驅動故障反饋處理電路的製作方法
2023-10-26 06:49:22 1
專利名稱：驅動故障反饋處理電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及列車控制技術，尤其涉及一種驅動故障反饋處理電路。
背景技術：
近幾年電力機車行業發展迅猛,絕緣柵雙極型電晶體(Insulated Gate BipolarTransistor,簡稱IGBT)以其自身優勢逐漸替代了門極可關斷晶閘管(Gate Turn-offThyristor，簡稱GTO) GTO在大功率變流器的主導地位。在大功率IGBT的應用中，驅動電路及故障反饋電路起著至關重要的作用。大功率IGBT的驅動電路目前在國內尚未成熟，大部分依賴於國外集成化驅動模塊，驅動反饋電路較為成熟，基本可以滿足需求。傳統的驅動電路中驅動故障反饋信號均是以高低電平的形式存在，IGBT正常運行時，反饋信號為高電平，IGBT故障狀態時，反饋信號為低電平，持續時間IOms ls，所以目前IGBT故障反饋處理電路主要針對如何對反饋回的高低電平進行處理。目前國內最大耐壓值IGBT (6500V/1200A)的驅動電路與傳統的驅動電路不同，故障反饋信號為與驅動信號互補的脈衝信號。而現有的IGBT驅動故障反饋處理電路只能處理高低電平形式的驅動故障反饋信號，不能處理脈衝形式的驅動故障反饋信號。
發明內容
本發明提供一種驅動故障反饋處理電路，用於解決現有的IGBT驅動故障反饋處理電路不能處理脈衝形式的驅動故障反饋信號的缺陷。本發明提供的一種驅動故障反饋處理電路，包括:驅動故障反饋信號處理電路、脈衝驅動處理電路、與非門電路和驅動選擇電路以及故障鎖存電路；所述驅動故障反饋信號處理電路和所述脈衝驅動信號處理電路分別與所述與非門電路連接，所述與非門電路與所述驅動選擇電路連接，所述驅動故障反饋信號處理電路還與所述驅動選擇電路連接；所述驅動選擇電路與所述故障鎖存電路連接；所述驅動故障反饋信號處理電路，用於接收並處理驅動故障反饋信號；所述脈衝驅動信號處理電路，用於接收並處理脈衝信號的脈衝驅動信號；所述與非門電路，用於生成所述驅動故障反饋信號處理電路的輸出信號和所述脈衝驅動信號處理電路的輸出信號的與非信號後，輸出到所述驅動選擇電路；所述驅動選擇電路，用於在所述驅動故障反饋信號是所述脈衝信號時，將所述與非門電路輸出的與非信號輸出到故障鎖存電路；在所述驅動故障反饋信號是高低電平信號時，將所述驅動故障反饋信號處理電路輸出的信號輸出到所述故障鎖存電路。進一步，所述脈衝驅動信號處理電路包括:第一整形電路和驅動延時電路；所述驅動延時電路，用於對經所述第一整形電路整形處理後的所述脈衝驅動信號進行脈衝延時處理。進一步，所述驅動延時電路兩端還連接有第一反饋二極體；所述第一反饋二極體，用於使所述驅動延時電路輸出的脈衝驅動信號下降沿快速放電，以縮短脈衝驅動信號下降沿放電的延時。進一步，所述脈衝驅動信號處理電路還包括:與所述驅動延時電路連接的第二整形電路；所述第二整形電路，用於對所述驅動延時電路輸出的所述脈衝驅動信號理進行整形處理。進一步，所述驅動故障反饋信號處理電路包括:電壓箝位電路、第三整形電路、反饋延時電路和第四整形電路；所述電壓箝位電路連接所述第三整形電路，所述第三整形電路連接所述反饋延時電路，所述反饋延時電路連接所述第四整形電路；所述電壓箝位電路，用於對接收到的驅動故障反饋信號進行電壓箝位處理；所述第三整形電路，用於對所述電壓箝位電路輸出的信號進行整形處理；所述反饋延時電路，用於對所述第三整形電路輸出的信號進行延時處理；所述第四整形電路，用於對所述反饋延時電路輸出的信號進行整形處理。進一步，所述驅動故障反饋信號處理電路還包括:與所述電壓箝位電路連接的所述電磁兼容和濾波電路，用於接收所述驅動故障反饋信號，並對所述驅動故障反饋信號進行電磁兼容處理和濾波處理後，輸出到所述電壓箝位電路。進一步，所述驅動故障反饋信號處理電路還包括:連接在所述第三整形電路和所述電壓箝位電路之間的光耦隔離電路；所述光耦隔離電路，用於對經所述電壓箝位電路處理後的驅動故障反饋信號進行光耦隔離處理，並將處理後的信號輸出到所述第三整形電路。進一步，所述反饋延時電路的兩端還連接有第二反饋二極體，所述第二反饋二極體，用於使所述反饋延時電路輸出的驅動故障反饋信號下降沿快速放電，以縮短驅動故障反饋信號下降沿放電的延時。本發明提供的驅動故障反饋處理電路，在驅動故障反饋信號為高低電平信號時，僅由驅動故障反饋信號處理電路來處理驅動故障反饋信號，驅動選擇電路選擇將驅動故障反饋信號處理電路的輸出送入到故障鎖存電路。在驅動故障反饋信號為脈衝信號時，由驅動故障反饋信號處理電路接收並處理驅動故障反饋信號，由脈衝驅動信號處理電路接收並處理該脈衝信號的驅動信號。在驅動故障反饋信號為脈衝信號時，與非門電路會接收到脈衝驅動信號處理電路的輸出和驅動故障反饋信號處理電路的輸出，驅動選擇電路選擇將與非門電路的輸出送入到故障鎖存電路。因此，本發明既可以處理脈衝信號形式的驅動故障反饋信號，也可以處理以高低電平形式存在的驅動故障反饋信號。
圖1為本發明提供的一種驅動故障反饋處理電路實施例結構示意圖；圖2A為圖1中脈衝驅動處理電路的一種結構示意圖；圖2B為圖1中脈衝驅動處理電路的另一種結構示意圖；圖3A為圖1或圖2中驅動故障反饋信號處理電路的一種結構示意圖；圖3B為圖1或圖2中驅動故障反饋信號處理電路的另一種結構示意圖；圖4為本發明提供的另一種驅動故障反饋處理電路實施例結構示意圖；圖5為本發明提供的驅動故障反饋信號與脈衝驅動信號在延時前後的邏輯關係圖。
具體實施方式
本發明提供的驅動故障反饋處理電路主要用於保護電力機車牽引變流器及輔助變流器的IGBT。實施例一圖1為本發明提供的一種驅動故障反饋處理電路實施例結構示意圖。如圖1所示，本實施例提供的驅動故障反饋處理電路包括:驅動故障反饋信號處理電路11、脈衝驅動處理電路12、與非門電路13和驅動選擇電路14以及故障鎖存電路15。其中，所述驅動故障反饋信號處理電路11和所述脈衝驅動信號處理電路12分別與所述與非門電路13連接，所述與非門電路13與所述驅動選擇電路14連接，所述驅動故障反饋信號處理電路11還與所述驅動選擇電路14連接；所述驅動選擇電路與所述故障鎖存電路連接。所述驅動故障反饋信號處理電路11，用於接收並處理驅動故障反饋信號。其中，驅動故障反饋信號可以是高低電平信號，也可以是脈衝信號。所述脈衝驅動信號處理電路12，用於接收並處理脈衝信號的脈衝驅動信號。與非門電路13，用於生成所述驅動故障反饋信號處理電路11的輸出信號和所述脈衝驅動信號處理電路12的輸出信號的與非信號後，輸出到所述驅動選擇電路。驅動選擇電路14，用於在所述驅動故障反饋信號是脈衝信號時，將所述與非門電路輸出的與非信號輸出到所述故障鎖存電路；在所述驅動故障反饋信號是高低電平信號時，將所述驅動故障反饋信號處理電路輸出的信號輸出到所述故障鎖存電路。本實施例提供的驅動故障反饋處理電路工作原理如下:驅動故障反饋信號處理電路11接收並處理高低電平形式的驅動故障反饋信號，或接收並處理脈衝信號形式的驅動故障反饋信號。驅動故障反饋信號處理電路11將處理後的信號分別輸出給與非門電路13和驅動選擇電路14。在驅動故障反饋信號為高低電平信號時，脈衝驅動信號處理電路12沒有接收到信號，與非門電路13隻接收到驅動故障反饋信號處理電路11的輸出。驅動選擇電路14不選擇將與非門電路13的輸出送入到故障鎖存電路15，而是選擇將驅動故障反饋信號處理電路11的輸出送入到故障鎖存電路15，由故障鎖存電路15將鎖存後的信號輸出CPU的I/O故障口，從而實現對IGBT的驅動故障保護。在所述驅動故障反饋信號為與驅動信號互補的脈衝信號時，脈衝驅動信號處理電路12接收並處理該脈衝信號的脈衝驅動信號。脈衝驅動信號處理電路12將處理後的脈衝驅動信號輸出給與非門電路13。與非門電路13會接收到脈衝驅動信號處理電路12的輸出和驅動故障反饋信號處理電路的輸出。與非門電路13對脈衝驅動信號處理電路12處理後的脈衝驅動信號和驅動故障反饋信號處理電路處理後的驅動故障反饋信號進行處理後，輸出給驅動選擇電路14。此時，驅動選擇電路14選擇將與非門電路13的輸出送入到故障鎖存電路15，而不是選擇將驅動故障反饋信號處理電路11的輸出送入到故障鎖存電路15。由於在系統設置時，即可確定該系統的驅動故障反饋信號是高低電平信號還是脈衝信號。如果該系統的驅動故障反饋信號是高低電平信號，可直接將驅動選擇電路14的輸入設置為驅動故障反饋信號處理電路11的輸出。如果該系統的驅動故障反饋信號是脈衝信號，可直接將與非門電路13的輸入設置為驅動故障反饋信號處理電路11的輸出。具體地，驅動選擇電路14可由兩個開關電路組成，第一個開關電路連接與非門電路13和故障鎖存電路，第二個開關電路連接驅動故障反饋信號處理電路11和故障鎖存電路。驅動故障反饋信號是高低電平信號時，第二開關電路導通，第一開關電路斷開；驅動故障反饋信號是脈衝信號時，第一開關電路導通，第二開關電路斷開。本實施例提供的驅動故障反饋處理電路，在驅動故障反饋信號為高低電平信號時，僅由驅動故障反饋信號處理電路來處理驅動故障反饋信號，驅動選擇電路14選擇將驅動故障反饋信號處理電路的輸出送入到故障鎖存電路。在驅動故障反饋信號為脈衝信號時，由驅動故障反饋信號處理電路接收並處理驅動故障反饋信號，由脈衝驅動信號處理電路12接收並處理該脈衝信號的驅動信號。與非門電路13會接收到脈衝驅動信號處理電路12的輸出和驅動故障反饋信號處理電路的輸出，驅動選擇電路14選擇將與非門電路的輸出送入到故障鎖存電路。因此，本實施例既可以處理脈衝信號形式的驅動故障反饋信號，也可以處理以高低電平形式存在的驅動故障反饋信號。實施例二圖2A為圖1中脈衝驅動處理電路的一種結構示意圖。如圖2A所示，在圖1的基礎上，脈衝驅動處理電路12包括第一整形電路121和驅動延時電路122。其中，第一整形電路121，用於對接收到的脈衝驅動信號進行整形處理。驅動延時電路122，用於對經所述第一整形電路121整形處理後的所述脈衝驅動信號進行脈衝延時處理。驅動故障反饋信號是脈衝信號時，第一整形電路121接收並對該脈衝信號的脈衝驅動信號進行整形處理，之後，為了保證驅動故障反饋處理電路的可靠性，防止由於幹擾及與非門電路13的競爭冒險導致驅動故障反饋信號處理錯誤而引起IGBT損壞，由驅動延時電路122對經所述第一整形電路121整形處理後的所述脈衝驅動信號進行脈衝延時處理。進一步，如圖2B所示，驅動延時電路122兩端還連接有第一反饋二極體123 ;所述第一反饋二極體123，用於使驅動延時電路122輸出的脈衝驅動信號下降沿快速放電，以縮短脈衝驅動信號下降沿快速放電的延時。進一步，經驅動延時電路122處理後的脈衝驅動信號由於濾波導致上升沿出現「爬坡」現象，為了消除這種現象，需對驅動延時電路122處理後的脈衝驅動信號再次進行整形處理。如圖2所示，脈衝驅動處理電路12還包括第二整形電路124。第二整形電路124連接在驅動延時電路122和與非門電路13之間。第二整形電路124，用於對驅動延時電路輸出的所述脈衝驅動信號理進行整形處理。第二整形電路124的輸出信號上升沿與第一整形電路121輸出的脈衝驅動信號有時間延時，具體延時時間可調節，根據具體需求決定。實施例三圖3A為圖1或圖2中驅動故障反饋信號處理電路一種結構示意圖。如圖3所示，圖1或圖2中驅動故障反饋信號處理電路11包括:電壓箝位電路111、第三整形電路112、反饋延時電路113和第四整形電路114。電壓箝位電路111連接所述第三整形電路112，所述第三整形電路112連接所述反饋延時電路113，所述反饋延時電路113連接所述第四整形電路114。所述第四整形電路114 一方面與非門電路13連接，另一方面還與驅動選擇電路14連接。所述電壓箝位電路111，用於對接收到的驅動故障反饋信號進行電壓箝位處理。所述第三整形電路112，用於對所述電壓箝位電路輸出的信號進行整形處理。所述反饋延時電路113，用於對所述第三整形電路輸出的信號進行延時處理。反饋延時電路113的兩端還連接有第二反饋二極體117，所述第二反饋二極體117，用於使所述驅動故障反饋信號快速放電。由於經反饋延時電路113處理後的驅動故障反饋信號由於濾波導致上升沿出現「爬坡」現象，為了消除這種現象，需對反饋延時電路122處理後的驅動故障信號進行整形處理。所述第四整形電路114，用於對所述反饋延時電路輸出的信號進行整形處理。進一步，如圖3B所示，為了提高IGBT運行的可靠性，避免在處理高低電平形式的驅動故障反饋信號時由於電磁兼容較差引起的IGBT誤保護現象，驅動故障反饋信號處理電路11還包括:與所述電壓箝位電路連接的所述電磁兼容和濾波電路115。電磁兼容和濾波電路115，用於接收所述驅動故障反饋信號，並對所述驅動故障反饋信號進行電磁兼容處理和濾波處理後，輸出到所述電壓箝位電路。為了進一步提高驅動故障反饋處理電路的電磁兼容性，驅動故障反饋信號處理電路11還包括:連接在所述第三整形電路112和所述電壓箝位電路111之間的光耦隔離電路116。所述光耦隔離電路116，用於對經所述電壓箝位電路111處理後的驅動故障反饋信號進行光耦隔離處理，並將處理後的信號輸出到所述第三整形電路112。本實施例通過電磁兼容和濾波電路以及光耦隔離電路，提高了驅動故障反饋處理電路的電磁兼容性，避免了電磁兼容較差弓I起的誤保護現象。實施例四圖4為本發明提供的另一種驅動故障反饋處理電路實施例結構示意圖。如圖4所示，驅動故障反饋信號處理電路11包括:電磁兼容電路和濾波電路115、電壓箝位電路111、光耦隔離電路116、第三整形電路112、反饋延時電路113和第四整形電路114。脈衝驅動處理電路12包括第一整形電路121和驅動延時電路122以及第二整形電路124。反饋延時電路113的兩端還連接有第二反饋二極體117。其中，第二整形電路123和第四整形電路114分別與與非門電路13連接，第四整形電路114還與驅動選電路14連接。驅動選擇電路14和故障鎖存電路15之間還連接有濾波電路。如圖5所示，驅動故障反饋信號為脈衝信號時，如果IGBT處於正常工作狀態，該脈衝信號與脈衝驅動信號互補。該脈衝信號的脈衝驅動信號經第二整形電路124處理後產生延時，同樣，該脈衝信號經第四整形電路114處理後也產生延時。延時後的脈衝驅動信號與延時後驅動故障反饋信號經過與非門電路13處理後為高電平狀態，CPU正常發送脈衝驅動信號。如果IGBT工作時發生故障，該脈衝信號不再是與其驅動信號互補的信號，延時後的脈衝驅動信號與延時後驅動故障反饋信號經過與非門電路13處理後一定會有低電平信號，驅動選擇電路將與非門電路13的輸出經濾波電路送入到故障鎖存電路15，故障鎖存電路15在極短的時間內可以鎖存低電平信號，最終將鎖存後的信號送入CPU的故障IO 口，封鎖驅動脈衝，起到保護IGBT的作用。因此，通過延時處理脈衝信號和驅動故障反饋信號，提高了系統的安全性。本發明提供的驅動故障反饋處理電路，既可以替代傳統的驅動故障反饋處理電路，也可以作為IGBT(6500V/1200A)故障反饋為脈衝形式的反饋處理電路。最後應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。
權利要求
1.一種驅動故障反饋處理電路，其特徵在於，包括:驅動故障反饋信號處理電路、脈衝驅動處理電路、與非門電路和驅動選擇電路以及故障鎖存電路； 所述驅動故障反饋信號處理電路和所述脈衝驅動信號處理電路分別與所述與非門電路連接，所述與非門電路與所述驅動選擇電路連接，所述驅動故障反饋信號處理電路還與所述驅動選擇電路連接；所述驅動選擇電路與所述故障鎖存電路連接； 所述驅動故障反饋信號處理電路，用於接收並處理驅動故障反饋信號； 所述脈衝驅動信號處理電路，用於接收並處理脈衝信號的脈衝驅動信號； 所述與非門電路，用於生成所述驅動故障反饋信號處理電路的輸出信號和所述脈衝驅動信號處理電路的輸出信號的與非信號後，輸出到所述驅動選擇電路； 所述驅動選擇電路，用於在所述驅動故障反饋信號是所述脈衝信號時，將所述與非門電路輸出的與非信號輸出到故障鎖存電路；在所述驅動故障反饋信號是高低電平信號時，將所述驅動故障反饋信號處理電路輸出的信號輸出到所述故障鎖存電路。
2.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於，所述脈衝驅動信號處理電路包括:第一整形電路和驅動延時電路；所述驅動延時電路，用於對經所述第一整形電路整形處理後的所述脈衝驅動信號進行脈衝延時處理。
3.根據權利要求2所述的電路，其特徵在於，所述驅動延時電路兩端還連接有第一反饋二極體；所述第一反饋二極體，用於使所述驅動延時電路輸出的脈衝驅動信號下降沿快速放電，以縮短脈衝驅動信號下降沿放電的延時。
4.根據權利要求3所述的電路，其特徵在於，所述脈衝驅動信號處理電路還包括:與所述驅動延時電路連接的第二整形電路； 所述第二整形電路，用於對所述驅動延時電路輸出的所述脈衝驅動信號理進行整形處理。
5.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於，所述驅動故障反饋信號處理電路包括:電壓箝位電路、第三整形電路、反饋延時電路和第四整形電路；所述電壓箝位電路連接所述第三整形電路，所述第三整形電路連接所述反饋延時電路，所述反饋延時電路連接所述第四整形電路； 所述電壓箝位電路，用於對接收到的驅動故障反饋信號進行電壓箝位處理；所述第三整形電路，用於對所述電壓箝位電路輸出的信號進行整形處理；所述反饋延時電路，用於對所述第三整形電路輸出的信號進行延時處理；所述第四整形電路，用於對所述反饋延時電路輸出的信號進行整形處理。
6.根據權利要求5所述的電路，其特徵在於，所述驅動故障反饋信號處理電路還包括:與所述電壓箝位電路連接的所述電磁兼容和濾波電路，用於接收所述驅動故障反饋信號，並對所述驅動故障反饋信號進行電磁兼容處理和濾波處理後，輸出到所述電壓箝位電路。
7.根據權利要求5或6所述的電路，其特徵在於，所述驅動故障反饋信號處理電路還包括:連接在所述第三整形電路和所述電壓箝位電路之間的光耦隔離電路； 所述光耦隔離電路，用於對經所述電壓箝位電路處理後的驅動故障反饋信號進行光耦隔離處理，並將處理後的信號輸出到所述第三整形電路。
8.根據權利要求5所述的電路，其特徵在於，所述反饋延時電路的兩端還連接有第二反饋二極體，所述第二反饋二極體，用於使所述反饋延時電路輸出的驅動故障反饋信號下降沿快速放電，以縮短驅動故障反饋信號下降沿放電的延時。
全文摘要
本發明提供一種驅動故障反饋處理電路，該電路包括驅動故障反饋信號處理電路、脈衝驅動處理電路、與非門電路和驅動選擇電路以及故障鎖存電路；脈衝驅動信號處理電路，用於接收並處理脈衝信號的脈衝驅動信號；驅動選擇電路，用於在驅動故障反饋信號是脈衝信號時，將與非門電路輸出的與非信號輸出到故障鎖存電路；在驅動故障反饋信號是高低電平信號時，將驅動故障反饋信號處理電路輸出的信號輸出到故障鎖存電路。本發明既可處理脈衝信號形式的驅動故障反饋信號，也可處理高低電平形式的驅動故障反饋信號。
文檔編號H03K17/567GK103138724SQ201110388189
公開日2013年6月5日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者陳鐵年, 韓紅彬, 隋德磊 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發中心