一種前級驅動電路和功率模塊驅動器的製作方法
2023-10-17 21:07:59 1
專利名稱：一種前級驅動電路和功率模塊驅動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電機控制器領域，尤其涉及一種前級驅動電路和功率模塊驅動器。
背景技術：
電動汽車是指以車載電源為動力，利用所述車載電源驅動電機，並由電機驅動車輪行駛的交通工具。一般地，車載電源驅動所述電機需要設置驅動系統，所述驅動系統中設置有控制器I、功率模塊驅動器2和功率電晶體逆變器3，所述控制器I輸出兩路PWM(脈衝寬度調製)信號給功率模塊驅動器2，所述功率模塊驅動器2將接收到的信號進行處理來控制所述功率電晶體逆變器3工作，如圖I所示。參見圖2，上述功率模塊驅動器中，設置有前級驅動電路4、驅動控制模塊5和後 級功率驅動電路6，所述前級驅動電路4用於提高PWM信號的驅動能力和抗幹擾能力；所述驅動控制模塊5高電平驅動功率電晶體逆變器導通；所述後級功率驅動電路6用於檢測二次側欠壓、功率電晶體過流或短路等故障狀態。所述前級驅動電路4第一 PWM信號輸入端7和第二 PWM信號輸入端8用於接收控制器I發送的PWM信號，以圖3的電路作為示例，電阻RaURbl為下拉電阻，用於電平轉換；由二極體Dal、Da2、Dbl和Db2構成電壓限幅電路，用於電平箝位；電阻Ra3和電容Cal構成第一 RC濾波電路，電阻Rb3和電容Cbl構成第二 RC濾波電路，用于波形整形。所述驅動控制模塊5的第一輸入端InA和第二輸入端InB用於接收前級驅動電路4輸出的驅動信號，所述驅動控制模塊5通過後級功率驅動電路6向所述功率電晶體逆變器3輸出驅動信號，參見圖4，當電晶體Vl柵極接高電平、電晶體V4柵極接低電平或電晶體Vl柵極接低電平、電晶體V4柵極接高電平時，S卩，所述功率電晶體逆變器同一相上下橋臂其中一個橋臂為高電平另一個橋臂為低電平，從而實現同一相橋臂的導通，功率電晶體逆變器正常工作；而當控制器輸出驅動信號不穩定時，前級驅動電路的第一 PWM信號輸入端7和第二 PWM信號輸入端8接收的PWM信號可能同時出現高電平信號，那麼InA和InB也對應地接收到高電平信號，電晶體VI、V4柵極同時接高電平，所述功率電晶體逆變器同一相上下兩個橋臂同時輸入高電平造成短路，損壞功率電晶體逆變器。因而如何有效防止逆變橋路中同一相橋臂出現短路現象，提高電機驅動系統的可靠性、穩定性，是本領域技術人員亟待解決的問題。
發明內容
有鑑於此，本發明內容提出了一種前級驅動電路，在現有前級驅動電路的基礎上引入了互鎖電路，可有效避免逆變橋路中同一相橋臂出現短路現象。本發明解決技術問題的具體技術方案如下一種前級驅動電路，包括第一 N溝道增強型金屬氧化物半導體型場效應管MOS管和第二 N溝道增強型MOS管所述第一 N溝道增強型MOS管連接於所述前級驅動電路的第一脈衝寬度調製PWM信號輸入端與驅動控制模塊的第二輸入端之間； 所述第二 N溝道增強型MOS管連接於所述前級驅動電路的第二 PWM信號輸入端與驅動控制模塊的第一輸入端之間。本發明還提出了一種功率模塊驅動器，具體技術方案如下一種功率模塊驅動器，包括本發明所述的前級驅動電路。可選的，所述的功率模塊為絕緣柵雙極型電晶體IGBT功率模塊。可選的，所述的功率模塊驅動電路還包括故障信號狀態輸出電路和電氣隔離電路所述故障信號狀態輸出電路將接收到的故障信號輸出給所述電氣隔離電路，所述故障信號狀態輸出電路的第一輸入端與驅動控制模塊的第一故障輸出端連接；所述故障信號狀態輸出電路的第二輸入端與驅動控制模塊的第二故障輸出端連接。 本發明的有益效果本發明的實施例利用N溝道增強型MOS管的輸出特性，在前級驅動電路的第一 PWM信號輸入端和驅動控制模塊的第二輸入端之間，以及，在前級驅動電路的第二 PWM信號輸入端和驅動控制模塊的第一輸入端之間分別設置所述N溝道增強型MOS管，即在所述前級驅動電路中引入互鎖電路，在控制器兩個輸入端均輸出高電平時，所述N溝道增強型MOS管將高電平轉換為低電平向所述功率電晶體逆變器輸出，防止功率電晶體逆變器同一相上下兩個橋臂同時接收所述高電平信號而出現直接短路現象，從而提高了電機驅動系統的可靠性、穩定性。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為現有技術公開的一種驅動系統模塊結構示意圖；圖2為現有技術公開的一種功率模塊驅動器電路結構示意圖；圖3為現有技術公開的一種前級驅動電路結構示意圖；圖4為現有技術公開的一種功率電晶體逆變器結構示意圖；圖5為本發明實施例公開的一種前級驅動電路結構示意圖；圖6為本發明實施例公開的一種功率模塊驅動器電路結構示意圖；圖7為本發明實施例公開的一種故障信號狀態輸出電路結構示意圖。
具體實施例方式為了引用和清楚起見，下文中使用的技術名詞、簡寫或縮寫總結如下PWM :Pulse Width Modulation,脈衝寬度調製；MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,金屬氧化物半導體型場效應管，簡稱MOS管；IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型電晶體。下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明以下實施例提供一種前級驅動電路，在現有前級驅動電路的基礎上引入了互鎖電路，可有效避免逆變橋路中同一相橋臂出現短路現象。圖5示出了一種前級驅動電路，包括第一 N溝道增強型MOS管Qbl和第二 N溝道增強型MOS管Qal 所述第一 N溝道增強型MOS管Qbl連接於所述前級驅動電路的第一 PWM信號輸入端501與驅動控制模塊的第二輸入端InB之間；·
所述第二 N溝道增強型MOS管Qal連接於所述前級驅動電路的第二 PWM信號輸入端502與驅動控制模塊的第一輸入端InA之間。所述第一 N溝道增強型MOS管Qbl和所述第二 N溝道增強型MOS管Qal構成了互鎖電路。利用N溝道增強型MOS管的輸出特性輸入低電平截止；輸入高電平導通且輸出端輸出低電平；當第一 PWM信號輸入端501和第二 PWM信號輸入端502輸入的PWM信號同時為高電平信號時，所述第一N溝道增強型MOS管Qbl導通將所述驅動控制模塊的第二輸入端InB端電平信號拉低為低電平，同時所述第二 N溝道增強型MOS管Qal導通將所述驅動控制模塊的第一輸入端InA端電平信號拉低為低電平,此時，輸入到所述驅動控制模塊的第一輸入端InA和驅動控制模塊的第二輸入端InB的電平信號均為低電平，而輸出至所述功率電晶體逆變器同一相橋臂上的兩個電晶體的電平也為低電平。上述互鎖電路的引入，並不影響所述前級驅動電路的工作在正常的電平輸入情景下所述前級驅動電路在所述第一 PWM信號輸入端501輸入高電平且第二 PWM信號輸入端502輸入低電平時，所述第一 N溝道增強型MOS管Qbl導通並輸出低電平，所述第二 N溝道增強型MOS管Qal截止，因而所述驅動控制模塊的第一輸入端InA輸入高電平，並向功率電晶體逆變器的一相上橋臂輸入高電平，所述驅動控制模塊的第二輸入端InB輸入低電平，並向功率電晶體逆變器的同一相下橋臂輸入低電平，從而實現同一相橋臂的導通，功率電晶體逆變器正常工作。同理，當所述前級驅動電路在所述第一PWM信號輸入端501輸入低電平且第二PWM信號輸入端502輸入高電平時,所述功率電晶體逆變器的一相上橋臂輸入低電平，同一相下橋臂輸入高電平，從而實現同一相橋臂的導通，功率電晶體逆變器正常工作。上述實施例在不影響所述前級驅動電路正常工作的情況下，達到了避免功率電晶體逆變器同一相橋臂上的兩個電晶體直接接入高電平造成該橋臂短路的技術效果。圖6示出了一種功率模塊驅動器，包括前級驅動電路601、驅動控制模塊602和後級功率輸出電路603 ；其中，所述前級驅動電路的結構及工作原理結合圖5圖示及其對應說明，此處不再贅述；所述功率模塊驅動器的前端驅動電路601接收控制器發出的PWM驅動信號，經所述驅動控制模塊602輸出信號給後級功率驅動電路603，最後輸出給功率電晶體逆變器；
需要說明的是，在本實施例中，所述的功率模塊驅動器為IGBT功率模塊驅動器，但並不局限於該種實現形式。在圖6中還示出了所述功率模塊驅動器中所包括的故障信號狀態輸出電路604和電氣隔離電路605,而所述驅動控制模塊602將故障信號經所述故障信號狀態輸出電路604輸出，並經電氣隔離電路605上報給控制器。所述的故障信號狀態輸出電路可通過圖7的形式實現，但並不局限於此，現結合圖7的結構進行說明圖7中的故障信號狀態輸出電路604接收所述驅動控制模塊輸出的故障信號，故障狀態輸出端SOI、S02為集電極開路門電路，採集功率電晶體逆變器和供電電源發生的故障，外部接第一上拉電阻Rl和第二上拉電阻R2，第一肖特基二極體Dl和第二肖特基二極體D2用於電平箝位，輸出的故障信號先經非門實現電平轉換，再經相連接的與門作為故障報警信號公共端輸出故障信號至所述電氣隔離電路605 ；當功率電晶體逆變器和供電電源發生故障時，相應的故障狀態輸出端輸出低電平 信號，經故障報警信號公共端向控制器發出警報，由控制器做出相應處理後，故障信號消失；當供電電源發生故障時，由所述驅動控制模塊602發出封鎖功率模塊驅動器的控制命令，並且所述第一故障狀態輸出端SOl和所述第二故障狀態輸出端S02同時輸出低電平信號，經故障報警信號公共端向控制器發出警報，直到供電電源電壓工作正常。所述電氣隔離電路605用於防止在裸露導體故障帶電情況下發生間接觸電危險。所述故障信號狀態輸出電路604和電氣隔離電路605實現了進一步提高驅動器可靠性的目的，且電路硬體簡單。綜上所述本發明實施例利用N溝道增強型MOS管的輸出特性，在前級驅動電路的第一 PWM信號輸入端和驅動控制模塊的第二輸入端之間，以及，在前級驅動電路的第二 PWM信號輸入端和驅動控制模塊的第一輸入端之間分別設置所述N溝道增強型MOS管，在控制器兩個輸入端均輸出高電平時，所述N溝道增強型MOS管將高電平轉換為低電平向所述功率電晶體逆變器輸出，防止功率電晶體逆變器同一相上下兩個橋臂同時接收所述高電平信號而出現直接短路現象，從而提高了電機驅動系統的可靠性、穩定性；另外，上述實施例中的故障信號狀態輸出電路和電氣隔離電路實現了進一步提高了驅動器可靠性的目的，且電路硬體簡單。本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求
1.一種前級驅動電路，其特徵在於，包括 第一 N溝道增強型金屬氧化物半導體型場效應管MOS管和第二 N溝道增強型MOS管所述第一 N溝道增強型MOS管連接於所述前級驅動電路的第一脈衝寬度調製PWM信號輸入端與驅動控制模塊的第二輸入端之間； 所述第二 N溝道增強型MOS管連接於所述前級驅動電路的第二 PWM信號輸入端與驅動控制模塊的第一輸入端之間。
2.—種功率模塊驅動器，其特徵在於，包括權利要求I中所述的前級驅動電路。
3.根據權利要求2所述的功率模塊驅動器，其特徵在於，所述功率模塊驅動器為絕緣柵雙極型電晶體IGBT功率模塊驅動器。
4.根據權利要求3所述的功率模塊驅動器，其特徵在於，還包括故障信號狀態輸出電路和電氣隔尚電路 所述故障信號狀態輸出電路將接收到的故障信號輸出給所述電氣隔離電路； 所述故障信號狀態輸出電路的第一輸入端與驅動控制模塊的第一故障輸出端連接； 所述故障信號狀態輸出電路的第二輸入端與驅動控制模塊的第二故障輸出端連接。
全文摘要
本發明實施例公開了一種前級驅動電路和功率模塊驅動器，其中所述前級驅動電路包括第一N溝道增強型金屬氧化物半導體型場效應管MOS管和第二N溝道增強型MOS管所述第一N溝道增強型MOS管連接於所述前級驅動電路的第一脈衝寬度調製PWM信號輸入端與驅動控制模塊的第二輸入端之間；所述第二N溝道增強型MOS管連接於所述前級驅動電路的第二PWM信號輸入端與驅動控制模塊的第一輸入端之間。當控制器兩個輸入端均輸出高電平時，所述MOS管將高電平轉換為低電平向功率電晶體逆變器輸出，防止功率電晶體逆變器同一相上下兩個橋臂同時接收所述高電平信號而出現短路現象，從而提高了電機驅動系統的可靠性、穩定性。
文檔編號H02M1/08GK102904423SQ20121045073
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月12日 優先權日2012年11月12日
發明者郝斌, 應翔, 萬豔寬, 薛山 申請人:重慶長安汽車股份有限公司, 重慶長安新能源汽車有限公司