本實(shí)用新型涉及一種MOSFET管門(mén)級(jí)驅(qū)動(dòng)電路。

背景技術(shù)：

在大功率驅(qū)動(dòng)電路中，高壓、大電流功率電容易對(duì)其他弱電控制電路產(chǎn)生干擾，造成電路信號(hào)的失控進(jìn)而造成電路的損壞。例如在電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路當(dāng)中，U、V、W三相功率電會(huì)互相影響各自的功率管控制信號(hào)，造成由MOSFET或IGBT組成的功率橋的損壞。

國(guó)內(nèi)外目前多采用一級(jí)互鎖方式進(jìn)行信號(hào)處理,即信號(hào)進(jìn)入光耦電路后,輸出不做其它處理,直接作為驅(qū)動(dòng)芯片的輸入信號(hào),信號(hào)易受外界干擾。另外,國(guó)內(nèi)外多采用軟件編程來(lái)產(chǎn)生死區(qū)，信號(hào)又容易受到軟件運(yùn)行的影響，最后可能導(dǎo)致互鎖失敗，致使功率橋的損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多級(jí)互鎖帶死區(qū)的MOSFET管門(mén)級(jí)驅(qū)動(dòng)電路。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：一種多級(jí)互鎖帶死區(qū)的MOSFET管門(mén)級(jí)驅(qū)動(dòng)電路，包括光耦電路、邏輯門(mén)電路、RCD電路和MOSFET驅(qū)動(dòng)電路；

外部輸入的兩路互補(bǔ)的控制信號(hào)PWM1H和PWM1L作為光耦電路的輸入，由光耦電路進(jìn)行光耦隔離后輸出兩路信號(hào)OUT1H、OUT1L，光耦電路的輸出作為邏輯門(mén)電路的輸入，邏輯門(mén)電路對(duì)輸入的兩路信號(hào)進(jìn)行同步處理輸出兩路信號(hào)OUT2H、OUT2L，邏輯門(mén)電路的兩路輸出作為RCD電路的兩路輸入，RCD電路對(duì)同步后的信號(hào)產(chǎn)生死區(qū)，輸出兩路信號(hào)OUT3H、OUT3L作為MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的兩路輸入，由MOSFET驅(qū)動(dòng)電路輸出不同時(shí)為高的兩路信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述的光耦電路包括兩路相同的處理電路，每路包含芯片TLP115A、三個(gè)電阻、一個(gè)電容；PWM1H和PWM1L兩路輸入信號(hào)分別串聯(lián)一個(gè)電阻后接入芯片TLP115A的正極和負(fù)極，芯片TLP115A的VCC端接工作電源、GND端接地，并且VCC端和GND端之間并聯(lián)一個(gè)電容，芯片TLP115A的輸出端分成兩路，一路作為光耦電路的輸出，一路串聯(lián)電阻后接工作電源。

進(jìn)一步的，所述的RCD電路包括電阻R28、R32、電容C18、C20二極管D11、D12；

信號(hào)OUT2H串聯(lián)電阻R28后作為輸出OUT3H、電阻R28的兩端并聯(lián)二極管D11，二極管的負(fù)極連接信號(hào)OUT2H；電容C18一端連接二極管D11的正極，一端接地；

信號(hào)OUT2L串聯(lián)電阻R32后作為輸出OUT3L、電阻R32的兩端并聯(lián)二極管D12，二極管的正極連接信號(hào)OUT2L；電容C20一端連接二極管D12的負(fù)極，一端接地。

進(jìn)一步的，所述的邏輯門(mén)電路包括一個(gè)與非門(mén)芯片74VHC1G132DFT1和或門(mén)芯片74VHC1G32DFT1；

OUT1H作為與非門(mén)芯片74VHC1G132DFT1的兩路相同的輸入信號(hào)，與非門(mén)芯片74VHC1G132DFT1的輸出信號(hào)OUT2H和另外一路輸入信號(hào)OUT1L作為或門(mén)芯片74VHC1G32DFT1的兩路輸入信號(hào)。

進(jìn)一步的，MOSFET驅(qū)動(dòng)電路選用IRS2103S。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為：

(1)本實(shí)用新型提出一種基于多級(jí)互鎖且?guī)в兴绤^(qū)功能的MOSFET管門(mén)級(jí)驅(qū)動(dòng)電路，該電路具有三級(jí)功率橋上下橋臂控制信號(hào)互鎖功能，且具備死區(qū)功能。該電路具有較強(qiáng)的抗干擾性，在控制信號(hào)受到強(qiáng)烈的干擾下，功率橋上下橋臂不會(huì)同時(shí)開(kāi)通，保證了控制電路工作異常時(shí)，功率電路的可靠工作。

(2)多級(jí)信號(hào)互鎖電路，保證了信號(hào)受到不可預(yù)知的功率電干擾或控制電路失控時(shí)，仍可有效避免功率管上下橋臂直通，功率橋的工作可靠性。

(3)硬件電路中具備RCD電路構(gòu)造PWM互補(bǔ)控制信號(hào)死區(qū)，當(dāng)控制電路失控時(shí)，仍可保證信號(hào)的正確性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型電路原理圖；

圖2為本實(shí)用新型光耦電路圖；

圖3為本實(shí)用新型邏輯門(mén)電路圖；

圖4為本實(shí)用新型MOSFET驅(qū)動(dòng)電路圖；

圖5為IRS2103S芯片輸入輸出時(shí)序圖；

圖6為本實(shí)用新型RCD電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)用新型通過(guò)光耦電路、邏輯門(mén)電路、RCD電路和MOSFET驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)建了具備三級(jí)控制信號(hào)互鎖且具備死區(qū)功能的MOSFET驅(qū)動(dòng)電路。其中由光耦電路、邏輯門(mén)電路和MOSFET驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成了三級(jí)控制信號(hào)互鎖功能，由RCD電路提供死區(qū)功能。圖中PWM1H和PWM1L為控制電路輸出的互補(bǔ)的控制信號(hào)，PWM1up和PWM1down為功率橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

1、信號(hào)互鎖電路

(1)光耦電路

光耦電路由兩片光耦電路和其外圍電路構(gòu)成，圖2中光耦芯片選擇TLP115A，但本電路并不限于選擇該種芯片。

TLP115A的1，3管腳之間為二極管，1腳為二極管正極。當(dāng)該二極管正向?qū)〞r(shí)，芯片的5管腳輸出為低電平。PWM1H與PWM1L信號(hào)為互補(bǔ)信號(hào)，即第一時(shí)刻，PWM1H為高，PWM1L為低，則OUT1H為低，OUT1L為高；第二時(shí)刻PWM1H為低，PWM1L為高，則OUT1H為高，OUT1L為低；而后如此循環(huán)，兩個(gè)信號(hào)不可能同時(shí)為高或同時(shí)為低，若受到干擾，二者同時(shí)為高，或同時(shí)為低，則OUT1H和OUT1L均為高，輸出信號(hào)無(wú)效。

(2)邏輯門(mén)電路

邏輯門(mén)電路如圖3所示，由一個(gè)與非門(mén)芯片和一個(gè)或門(mén)芯片及其外圍電路構(gòu)成。在該電路中，與非門(mén)芯片選擇74VHC1G132DFT1，或門(mén)選擇74VHC1G32DFT1，但本電路并不限于選擇該種芯片。

當(dāng)該電路工作在正常狀態(tài)時(shí)，即OUT1H為低、OUT1L為高時(shí)，或OUT1H為高、OUT1L為低，電路輸出分別對(duì)應(yīng)為，OUT2H為高、OUT2L為高或OUT2L為低、OUT2L為低。

當(dāng)該電路輸入為非正常狀態(tài)時(shí)，即OUT1H、OUT1L同時(shí)為高，或OUT1H、OUT1L同時(shí)為低，電路輸出分別對(duì)應(yīng)為OUT2H為低、OUT2L為高，或OUT2H為低、OUT2L為高。為無(wú)效信號(hào)。

(3)MOSFET驅(qū)動(dòng)電路

MOSFET驅(qū)動(dòng)電路如圖4所示，由IRS2103S芯片何其外圍電路構(gòu)成，但本電路并不限于選擇該種芯片。該芯片的輸入輸出時(shí)序圖如圖5所示。

該芯片的2腳對(duì)應(yīng)功率橋上橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)，3腳對(duì)應(yīng)下橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)。即當(dāng)正常工作時(shí)，OUT3H和OUT3L同時(shí)為高，則功率管上橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM1up為高，PWM1down為低；當(dāng)OUT3H和OUT3L同時(shí)為低時(shí)，則功率管上橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM1up為低，PWM1down為高；

當(dāng)其他狀態(tài)時(shí)，PWM1up和PWM1down均不同時(shí)為高，保證了上下橋臂不同時(shí)導(dǎo)通，避免了橋臂直通造成了功率管損壞。

上述互鎖電路采用三級(jí)信號(hào)互鎖，使得距離功率電路距離較近，最易受到功率電干擾的電路控制信號(hào)得到最有效的互鎖限制，有效的保證了功率管橋臂上下直通的可能，保證了電路的可靠性。

2、RCD電路

RCD電路通過(guò)電阻、電容和二極管的組合使用，使得其具備相對(duì)于輸入信號(hào)，研制輸出信號(hào)輸出的功能，通過(guò)互補(bǔ)信號(hào)的配合，已達(dá)到具有死區(qū)功能的電路。RCD電路如圖6所示。

由邏輯門(mén)電路分析可知，當(dāng)OUT2H、OUT2L同時(shí)為高時(shí)，控制功率管上管開(kāi)，下管關(guān)；當(dāng)OUT2H、OUT2L同時(shí)為低時(shí)，控制功率管上管關(guān)，下管開(kāi)；

當(dāng)控制功率管上管開(kāi)，下管關(guān)時(shí)，為防止上下管直通，應(yīng)延遲OUT2H的上升沿，OUT2L的上升沿不加延遲，保證下管可靠關(guān)斷時(shí)，上管開(kāi)通。圖中D11阻斷了OUT2H的信號(hào)的通過(guò)，OUT2H需通過(guò)R28和C18組成的RC電路，故其使信號(hào)產(chǎn)生了延遲；OUT2L信號(hào)直接通過(guò)D12，不會(huì)產(chǎn)生延遲。

當(dāng)控制功率管上管關(guān)，下管開(kāi)時(shí)，為防止上下管直通，應(yīng)延遲下管開(kāi)通，及延遲OUT3L相對(duì)于OUT2L的下降沿。由于D12的關(guān)斷作用，且由于R32和C20的RC電路的作用，OUT3L的電平下降相對(duì)于OUT2L有延遲。D11方向相對(duì)于D12方向相反，故OUT3H相對(duì)于OUT2H無(wú)延遲。

根據(jù)以上描述，RCD電路延遲了上管開(kāi)通和下管開(kāi)通，具備在控制信號(hào)上添加了死區(qū)的功能。死區(qū)時(shí)間的大小由R和C的阻值和容值決定。

本發(fā)明未詳細(xì)說(shuō)明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。