一種具有保護功能的直流無刷電機自舉式驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種具有保護功能的直流無刷電機自舉式驅(qū)動電路，對現(xiàn)有的自舉型MOSFET驅(qū)動電路進行改進，在自舉電容的兩端并聯(lián)一個TVS管，作為吸收電路，對自舉電容過充電時的多余電荷進行泄放。其中在保護電路中還串聯(lián)了一個限流電阻，保護吸收電路的安全。這種方法利用TVS管的快速導通特性以及陡峭的伏安特性來實現(xiàn)對電路的保護功能。這種方法杜絕了絕大多數(shù)的閉鎖情況，增加了驅(qū)動電路的安全性，從而提高了產(chǎn)品的可靠性。
【專利說明】
一種具有保護功能的直流無刷電機自舉式驅(qū)動電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種具有保護功能的直流無刷電機自舉式驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]自舉式驅(qū)動電路是直流無刷電機的重要部件，如圖1所示，當Vs降低到IC電源電壓Vdd或下拉至地時(低端開關(guān)導通，高端開關(guān)關(guān)斷)，電源Vdd通過自舉電阻(Rbqqt)和自舉二極管(Dbqqt)，對自舉電容(Cbqqt)進行充電。當Vs被尚端開關(guān)上拉到一個較尚電壓時，由Vbs對該自舉電容充電，此時，Vbs電源浮動，自舉二極管處于反向偏置，軌電壓(低端開關(guān)關(guān)斷，高端開關(guān)導通)和IC電源電壓Vdd，被隔離開。
[0003]上述直流無刷電機自舉式驅(qū)動電路具有結(jié)構(gòu)簡單和低成本的優(yōu)點，但是它也有一些局限。當開關(guān)器件關(guān)斷時，其源極的負電壓會使負載電流突然流過續(xù)流二極管，如圖2所示。該負電壓會給柵極驅(qū)動電路的輸出端造成麻煩，因為它直接影響驅(qū)動電路或PWM控制集成電路的源極VS引腳，可能會明顯地將某些內(nèi)部電路下拉到地電平以下，如圖3所示。另外一個問題是，該負電壓可能會使自舉電容處于過充電狀態(tài)(自舉電容&.，通過自舉二極管Dboot，被電源VDD瞬間充電)。由于VDD電源以地作為基準，自舉電容產(chǎn)生的最大電壓等于VDD加上源極上的負電壓振幅。
[0004]如果電壓下沖幅度超過規(guī)定的絕對最大額定值，柵極驅(qū)動集成電路受到損害，或者柵極驅(qū)動集成電路暫時鎖存現(xiàn)態(tài)。圖4顯示高端輸出信號沒有隨輸入信號而改變但發(fā)生閉鎖現(xiàn)象，此時，半橋電路中的外部主高端和低端開關(guān)處于短路狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本實用新型提出了一種具有保護功能的直流無刷電機自舉式驅(qū)動電路，對現(xiàn)有的自舉型MOSFET驅(qū)動電路進行改進，在自舉電容的兩端并聯(lián)一個TVS管，作為吸收電路，對自舉電容過充電時的多余電荷進行泄放。其中在保護電路中還串聯(lián)了一個限流電阻，保護吸收電路的安全。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]所述一種具有保護功能的直流無刷電機自舉式驅(qū)動電路，其特征在于:在直流無刷電機三相自舉式驅(qū)動電路的自舉電容兩端分別并聯(lián)一個過壓保護電路;所述過壓保護電路由一個TVS管和限流電阻串聯(lián)組成;所述限流電阻阻值為2Ω?10Ω，耗散功率大于1W。
[0008]有益效果
[0009]本實用新型在自舉式驅(qū)動電路的自舉電容兩端并聯(lián)一個過壓保護電路，防止自舉電容過充電，避免自舉式驅(qū)動電路VB和VS兩端的寄生二極管導通，發(fā)生閉鎖的現(xiàn)象。一旦寄生二極管導通，瞬態(tài)電壓會對自舉電容充電，自舉電容兩端電壓上升，當達到TVS管導通電壓時，過壓保護電路開始工作，將自舉電容里的多余電荷通過過壓保護電路中的限流電阻迅速泄放掉。當自舉電容兩端的電壓下降到TVS管導通電壓以下時，保護電路退出工作狀??τ O
[0010]這種方法利用TVS管的快速導通特性以及陡峭的伏安特性來實現(xiàn)對電路的保護功能。這種方法杜絕了絕大多數(shù)的閉鎖情況，增加了驅(qū)動電路的安全性，從而提高了產(chǎn)品的可靠性。
【附圖說明】
[0011]圖1:自舉式驅(qū)動電路原理圖；
[0012]圖2:半橋驅(qū)動不意圖；
[0013]圖3:關(guān)斷時的Vs波形；
[0014]圖4:發(fā)生閉鎖情況示意圖；
[0015]圖5:TVS管的伏安特性示意圖；
[0016]圖6:TVS管的電壓/電流時間特性示意圖；
[0017]圖7:改進后自舉驅(qū)動電路。
【具體實施方式】
[0018]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0019]由于現(xiàn)有的直流無刷電機自舉式驅(qū)動電路存在如【背景技術(shù)】中所述的問題，本實施例中對直流無刷電機自舉式驅(qū)動電路進行了改進，如圖7所示，在直流無刷電機每一相的自舉式驅(qū)動電路的自舉電容兩端都并聯(lián)一個過壓保護電路;所述過壓保護電路由一個TVS管和限流電阻串聯(lián)組成;所述限流電阻阻值為2Ω?10Ω，耗散功率大于1W。
[0020]TVS管是一種新型高效電路保護器件，它具有極快的響應(yīng)時間(亞納秒級)和相當高的浪涌吸收能力。當它的兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時，TVS能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變?yōu)榈妥杩?，以吸收一個瞬間大電流，從而把它的兩端電壓箝制在一個預(yù)定的數(shù)值上，從而保護后面的電路元件不受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的沖擊。正因為如此，TVS可用于保護設(shè)備或電路免受靜電、電感性負載切換時產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應(yīng)雷所產(chǎn)生的過電壓。圖5所示為TVS的符號及伏安特性曲線。
[0021]TVS管和穩(wěn)壓管一樣，也是反向應(yīng)用的。其中Vr稱為最大轉(zhuǎn)折電壓，是反向擊穿之前的臨界電壓。Vb是擊穿電壓，其對應(yīng)的反向電流It(一般取值為ImA)是最大箝位電壓，當TVS管中流過的峰值電流為Ipp的大電流時，管子兩端電壓就不再上升了。因此TVS管能夠始終把被保護的器件或設(shè)備的端口電壓限制在Vb?Vc的有效區(qū)內(nèi)。與穩(wěn)壓管不同的是，Ipp的數(shù)值可達數(shù)百安培，而箝位響應(yīng)時間僅為I X 10—12S JVS的最大允許脈沖功率為PM = Vc*Ipp，且在給定最大鉗位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大。圖6是在示波器上觀察到的TVS管在承受大電流沖擊時的電流及電壓波形。圖中，曲線I是TVS管中的電流波形。可以看出，其流過TVS管的電流由ImA突然上升到峰值后，然后按指數(shù)規(guī)律下降。曲線2是TVS管兩端的電壓波形，它表示TVS中的電流突然上升時，TVS兩端電壓也隨之上升。在浪涌電壓的作用下，TVS兩極間的電壓由額定反向關(guān)斷電壓VRWM上升到擊穿電壓Vb而被擊穿。隨著擊穿電流的出現(xiàn)，流過TVS的電流將達到峰值脈沖電流Ipp，同時其兩端的電壓被箝位到預(yù)定的最大箝位電壓Vc以下。其后，隨著脈沖電流按指數(shù)衰減，該過程中，TVS兩極間的電壓也不斷下降，最后恢復到初態(tài)，這就是TVS抑制可能出現(xiàn)的浪涌脈沖功率，保護電子元器件的過程。事實上，當TVS兩極受到反向高能量沖擊時，它能以10—12S級的速度，將其兩極間的阻抗由高變低，以吸收高達數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電位箝位于預(yù)定值，從而有效地保護電子設(shè)備中的元器件免受瞬態(tài)高電壓的損害。
[0022]依據(jù)上述原理，如圖7所示，D3、D6和D14為單向TVS管，分別與限流電阻R13、R19和R23電阻串聯(lián)，組成過壓保護電路，防止C7、C10和C12自舉電容過充電，避免VB和VS兩端的寄生二極管導通，發(fā)生閉鎖的現(xiàn)象。一旦寄生二極管導通，瞬態(tài)電壓會對自舉電容充電，自舉電容兩端電壓上升，當達到TVS管導通電壓時，保護電路開始工作，將自舉電容里的多余電荷通過R13、R19和R23電阻迅速泄放掉。當自舉電容兩端的電壓下降到TVS管導通電壓以下時，保護電路退出工作狀態(tài)。
[0023]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項】
1.一種具有保護功能的直流無刷電機自舉式驅(qū)動電路，其特征在于:在直流無刷電機三相自舉式驅(qū)動電路中的每相驅(qū)動電路的自舉電容兩端分別并聯(lián)一個過壓保護電路;所述過壓保護電路由一個TVS管和限流電阻串聯(lián)組成;所述限流電阻阻值為2 Ω??ο Ω，耗散功率大于1W。
【文檔編號】H02P7/28GK205490271SQ201620049299
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月19日
【發(fā)明人】唐翔, 宋軍, 方衛(wèi), 劉琳, 李琳, 宋力, 張琴琴, 田露, 李艷
【申請人】西安航天動力測控技術(shù)研究所