CN103296917B - 一种全桥式逆变器驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全桥式逆变器驱动电路，包括由场效应管Q1、Q2、Q3、Q4构成的全桥式逆变器，所述场效应管Q1的源极与场效应管Q2的漏极连接构成第一桥臂，所述场效应管Q3的源极与场效应管Q4的漏极连接构成第二桥臂；所述场效应管Q1、Q2、Q3、Q4的栅极分别连接于光耦合器U7、U10、U8、U9；所述光耦合器U7、U10、U8、U9分别通过逻辑电路连接于信号输入口。本发明用硬件在同一桥臂的上、下管之间以及两桥臂的上管之间构成死区，彻底避免全桥式逆变器因共通而损坏场效应管，有效提高全桥式逆变器的可靠性和安全性；用硬件实现两个下管的半周期交替导通，节约了DSP资源。
Description
技术领域
本发明涉及桥式逆变器领域，具体涉及一种桥式逆变器的驱动电路。
背景技术
用全桥式逆变器控制并网是一种较为成熟的电网并网逆变方案，它包括场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3、场效应管Q4，其中场效应管Q1和场效应管Q3是上管，场效应管Q2和场效应管Q4是下管；上管场效应管Q1和场效应管Q3工作频率为50Hz，互补工作，即场效应管Q1开通10毫秒后关闭，再开通场效应管Q3，场效应管Q3开通10毫秒后关闭，再开通场效应管Q1，如此循环；下管场效应管Q2和场效应管Q4工作频率为20KHz。在电网正半周，场效应管Q1、场效应管Q4关闭，场效应管Q3开通，场效应管Q2按SPWM调制方式高频工作；在电网负半周，场效应管Q3、场效应管Q2关闭，场效应管Q1开通，场效应管Q4按SPWM调制方式高频工作，经并网滤波器滤波后输出工频电流注入电网；所述场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3、场效应管Q4分别通过光耦合器U7、光耦合器U10、光耦合器U8、光耦合器U9驱动。现有技术通过编程，用控制器驱动光耦合器U7、光耦合器U10、光耦合器U8、光耦合器U9，从而控制场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3、场效应管Q4的通、断动作；在实际运行中这种控制方式经常会因为受到干扰而导致上、下管共通进而损坏场效应管，可靠性及安全性低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种全桥式逆变器驱动电路，可以解决现有全桥式逆变器以编程的方式通过控制器控制场效应管动作，容易受干扰导致上、下管共通进而损坏场效应管，可靠性及安全性低的问题。
本发明通过以下技术方案实现：
一种全桥式逆变器驱动电路，包括由场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3、场效应管Q4构成的全桥式逆变器，所述场效应管Q1的源极与场效应管Q2的漏极连接构成第一桥臂，所述场效应管Q3的源极与场效应管Q4的漏极连接构成第二桥臂；所述场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3、场效应管Q4的栅极分别连接于光耦合器U7、光耦合器U10、光耦合器U8、光耦合器U9；所述光耦合器U7、光耦合器U10、光耦合器U8、光耦合器U9分别通过逻辑电路连接于信号输入口。
本发明的进一步改进方案是，所述信号输入口包括PWML脉宽调制信号输入口、IO/01信号输出口、IO/02信号输出口；所述逻辑电路包括与非门U419A、与非门U419B、与非门U419C、与非门U419D、与非门U418A、与非门U418B、与非门U418C、与非门U418D、与非门U418E、与非门U418F，所述与非门U419A的输入脚1和与非门U419B的输入脚1分别连接于PWML脉宽调制信号输入口，所述与非门U419C的输入脚1经与非门U418F和与非门U419D的输入脚1并联于与非门U418A的输出端，所述与非门U418A的输出脚1连接于IO/01信号输出口；所述与非门U419C的输出端经与非门U418E连接于光耦合器U9的原边发光管正极，所述与非门U419A的输出端连接于光耦合器U9的原边发光管负极；所述与非门U419D的输出端经与非门U418D连接于光耦合器U10的原边发光管正极，所述与非门U419B的输出端连接于光耦合器U10的原边发光管负极；所述与非门U419C的输出端连接于光耦合器U7的原边发光管负极，所述IO/01信号输出口经与非门U418A和与非门U418B连接于光耦合器U7的原边发光管正极；所述与非门U419D的输出端连接于光耦合器U8的原边发光管负极，所述与非门U418A的输出端经与非门U418C连接于光耦合器U8的原边发光管正极；所述与非门U419A、与非门U419B、与非门U419C、与非门U419D的输入脚2并联于IO/02信号输出口；所述与非门U419A的输入脚2、与非门U419B的输入脚2、与非门U419C的输入脚1、与非门U418C的输入端、与非门U419D的输出脚1、与非门U418B的输入端分别通过电容C528、电容C534、电容C533、电容C532、电容C529、电容C530接地；所述与非门U418A的输入脚3和与非门U419D的输入脚4并联接地，所述与非门U418A的输入脚2和与非门U419D的输入脚3并联于电压为5V的直流电源。
本发明与现有技术相比的优点在于：
一、用硬件在同一桥臂的上、下管之间以及两桥臂的上管之间构成死区，彻底避免全桥式逆变器因共通而损坏场效应管，有效提高全桥式逆变器的可靠性和安全性；
二、用硬件实现两个下管的半周期交替导通，节约了DSP资源；
三、用一个IO/02信号输出口为四个场效应管作保护锁定，进一步提高了全桥式逆变器的安全性。
附图说明
图1为本发明的全桥式逆变器驱动电路的电原理图。
具体实施方式
如图1所示的一种全桥式逆变器驱动电路，包括由场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3、场效应管Q4构成的全桥式逆变器，所述场效应管Q1的源极与场效应管Q2的漏极连接构成第一桥臂，所述场效应管Q3的源极与场效应管Q4的漏极连接构成第二桥臂；所述场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3、场效应管Q4的栅极分别连接于光耦合器U7、光耦合器U10、光耦合器U8、光耦合器U9；所述光耦合器U7、光耦合器U10、光耦合器U8、光耦合器U9分别通过逻辑电路连接于信号输入口。
如图1所示，所述信号输入口包括PWML脉宽调制信号输入口、IO/01信号输出口、IO/02信号输出口；所述逻辑电路包括与非门U419A、与非门U419B、与非门U419C、与非门U419D、与非门U418A、与非门U418B、与非门U418C、与非门U418D、与非门U418E、与非门U418F，所述与非门U419A的输入脚1和与非门U419B的输入脚1分别连接于PWML脉宽调制信号输入口，所述与非门U419C的输入脚1经与非门U418F和与非门U419D的输入脚1并联于与非门U418A的输出端，所述与非门U418A的输出脚1连接于IO/01信号输出口；所述与非门U419C的输出端经与非门U418E连接于光耦合器U9的原边发光管正极，所述与非门U419A的输出端连接于光耦合器U9的原边发光管负极；所述与非门U419D的输出端经与非门U418D连接于光耦合器U10的原边发光管正极，所述与非门U419B的输出端连接于光耦合器U10的原边发光管负极；所述与非门U419C的输出端连接于光耦合器U7的原边发光管负极，所述IO/01信号输出口经与非门U418A和与非门U418B连接于光耦合器U7的原边发光管正极；所述与非门U419D的输出端连接于光耦合器U8的原边发光管负极，所述与非门U418A的输出端经与非门U418C连接于光耦合器U8的原边发光管正极；所述与非门U419A、与非门U419B、与非门U419C、与非门U419D的输入脚2并联于IO/02信号输出口；所述与非门U419A的输入脚2、与非门U419B的输入脚2、与非门U419C的输入脚1、与非门U418C的输入端、与非门U419D的输出脚1、与非门U418B的输入端分别通过电容C528、电容C534、电容C533、电容C532、电容C529、电容C530接地；所述与非门U418A的输入脚3和与非门U419D的输入脚4并联接地，所述与非门U418A的输入脚2和与非门U419D的输入脚3并联于电压为5V的直流电源。
IO/01信号输出口以50Hz频率输出驱动方波，当驱动方波从低电平变为高电平时，与非门U418A的输出端电压变低，电容C529快速放电，使与非门U419D的输出端电压快速变高，又由于与非门U418F的输出端电压跟随驱动方波变高，给电容C532快速充电，使得与非门U418C的输出端电压快速变低，即驱动光耦合器U8的原边供电脚电压变低，使光耦合器U8快速截止，从而使场效应管Q3快速关断。与非门U418A的输出端给电容C534快速放电，使与非门U419B的输出端电压迅速变高，由于与非门U419D的输出端电压快速变高，使与非门U418D的输出端电压快速变低，即光耦合器U10快速截止，使场效应管Q3的斜对管场效应管Q2快速关闭，正半周并网结束。
当驱动方波从低电平变为高电平时，与非门U418A输出端电压变低，电容C530慢速放电，使与非门U418B的输出端电压在较长时间延迟后变高，即光耦合器U7的原边发光管较长延时后才得到供电，又由于电容C533慢速充电，与非门U419C的输出端电压在较长延时后才变低，总的效果为光耦合器U7在较长延时后才驱动场效应管Q1导通；同理，电容C528慢速充电，使来自DSP的PWML脉宽调制信号长延时后才传输至光耦合器U9，即场效应管Q4长延时后才开始工作，使上管Q1、Q3之间形成较长的死区时间，同一桥臂的上、下管驱动也有足够的死区时间，避免共通。
当IO/02信号输出口的输出电压变低时，与非门U419D、与非门U419 C、与非门U419B、与非门U419A的输出端电压都变高，使场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3、场效应管Q4关断。
Claims (1)
1.一种全桥式逆变器驱动电路，包括由场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3、场效应管Q4构成的全桥式逆变器，所述场效应管Q1的源极与场效应管Q2的漏极连接构成第一桥臂，所述场效应管Q3的源极与场效应管Q4的漏极连接构成第二桥臂；所述场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3、场效应管Q4的栅极分别连接于光耦合器U7、光耦合器U10、光耦合器U8、光耦合器U9；其特征在于：所述光耦合器U7、光耦合器U10、光耦合器U8、光耦合器U9分别通过逻辑电路连接于信号输入口；所述信号输入口包括PWML脉宽调制信号输入口、IO/01信号输出口、IO/02信号输出口；所述逻辑电路包括与非门U419A、与非门U419B、与非门U419C、与非门U419D、与非门U418A、与非门U418B、与非门U418C、与非门U418D、与非门U418E、与非门U418F，所述与非门U419A的输入脚1和与非门U419B的输入脚1分别连接于PWML脉宽调制信号输入口，所述与非门U419C的输入脚1经与非门U418F和与非门U419D的输入脚1并联于与非门U418A的输出端，所述与非门U418A的输入脚1连接于IO/01信号输出口；所述与非门U419C的输出端经与非门U418E连接于光耦合器U9的原边发光管正极，所述与非门U419A的输出端连接于光耦合器U9的原边发光管负极；所述与非门U419D的输出端经与非门U418D连接于光耦合器U10的原边发光管正极，所述与非门U419B的输出端连接于光耦合器U10的原边发光管负极；所述与非门U419C的输出端连接于光耦合器U7的原边发光管负极，所述IO/01信号输出口经与非门U418A和与非门U418B连接于光耦合器U7的原边发光管正极；所述与非门U419D的输出端连接于光耦合器U8的原边发光管负极，所述与非门U418A的输出端依次经与非门U418F、与非门U418C连接于光耦合器U8的原边发光管正极；所述与非门U419A、与非门U419B、与非门U419C、与非门U419D的输入脚2并联于IO/02信号输出口；所述与非门U419A的输入脚2、与非门U419B的输入脚2、与非门U419C的输入脚1、与非门U418C的输入端、与非门U419D的输入脚1、与非门U418B的输入端分别通过电容C528、电容C534、电容C533、电容C532、电容C529、电容C530接地；所述与非门U418A的输入脚3和与非门U419D的输入脚4并联接地，所述与非门U418A的输入脚2和与非门U419D的输入脚3并联于电压为5V的直流电源。
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