CN103138724B - 驱动故障反馈处理电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种驱动故障反馈处理电路，该电路包括：驱动故障反馈信号处理电路、脉冲驱动处理电路、与非门电路和驱动选择电路以及故障锁存电路；脉冲驱动处理电路，用于接收并处理脉冲信号的脉冲驱动信号；驱动选择电路，用于在驱动故障反馈信号是脉冲信号时，将与非门电路输出的与非信号输出到故障锁存电路；在驱动故障反馈信号是高低电平信号时，将驱动故障反馈信号处理电路输出的信号输出到故障锁存电路。本发明既可处理脉冲信号形式的驱动故障反馈信号，也可处理高低电平形式的驱动故障反馈信号。

Description

驱动故障反馈处理电路

技术领域

本发明涉及列车控制技术，尤其涉及一种驱动故障反馈处理电路。

背景技术

近几年电力机车行业发展迅猛，绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT)以其自身优势逐渐替代了门极可关断晶闸管(GateTurn-offThyristor，简称GTO)GTO在大功率变流器的主导地位。在大功率IGBT的应用中，驱动电路及故障反馈电路起着至关重要的作用。大功率IGBT的驱动电路目前在国内尚未成熟，大部分依赖于国外集成化驱动模块，驱动反馈电路较为成熟，基本可以满足需求。传统的驱动电路中驱动故障反馈信号均是以高低电平的形式存在，IGBT正常运行时，反馈信号为高电平，IGBT故障状态时，反馈信号为低电平，持续时间10ms～1s，所以目前IGBT故障反馈处理电路主要针对如何对反馈回的高低电平进行处理。

目前国内最大耐压值IGBT(6500V/1200A)的驱动电路与传统的驱动电路不同，故障反馈信号为与驱动信号互补的脉冲信号。而现有的IGBT驱动故障反馈处理电路只能处理高低电平形式的驱动故障反馈信号，不能处理脉冲形式的驱动故障反馈信号。

发明内容

本发明提供一种驱动故障反馈处理电路，用于解决现有的IGBT驱动故障反馈处理电路不能处理脉冲形式的驱动故障反馈信号的缺陷。

本发明提供的一种驱动故障反馈处理电路，包括：

驱动故障反馈信号处理电路、脉冲驱动处理电路、与非门电路和驱动选择电路以及故障锁存电路；

所述驱动故障反馈信号处理电路和所述脉冲驱动处理电路分别与所述与非门电路连接，所述与非门电路与所述驱动选择电路连接，所述驱动故障反馈信号处理电路还与所述驱动选择电路连接；所述驱动选择电路与所述故障锁存电路连接；

所述驱动故障反馈信号处理电路，用于接收并处理驱动故障反馈信号；

所述脉冲驱动处理电路，用于接收并处理脉冲信号的脉冲驱动信号；

所述与非门电路，用于生成所述驱动故障反馈信号处理电路的输出信号和所述脉冲驱动处理电路的输出信号的与非信号后，输出到所述驱动选择电路；

所述驱动选择电路，用于在所述驱动故障反馈信号是所述脉冲信号时，将所述与非门电路输出的与非信号输出到故障锁存电路；在所述驱动故障反馈信号是高低电平信号时，将所述驱动故障反馈信号处理电路输出的信号输出到所述故障锁存电路。

进一步，所述脉冲驱动处理电路包括：第一整形电路和驱动延时电路；所述驱动延时电路，用于对经所述第一整形电路整形处理后的所述脉冲驱动信号进行脉冲延时处理。进一步，所述驱动延时电路两端还连接有第一反馈二极管；所述第一反馈二极管，用于使所述驱动延时电路输出的脉冲驱动信号下降沿快速放电，以缩短脉冲驱动信号下降沿放电的延时。进一步，所述脉冲驱动处理电路还包括：与所述驱动延时电路连接的第二整形电路；所述第二整形电路，用于对所述驱动延时电路输出的所述脉冲驱动信号理进行整形处理。

进一步，所述驱动故障反馈信号处理电路包括：电压箝位电路、第三整形电路、反馈延时电路和第四整形电路；所述电压箝位电路连接所述第三整形电路，所述第三整形电路连接所述反馈延时电路，所述反馈延时电路连接所述第四整形电路；

所述电压箝位电路，用于对接收到的驱动故障反馈信号进行电压箝位处理；所述第三整形电路，用于对所述电压箝位电路输出的信号进行整形处理；所述反馈延时电路，用于对所述第三整形电路输出的信号进行延时处理；所述第四整形电路，用于对所述反馈延时电路输出的信号进行整形处理。

进一步，所述驱动故障反馈信号处理电路还包括：与所述电压箝位电路连接的所述电磁兼容和滤波电路，用于接收所述驱动故障反馈信号，并对所述驱动故障反馈信号进行电磁兼容处理和滤波处理后，输出到所述电压箝位电路。

进一步，所述驱动故障反馈信号处理电路还包括：连接在所述第三整形电路和所述电压箝位电路之间的光耦隔离电路；所述光耦隔离电路，用于对经所述电压箝位电路处理后的驱动故障反馈信号进行光耦隔离处理，并将处理后的信号输出到所述第三整形电路。进一步，所述反馈延时电路的两端还连接有第二反馈二极管，所述第二反馈二极管，用于使所述反馈延时电路输出的驱动故障反馈信号下降沿快速放电，以缩短驱动故障反馈信号下降沿放电的延时。

本发明提供的驱动故障反馈处理电路，在驱动故障反馈信号为高低电平信号时，仅由驱动故障反馈信号处理电路来处理驱动故障反馈信号，驱动选择电路选择将驱动故障反馈信号处理电路的输出送入到故障锁存电路。在驱动故障反馈信号为脉冲信号时，由驱动故障反馈信号处理电路接收并处理驱动故障反馈信号，由脉冲驱动处理电路接收并处理该脉冲信号的驱动信号。在驱动故障反馈信号为脉冲信号时，与非门电路会接收到脉冲驱动处理电路的输出和驱动故障反馈信号处理电路的输出，驱动选择电路选择将与非门电路的输出送入到故障锁存电路。因此，本发明既可以处理脉冲信号形式的驱动故障反馈信号，也可以处理以高低电平形式存在的驱动故障反馈信号。

附图说明

图1为本发明提供的一种驱动故障反馈处理电路实施例结构示意图；

图2A为图1中脉冲驱动处理电路的一种结构示意图；

图2B为图1中脉冲驱动处理电路的另一种结构示意图；

图3A为图1或图2中驱动故障反馈信号处理电路的一种结构示意图；

图3B为图1或图2中驱动故障反馈信号处理电路的另一种结构示意图；

图4为本发明提供的另一种驱动故障反馈处理电路实施例结构示意图；

图5为本发明提供的驱动故障反馈信号与脉冲驱动信号在延时前后的逻辑关系图。

具体实施方式

本发明提供的驱动故障反馈处理电路主要用于保护电力机车牵引变流器及辅助变流器的IGBT。

实施例一

图1为本发明提供的一种驱动故障反馈处理电路实施例结构示意图。如图1所示，本实施例提供的驱动故障反馈处理电路包括：驱动故障反馈信号处理电路11、脉冲驱动处理电路12、与非门电路13和驱动选择电路14以及故障锁存电路15。其中，所述驱动故障反馈信号处理电路11和所述脉冲驱动处理电路12分别与所述与非门电路13连接，所述与非门电路13与所述驱动选择电路14连接，所述驱动故障反馈信号处理电路11还与所述驱动选择电路14连接；所述驱动选择电路与所述故障锁存电路连接。

所述驱动故障反馈信号处理电路11，用于接收并处理驱动故障反馈信号。其中，驱动故障反馈信号可以是高低电平信号，也可以是脉冲信号。

所述脉冲驱动处理电路12，用于接收并处理脉冲信号的脉冲驱动信号。

与非门电路13，用于生成所述驱动故障反馈信号处理电路11的输出信号和所述脉冲驱动处理电路12的输出信号的与非信号后，输出到所述驱动选择电路。

驱动选择电路14，用于在所述驱动故障反馈信号是脉冲信号时，将所述与非门电路输出的与非信号输出到所述故障锁存电路；在所述驱动故障反馈信号是高低电平信号时，将所述驱动故障反馈信号处理电路输出的信号输出到所述故障锁存电路。

本实施例提供的驱动故障反馈处理电路工作原理如下：

驱动故障反馈信号处理电路11接收并处理高低电平形式的驱动故障反馈信号，或接收并处理脉冲信号形式的驱动故障反馈信号。驱动故障反馈信号处理电路11将处理后的信号分别输出给与非门电路13和驱动选择电路14。

在驱动故障反馈信号为高低电平信号时，脉冲驱动处理电路12没有接收到信号，与非门电路13只接收到驱动故障反馈信号处理电路11的输出。驱动选择电路14不选择将与非门电路13的输出送入到故障锁存电路15，而是选择将驱动故障反馈信号处理电路11的输出送入到故障锁存电路15，由故障锁存电路15将锁存后的信号输出CPU的I/O故障口，从而实现对IGBT的驱动故障保护。

在所述驱动故障反馈信号为与驱动信号互补的脉冲信号时，脉冲驱动处理电路12接收并处理该脉冲信号的脉冲驱动信号。脉冲驱动处理电路12将处理后的脉冲驱动信号输出给与非门电路13。与非门电路13会接收到脉冲驱动处理电路12的输出和驱动故障反馈信号处理电路的输出。与非门电路13对脉冲驱动处理电路12处理后的脉冲驱动信号和驱动故障反馈信号处理电路处理后的驱动故障反馈信号进行处理后，输出给驱动选择电路14。此时，驱动选择电路14选择将与非门电路13的输出送入到故障锁存电路15，而不是选择将驱动故障反馈信号处理电路11的输出送入到故障锁存电路15。

由于在系统设置时，即可确定该系统的驱动故障反馈信号是高低电平信号还是脉冲信号。如果该系统的驱动故障反馈信号是高低电平信号，可直接将驱动选择电路14的输入设置为驱动故障反馈信号处理电路11的输出。如果该系统的驱动故障反馈信号是脉冲信号，可直接将与非门电路13的输入设置为驱动故障反馈信号处理电路11的输出。具体地，驱动选择电路14可由两个开关电路组成，第一个开关电路连接与非门电路13和故障锁存电路，第二个开关电路连接驱动故障反馈信号处理电路11和故障锁存电路。驱动故障反馈信号是高低电平信号时，第二开关电路导通，第一开关电路断开；驱动故障反馈信号是脉冲信号时，第一开关电路导通，第二开关电路断开。

本实施例提供的驱动故障反馈处理电路，在驱动故障反馈信号为高低电平信号时，仅由驱动故障反馈信号处理电路来处理驱动故障反馈信号，驱动选择电路14选择将驱动故障反馈信号处理电路的输出送入到故障锁存电路。在驱动故障反馈信号为脉冲信号时，由驱动故障反馈信号处理电路接收并处理驱动故障反馈信号，由脉冲驱动处理电路12接收并处理该脉冲信号的驱动信号。与非门电路13会接收到脉冲驱动处理电路12的输出和驱动故障反馈信号处理电路的输出，驱动选择电路14选择将与非门电路的输出送入到故障锁存电路。因此，本实施例既可以处理脉冲信号形式的驱动故障反馈信号，也可以处理以高低电平形式存在的驱动故障反馈信号。

实施例二

图2A为图1中脉冲驱动处理电路的一种结构示意图。如图2A所示，在图1的基础上，脉冲驱动处理电路12包括第一整形电路121和驱动延时电路122。

其中，第一整形电路121，用于对接收到的脉冲驱动信号进行整形处理。驱动延时电路122，用于对经所述第一整形电路121整形处理后的所述脉冲驱动信号进行脉冲延时处理。

驱动故障反馈信号是脉冲信号时，第一整形电路121接收并对该脉冲信号的脉冲驱动信号进行整形处理，之后，为了保证驱动故障反馈处理电路的可靠性，防止由于干扰及与非门电路13的竞争冒险导致驱动故障反馈信号处理错误而引起IGBT损坏，由驱动延时电路122对经所述第一整形电路121整形处理后的所述脉冲驱动信号进行脉冲延时处理。

进一步，如图2B所示，驱动延时电路122两端还连接有第一反馈二极管123；所述第一反馈二极管123，用于使驱动延时电路122输出的脉冲驱动信号下降沿快速放电，以缩短脉冲驱动信号下降沿快速放电的延时。

进一步，经驱动延时电路122处理后的脉冲驱动信号由于滤波导致上升沿出现“爬坡”现象，为了消除这种现象，需对驱动延时电路122处理后的脉冲驱动信号再次进行整形处理。如图2所示，脉冲驱动处理电路12还包括第二整形电路124。第二整形电路124连接在驱动延时电路122和与非门电路13之间。第二整形电路124，用于对驱动延时电路输出的所述脉冲驱动信号理进行整形处理。第二整形电路124的输出信号上升沿与第一整形电路121输出的脉冲驱动信号有时间延时，具体延时时间可调节，根据具体需求决定。

实施例三

图3A为图1或图2中驱动故障反馈信号处理电路一种结构示意图。如图3所示，图1或图2中驱动故障反馈信号处理电路11包括：电压箝位电路111、第三整形电路112、反馈延时电路113和第四整形电路114。

电压箝位电路111连接所述第三整形电路112，所述第三整形电路112连接所述反馈延时电路113，所述反馈延时电路113连接所述第四整形电路114。所述第四整形电路114一方面与非门电路13连接，另一方面还与驱动选择电路14连接。

所述电压箝位电路111，用于对接收到的驱动故障反馈信号进行电压箝位处理。所述第三整形电路112，用于对所述电压箝位电路输出的信号进行整形处理。所述反馈延时电路113，用于对所述第三整形电路输出的信号进行延时处理。反馈延时电路113的两端还连接有第二反馈二极管117，所述第二反馈二极管117，用于使所述驱动故障反馈信号快速放电。

由于经反馈延时电路113处理后的驱动故障反馈信号由于滤波导致上升沿出现“爬坡”现象，为了消除这种现象，需对反馈延时电路122处理后的驱动故障信号进行整形处理。所述第四整形电路114，用于对所述反馈延时电路输出的信号进行整形处理。

进一步，如图3B所示，为了提高IGBT运行的可靠性，避免在处理高低电平形式的驱动故障反馈信号时由于电磁兼容较差引起的IGBT误保护现象，驱动故障反馈信号处理电路11还包括：与所述电压箝位电路连接的所述电磁兼容和滤波电路115。

电磁兼容和滤波电路115，用于接收所述驱动故障反馈信号，并对所述驱动故障反馈信号进行电磁兼容处理和滤波处理后，输出到所述电压箝位电路。

为了进一步提高驱动故障反馈处理电路的电磁兼容性，驱动故障反馈信号处理电路11还包括：连接在所述第三整形电路112和所述电压箝位电路111之间的光耦隔离电路116。所述光耦隔离电路116，用于对经所述电压箝位电路111处理后的驱动故障反馈信号进行光耦隔离处理，并将处理后的信号输出到所述第三整形电路112。

本实施例通过电磁兼容和滤波电路以及光耦隔离电路，提高了驱动故障反馈处理电路的电磁兼容性，避免了电磁兼容较差引起的误保护现象。

实施例四

图4为本发明提供的另一种驱动故障反馈处理电路实施例结构示意图。如图4所示，驱动故障反馈信号处理电路11包括：电磁兼容电路和滤波电路115、电压箝位电路111、光耦隔离电路116、第三整形电路112、反馈延时电路113和第四整形电路114。脉冲驱动处理电路12包括第一整形电路121和驱动延时电路122以及第二整形电路124。反馈延时电路113的两端还连接有第二反馈二极管117。

其中，第二整形电路123和第四整形电路114分别与与非门电路13连接，第四整形电路114还与驱动选电路14连接。驱动选择电路14和故障锁存电路15之间还连接有滤波电路。

如图5所示，驱动故障反馈信号为脉冲信号时，如果IGBT处于正常工作状态，该脉冲信号与脉冲驱动信号互补。该脉冲信号的脉冲驱动信号经第二整形电路124处理后产生延时，同样，该脉冲信号经第四整形电路114处理后也产生延时。延时后的脉冲驱动信号与延时后驱动故障反馈信号经过与非门电路13处理后为高电平状态，CPU正常发送脉冲驱动信号。如果IGBT工作时发生故障，该脉冲信号不再是与其驱动信号互补的信号，延时后的脉冲驱动信号与延时后驱动故障反馈信号经过与非门电路13处理后一定会有低电平信号，驱动选择电路将与非门电路13的输出经滤波电路送入到故障锁存电路15，故障锁存电路15在极短的时间内可以锁存低电平信号，最终将锁存后的信号送入CPU的故障IO口，封锁驱动脉冲，起到保护IGBT的作用。因此，通过延时处理脉冲信号和驱动故障反馈信号，提高了系统的安全性。

本发明提供的驱动故障反馈处理电路，既可以替代传统的驱动故障反馈处理电路，也可以作为IGBT(6500V/1200A)故障反馈为脉冲形式的反馈处理电路。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种驱动故障反馈处理电路，其特征在于，包括：驱动故障反馈信号处理电路、脉冲驱动处理电路、与非门电路和驱动选择电路以及故障锁存电路；

所述驱动故障反馈信号处理电路和所述脉冲驱动处理电路分别与所述与非门电路连接，所述与非门电路与所述驱动选择电路连接，所述驱动故障反馈信号处理电路还与所述驱动选择电路连接；所述驱动选择电路与所述故障锁存电路连接；

所述驱动故障反馈信号处理电路，用于接收并处理驱动故障反馈信号；

所述脉冲驱动处理电路，用于接收并处理脉冲信号的脉冲驱动信号；其中，所述脉冲信号是脉冲形式的所述驱动故障反馈信号；

所述与非门电路，用于生成所述驱动故障反馈信号处理电路的输出信号和所述脉冲驱动处理电路的输出信号的与非信号后，输出到所述驱动选择电路；

所述驱动选择电路，用于在所述驱动故障反馈信号是所述脉冲信号时，将所述与非门电路输出的与非信号输出到故障锁存电路；在所述驱动故障反馈信号是高低电平信号时，将所述驱动故障反馈信号处理电路输出的信号输出到所述故障锁存电路；

所述驱动故障反馈信号处理电路包括：电压箝位电路、第三整形电路、反馈延时电路和第四整形电路；所述电压箝位电路连接所述第三整形电路，所述第三整形电路连接所述反馈延时电路，所述反馈延时电路连接所述第四整形电路；所述电压箝位电路，用于对接收到的驱动故障反馈信号进行电压箝位处理；所述第三整形电路，用于对所述电压箝位电路输出的信号进行整形处理；所述反馈延时电路，用于对所述第三整形电路输出的信号进行延时处理；所述第四整形电路，用于对所述反馈延时电路输出的信号进行整形处理；

所述驱动故障反馈信号处理电路还包括：与所述电压箝位电路连接的电磁兼容和滤波电路，用于接收所述驱动故障反馈信号，并对所述驱动故障反馈信号进行电磁兼容处理和滤波处理后，输出到所述电压箝位电路；

所述驱动故障反馈信号处理电路还包括：连接在所述第三整形电路和所述电压箝位电路之间的光耦隔离电路；所述光耦隔离电路，用于对经所述电压箝位电路处理后的驱动故障反馈信号进行光耦隔离处理，并将处理后的信号输出到所述第三整形电路；

所述反馈延时电路的两端还连接有第二反馈二极管，所述第二反馈二极管，用于使所述反馈延时电路输出的驱动故障反馈信号下降沿快速放电，以缩短驱动故障反馈信号下降沿放电的延时。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述脉冲驱动处理电路包括：第一整形电路和驱动延时电路；所述驱动延时电路，用于对经所述第一整形电路整形处理后的所述脉冲驱动信号进行脉冲延时处理。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述驱动延时电路两端还连接有第一反馈二极管；所述第一反馈二极管，用于使所述驱动延时电路输出的脉冲驱动信号下降沿快速放电，以缩短脉冲驱动信号下降沿放电的延时。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述脉冲驱动处理电路还包括：与所述驱动延时电路连接的第二整形电路；

所述第二整形电路，用于对所述驱动延时电路输出的所述脉冲驱动信号理进行整形处理。