號的隔離互鎖，第二驅動電路：用于驅動后級驅動放大電路，所述第一驅動電路與所述光電 耦合器件的輸入端相連，所述第二驅動電路與所述光電耦合器件的輸出端Vout相連。
[0010] 本發明作進一步改進，在上橋驅動電路中，PWM上橋信號通過所述第一驅動電路與 所述光電耦合器件的輸入端INH相連，所述PWM下橋信號通過所述第一驅動電路與所述光 電耦合器件的輸入端INL相連；在下橋驅動電路中，PWM下橋信號通過所述第一驅動電路與 所述光電耦合器件的輸入端INH相連，所述PWM上橋信號通過所述第一驅動電路與所述光 電親合器件的輸入端INL相連。
[0011] 本發明作進一步改進，所述第一驅動電路包括電阻RI、電容CI、電阻R2和電容C2， 所述電阻RI和電容CI組成RC濾波電路，與所述光電耦合器件的輸入端INH相連，所述電 阻R2和電容C2組成RC濾波電路，與所述光電耦合器件的輸入端INL相連。
[0012] 本發明作進一步改進，所述第二驅動電路包括電阻R3和電容C3,所述電阻R3和所 述電容C3并聯。
[0013] 本發明還提供了一種含上述PWM信號隔離互鎖驅動放大電路的電機控制器，還包 括MCU系統、控制回路、驅動回路和主回路，所述MCU系統輸出PWM信號，所述控制回路用于 對PWM信號的傳輸進行控制，所述驅動回路用于驅動電機，所述主回路控制電機的運轉。
[0014] 本發明作進一步改進，所述控制回路包含電源控制電路，信號輸入接口電路和CAN 通訊電路。
[0015] 本發明作進一步改進，所述驅動回路包含驅動放大電路和開關電源電路。
[0016] 本發明作進一步改進，所述驅動放大電路包括A相驅動放大電路、B相驅動放大電 路和C相驅動放大電路。
[0017] 本發明作進一步改進，所述主回路包含IGBT逆變橋、儲能吸收電容、疊層母排和 結構件。
[0018] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：利用現有的元器件，巧妙可靠的實現了PWM信號的隔離功能、一個橋壁通道上下信號互鎖功能，安全可靠，簡單實用，大大節約了硬 件成本。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明PWM信號隔離互鎖驅動放大電路結構示意圖；
[0020] 圖2為本發明第一驅動電路結構圖；
[0021] 圖3為本發明第二驅動電路結構圖；
[0022] 圖4為本發明電機控制器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0024] 如圖1所示，本發明包括ABC三相結構相同的橋臂電路，其中，每條橋臂電路包括 上下二橋驅動電路，所述驅動電路包括第一驅動電路：用于驅動光電耦合器件，光電耦合器 件：用于PWM信號的隔離互鎖，第二驅動電路：用于驅動后級驅動放大電路，所述第一驅動 電路與所述光電親合器件的輸入端相連，所述第二驅動電路與所述光電親合器件的輸出端 Vout相連。
[0025] 在上橋驅動電路中，PWM上橋信號PWM1、PWM3、PWM5通過所述第一驅動電路與所述 光電耦合器件的輸入端INH相連，所述PWM下橋信號PWM2、PWM4、PWM6通過所述第一驅動電 路與所述光電耦合器件的輸入端INL相連；在下橋驅動電路中，PWM下橋信號PWM2、PWM4、 PWM6通過所述第一驅動電路與所述光電耦合器件的輸入端INH相連，所述PWM上橋信號 PWM1、PWM3、PWM5通過所述第一驅動電路與所述光電耦合器件的輸入端INL相連。
[0026] 經過本發明電路，輸出A相上橋輸出驅動信號、A相下橋輸出驅動信號、B相上橋輸 出驅動信號、B相下橋輸出驅動信號、C相上橋輸出驅動信號、C相下橋輸出驅動信號，實現 了PWM信號的隔離功能、同一橋壁上下PWM信號的互鎖功能和PWM信號放大驅動功能。
[0027]如圖2所示，所述第一驅動電路包括電阻RI、電容Cl、電阻R2和電容C2,所述電 阻RI和電容CI組成RC濾波電路，與所述光電耦合器件的輸入端INH相連，所述電阻R2 和電容C2組成RC濾波電路，與所述光電耦合器件的輸入端INL相連。第一驅動電路主要 由PWM信號的阻容器件、放大電路等組成，因為MCU給出的PWM信號，一般不建議直接去驅 動光電親合器件。
[0028] 如圖3所示，所述第二驅動電路包括電阻R3和電容C3,所述電阻R3和所述電容 C3并聯。第二驅動電路主要由PWM信號的阻容器件組成，由VCC電源、電阻R3、光電耦合器 件的副邊組成串聯電路，限制光電耦合器件的副邊電流，讓其電路工作在正常的范圍內。
[0029] 其中Rl、R2和R3均為特定電阻，因為其電阻值必須滿足一定的數量要求，才能保 證電路工作在正常的范圍內。
[0030] 各功能模塊具體功能為：
[0031] 第一驅動電路：把MCU給出的PWM信號，進行放大到足以驅動光電耦合器件的原 邊，一般都可以達到4mA以上。
[0032] 光電耦合器件的主要功能就是把PWM信號進行原副邊的隔離，并且進行互鎖。本 發明的光電耦合器件為普通的高速光電耦合器（如ACPL-480)即可。
[0033] 第二驅動電路：把光電耦合器件輸出的信號，再次進行放大或者濾波，使其更好的 驅動后級的驅動放大電路。
[0034] 本發明電路分析如下：
[0035] (1)原邊電路：
[0036] PWM1信號，電壓為0?VCC(如3. 3V、5V等），經過第一驅動電路的KD級限流電 阻、光電耦合器件的原邊器件光電二極管組成限流電路，保證電路回路的電流在合適的范 圍內，導通電流Ic一般在1?10mA。
[0037] (2)副邊電路：
[0038] 光電耦合器件的原邊的光電二極管導通后，其副邊的光電耦合器件管子工作在導 通下（導通壓降一般在IV左右），經過VCC電源、第二驅動電路電阻R3、光電耦合器件的副 邊組成串聯電路，限制光電耦合器件的副邊電流，讓其電路工作在正常的范圍內，導通電流 IF 一般在1?10mA。
[0039] I#PIc滿足一定的數量關系。
[0040] 上述⑴和⑵實現了光電耦合器件隔離的作用。
[0041] (3)以A相上橋臂為例，其邏輯關系如下：
[0042]
【主權項】
1. 一種PWM信號隔離互鎖驅動放大電路，包括三相結構相同的橋臂電路，其中，每條橋 臂電路包括上下二橋驅動電路，其特征在于：所述驅動電路包括第一驅動電路：用于驅動 光電耦合器件，光電耦合器件：用于PWM信號的隔離互鎖，第二驅動電路：用于驅動后級驅 動放大電路，所述第一驅動電路與所述光電耦合器件的輸入端相連，所述第二驅動電路與 所述光電親合器件的輸出端Vout相連。
2. 根據權利要求1所述的一種PWM信號隔離互鎖驅動放大電路，其特征在于：在上橋 驅動電路中，PWM上橋信號通過所述第一驅動電路與所述光電耦合器件的輸入端INH相連， 所述PWM下橋信號通過所述第一驅動電路與所述光電耦合器件的輸入端INL相連；在下橋 驅動電路中，PWM下橋信號通過所述第一驅動電路與所述光電耦合器件的輸入端INH相連， 所述PWM上橋信號通過所述第一驅動電路與所述光電耦合器件的輸入端INL相連。
3. 根據權利要求1所述的一種PWM信號隔離互鎖驅動放大電路，其特征在于：所述第 一驅動電路包括電阻RI、電容CI、電阻R2和電容C2,所述電阻RI和電容CI組成RC濾波電 路，與所述光電耦合器件的輸入端INH相連，所述電阻R2和電容C2組成RC濾波電路，與所 述光電親合器件的輸入端INL相連。
4. 根據權利要求1所述的一種PWM信號隔離互鎖驅動放大電路，其特征在于：所述第 二驅動電路包括電阻R3和電容C3,所述電阻R3和所述電容C3并聯。
5. -種含權利要求1-4所述任一項PWM信號隔離互鎖驅動放大電路的電機控制器，其 特征在于：還包括MCU系統、控制回路、驅動回路和主回路，所述MCU系統輸出PWM信號，所 述控制回路用于對PWM信號的傳輸進行控制，所述驅動回路用于驅動電機，所述主回路控 制電機的運轉。
6. 根據權利要求5所述的電機控制器，其特征在于：所述控制回路包含電源控制電路， 信號輸入接口電路和CAN通訊電路。
7. 根據權利要求5所述的電機控制器，其特征在于：所述驅動回路包含驅動放大電路 和開關電源電路。
8. 根據權利要求7所述的電機控制器，其特征在于：所述驅動放大電路包括A相驅動 放大電路、B相驅動放大電路和C相驅動放大電路。
9. 根據權利要求5所述的電機控制器，其特征在于：所述主回路包含IGBT逆變橋、儲 能吸收電容、疊層母排和結構件。
【專利摘要】本發明提供一種PWM信號隔離互鎖驅動放大電路，屬于驅動電路領域。本發明包括三相結構相同的橋臂電路，其中，每條橋臂電路包括上下二橋驅動電路，所述驅動電路包括第一驅動電路：用于驅動光電耦合器件，光電耦合器件：用于PWM信號的隔離互鎖，第二驅動電路：用于驅動后級驅動放大電路，所述第一驅動電路與所述光電耦合器件的輸入端相連，所述第二驅動電路與所述光電耦合器件的輸出端Vout相連。本發明利用現有的元器件，巧妙可靠的實現了PWM信號的隔離功能、一個橋壁通道上下信號互鎖功能，安全可靠，簡單實用，大大節約了硬件成本。
【IPC分類】H03K7-08
【公開號】CN104579261
【申請號】CN201410849963
【發明人】馬先紅
【申請人】深圳市航盛電子股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月31日