一种pwm信号隔离互锁驱动放大电路及电机控制器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及驱动电路领域，尤其涉及一种PWM信号隔离互锁驱动放大电路。
【背景技术】
[0002] 在电机控制器器领域，MCU发出的PWM(脉冲宽度调制的英文缩写）信号，经 过信号放大、隔离驱动放大电路等后，驱动功率器件（IGBT-InsulatedGateBipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管或M0SFET-金属-氧化层半导体场效晶体管）组成的三 相驱动桥，PWM信号电路一般都有硬件互锁电路，以保证同一驱动桥壁的上下信号绝不允许 同时有效（如高电平），以绝对保证IGBT三相桥臂的任意一个桥壁的上下IGBT管子绝对不 允许同时导通，否则IGBT上下管子将会直接导通，把三相全桥上面的动力电源直接导通， 导致最严重的后果，如短路、控制器爆炸。
[0003]目前，现有电机控制器PWM信号硬件互锁电路领域，一般有如下三种方式：
[0004] (l)MCU(核心控制单元）发出的PWM控制波形，本身就在MCU内部带有硬件互锁功 能，其具体的设置就靠软件在最初的时候烧录进MCU芯片。
[0005] (2)PWM硬件信号提到上面增加电路，采用逻辑门阵电路实现硬件互锁电路功能， 该电路主要由普通的逻辑门芯片（如二输入与非门，74HC00)、斯密特整形器（如⑶40106) 组成。
[0006] (3)通过PWM的的驱动1C内部实现，如驱动核或者驱动芯片内部实现输入信号的 互锁功能。
[0007] 其中，第二种方案中，如果需要MCU的PWM信号和驱动电路隔离，就需要增加光电 耦合器件进行隔离，或者采用驱动电路进行隔离，两种都需要增加硬件才能实现，增加了硬 件的成本。
【发明内容】
[0008] 为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种PWM信号隔离互锁驱动放大电 路。
[0009] 本发明包括三相结构相同的桥臂电路，其中，每条桥臂电路包括上下二桥驱动电 路，所述驱动电路包括第一驱动电路：用于驱动光电耦合器件，光电耦合器件：用于PWM信 号的隔离互锁，第二驱动电路：用于驱动后级驱动放大电路，所述第一驱动电路与所述光电 耦合器件的输入端相连，所述第二驱动电路与所述光电耦合器件的输出端Vout相连。
[0010] 本发明作进一步改进，在上桥驱动电路中，PWM上桥信号通过所述第一驱动电路与 所述光电耦合器件的输入端INH相连，所述PWM下桥信号通过所述第一驱动电路与所述光 电耦合器件的输入端INL相连；在下桥驱动电路中，PWM下桥信号通过所述第一驱动电路与 所述光电耦合器件的输入端INH相连，所述PWM上桥信号通过所述第一驱动电路与所述光 电親合器件的输入端INL相连。
[0011] 本发明作进一步改进，所述第一驱动电路包括电阻RI、电容CI、电阻R2和电容C2， 所述电阻RI和电容CI组成RC滤波电路，与所述光电耦合器件的输入端INH相连，所述电 阻R2和电容C2组成RC滤波电路，与所述光电耦合器件的输入端INL相连。
[0012] 本发明作进一步改进，所述第二驱动电路包括电阻R3和电容C3,所述电阻R3和所 述电容C3并联。
[0013] 本发明还提供了一种含上述PWM信号隔离互锁驱动放大电路的电机控制器，还包 括MCU系统、控制回路、驱动回路和主回路，所述MCU系统输出PWM信号，所述控制回路用于 对PWM信号的传输进行控制，所述驱动回路用于驱动电机，所述主回路控制电机的运转。
[0014] 本发明作进一步改进，所述控制回路包含电源控制电路，信号输入接口电路和CAN 通讯电路。
[0015] 本发明作进一步改进，所述驱动回路包含驱动放大电路和开关电源电路。
[0016] 本发明作进一步改进，所述驱动放大电路包括A相驱动放大电路、B相驱动放大电 路和C相驱动放大电路。
[0017] 本发明作进一步改进，所述主回路包含IGBT逆变桥、储能吸收电容、叠层母排和 结构件。
[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用现有的元器件，巧妙可靠的实现了PWM信号的隔离功能、一个桥壁通道上下信号互锁功能，安全可靠，简单实用，大大节约了硬 件成本。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明PWM信号隔离互锁驱动放大电路结构示意图；
[0020] 图2为本发明第一驱动电路结构图；
[0021] 图3为本发明第二驱动电路结构图；
[0022] 图4为本发明电机控制器结构示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0024] 如图1所示，本发明包括ABC三相结构相同的桥臂电路，其中，每条桥臂电路包括 上下二桥驱动电路，所述驱动电路包括第一驱动电路：用于驱动光电耦合器件，光电耦合器 件：用于PWM信号的隔离互锁，第二驱动电路：用于驱动后级驱动放大电路，所述第一驱动 电路与所述光电親合器件的输入端相连，所述第二驱动电路与所述光电親合器件的输出端 Vout相连。
[0025] 在上桥驱动电路中，PWM上桥信号PWM1、PWM3、PWM5通过所述第一驱动电路与所述 光电耦合器件的输入端INH相连，所述PWM下桥信号PWM2、PWM4、PWM6通过所述第一驱动电 路与所述光电耦合器件的输入端INL相连；在下桥驱动电路中，PWM下桥信号PWM2、PWM4、 PWM6通过所述第一驱动电路与所述光电耦合器件的输入端INH相连，所述PWM上桥信号 PWM1、PWM3、PWM5通过所述第一驱动电路与所述光电耦合器件的输入端INL相连。
[0026] 经过本发明电路，输出A相上桥输出驱动信号、A相下桥输出驱动信号、B相上桥输 出驱动信号、B相下桥输出驱动信号、C相上桥输出驱动信号、C相下桥输出驱动信号，实现 了PWM信号的隔离功能、同一桥壁上下PWM信号的互锁功能和PWM信号放大驱动功能。
[0027]如图2所示，所述第一驱动电路包括电阻RI、电容Cl、电阻R2和电容C2,所述电 阻RI和电容CI组成RC滤波电路，与所述光电耦合器件的输入端INH相连，所述电阻R2 和电容C2组成RC滤波电路，与所述光电耦合器件的输入端INL相连。第一驱动电路主要 由PWM信号的阻容器件、放大电路等组成，因为MCU给出的PWM信号，一般不建议直接去驱 动光电親合器件。
[0028] 如图3所示，所述第二驱动电路包括电阻R3和电容C3,所述电阻R3和所述电容 C3并联。第二驱动电路主要由PWM信号的阻容器件组成，由VCC电源、电阻R3、光电耦合器 件的副边组成串联电路，限制光电耦合器件的副边电流，让其电路工作在正常的范围内。
[0029] 其中Rl、R2和R3均为特定电阻，因为其电阻值必须满足一定的数量要求，才能保 证电路工作在正常的范围内。
[0030] 各功能模块具体功能为：
[0031] 第一驱动电路：把MCU给出的PWM信号，进行放大到足以驱动光电耦合器件的原 边，一般都可以达到4mA以上。
[0032] 光电耦合器件的主要功能就是把PWM信号进行原副边的隔离，并且进行互锁。本 发明的光电耦合器件为普通的高速光电耦合器（如ACPL-480)即可。
[0033] 第二驱动电路：把光电耦合器件输出的信号，再次进行放大或者滤波，使其更好的 驱动后级的驱动放大电路。
[0034] 本发明电路分析如下：
[0035] (1)原边电路：
[0036] PWM1信号，电压为0?VCC(如3. 3V、5V等），经过第一驱动电路的KD级限流电 阻、光电耦合器件的原边器件光电二极管组成限流电路，保证电路回路的电流在合适的范 围内，导通电流Ic一般在1?10mA。
[0037] (2)副边电路：
[0038] 光电耦合器件的原边的光电二极管导通后，其副边的光电耦合器件管子工作在导 通下（导通压降一般在IV左右），经过VCC电源、第二驱动电路电阻R3、光电耦合器件的副 边组成串联电路，限制光电耦合器件的副边电流，让其电路工作在正常的范围内，导通电流 IF 一般在1?10mA。
[0039] I#PIc满足一定的数量关系。
[0040] 上述⑴和⑵实现了光电耦合器件隔离的作用。
[0041] (3)以A相上桥臂为例，其逻辑关系如下：
[0042]
【主权项】
1. 一种PWM信号隔离互锁驱动放大电路，包括三相结构相同的桥臂电路，其中，每条桥 臂电路包括上下二桥驱动电路，其特征在于：所述驱动电路包括第一驱动电路：用于驱动 光电耦合器件，光电耦合器件：用于PWM信号的隔离互锁，第二驱动电路：用于驱动后级驱 动放大电路，所述第一驱动电路与所述光电耦合器件的输入端相连，所述第二驱动电路与 所述光电親合器件的输出端Vout相连。
2. 根据权利要求1所述的一种PWM信号隔离互锁驱动放大电路，其特征在于：在上桥 驱动电路中，PWM上桥信号通过所述第一驱动电路与所述光电耦合器件的输入端INH相连， 所述PWM下桥信号通过所述第一驱动电路与所述光电耦合器件的输入端INL相连；在下桥 驱动电路中，PWM下桥信号通过所述第一驱动电路与所述光电耦合器件的输入端INH相连， 所述PWM上桥信号通过所述第一驱动电路与所述光电耦合器件的输入端INL相连。
3. 根据权利要求1所述的一种PWM信号隔离互锁驱动放大电路，其特征在于：所述第 一驱动电路包括电阻RI、电容CI、电阻R2和电容C2,所述电阻RI和电容CI组成RC滤波电 路，与所述光电耦合器件的输入端INH相连，所述电阻R2和电容C2组成RC滤波电路，与所 述光电親合器件的输入端INL相连。
4. 根据权利要求1所述的一种PWM信号隔离互锁驱动放大电路，其特征在于：所述第 二驱动电路包括电阻R3和电容C3,所述电阻R3和所述电容C3并联。
5. -种含权利要求1-4所述任一项PWM信号隔离互锁驱动放大电路的电机控制器，其 特征在于：还包括MCU系统、控制回路、驱动回路和主回路，所述MCU系统输出PWM信号，所 述控制回路用于对PWM信号的传输进行控制，所述驱动回路用于驱动电机，所述主回路控 制电机的运转。
6. 根据权利要求5所述的电机控制器，其特征在于：所述控制回路包含电源控制电路， 信号输入接口电路和CAN通讯电路。
7. 根据权利要求5所述的电机控制器，其特征在于：所述驱动回路包含驱动放大电路 和开关电源电路。
8. 根据权利要求7所述的电机控制器，其特征在于：所述驱动放大电路包括A相驱动 放大电路、B相驱动放大电路和C相驱动放大电路。
9. 根据权利要求5所述的电机控制器，其特征在于：所述主回路包含IGBT逆变桥、储 能吸收电容、叠层母排和结构件。
【专利摘要】本发明提供一种PWM信号隔离互锁驱动放大电路，属于驱动电路领域。本发明包括三相结构相同的桥臂电路，其中，每条桥臂电路包括上下二桥驱动电路，所述驱动电路包括第一驱动电路：用于驱动光电耦合器件，光电耦合器件：用于PWM信号的隔离互锁，第二驱动电路：用于驱动后级驱动放大电路，所述第一驱动电路与所述光电耦合器件的输入端相连，所述第二驱动电路与所述光电耦合器件的输出端Vout相连。本发明利用现有的元器件，巧妙可靠的实现了PWM信号的隔离功能、一个桥壁通道上下信号互锁功能，安全可靠，简单实用，大大节约了硬件成本。
【IPC分类】H03K7-08
【公开号】CN104579261
【申请号】CN201410849963
【发明人】马先红
【申请人】深圳市航盛电子股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月31日