CN103532474A - 电机控制器的mos管驱动电路 - Google Patents
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Abstract
一种电机控制器MOS管驱动电路，涉及电机控制技术领域。由占空比信号转换电路和信号驱动电路组成，占空比信号转换电路包括两个电压比较器和一个光电耦合器；较器IC1和IC2的输出端接到光电耦合器的2脚和3脚；信号驱动电路包括驱动芯片IR2112、两个图腾柱电路、自举电容C1和二极管D1。本发明节约控制芯片资源，信号的抗干扰能力强，驱动能力强。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，详细讲是一种节约控制芯片的资源，驱动能力强的电机控制器的MOS管驱动电路。
背景技术
我们知道，在电机控制器驱动电路中，会用到MOS管作为开关元件，开关元件一般为两组MOS管组成的桥式电路。通过在MOS管的栅极施加占空比可调的驱动信号，就可以控制MOS管的通断时间，进而输出大小可调的电压信号。对于异步电机控制器的驱动电路而言通常需要三组桥式电路来调节三相电压信号的大小，每组桥式电路需要两路PWM控制信号来分别控制上桥MOS管和下桥MOS管，三组桥式电路即需要六路PWM控制信号，对控制芯片的PWM模块数要求求高，浪费控制芯片的资源，成本高。导通NMOS管时，其栅极电压大于源级电压，对于上桥的NMOS管，其源级通常连接的是负载端，电压一般近似于电源电压，此时栅极的驱动电压就要大于电源电压，需要专门的升压电路，增加了结构的复杂性，提高制造成本。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种只用一路占空比信号（即PWM控制信号）驱动上、下桥两组MOS管，节约控制芯片的资源，驱动能力强的电机控制器的MOS管驱动电路。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种电机控制器MOS管驱动电路，由占空比信号转换电路和信号驱动电路组成，占空比信号转换电路包括两个电压比较器和一个光电耦合器；占空比信号经过一个限流电阻R1分别接到比较器IC1的负极和比较器IC2的正极，比较器IC1的正极接参考电压Vref-1，比较器IC2的负极接参考电压Vref-2；比较器IC1和IC2的输出端接到光电耦合器的2脚和3脚；信号驱动电路包括驱动芯片IR2112、两个图腾柱电路、自举电容C1和二极管D1，光电耦合器的两个输出脚7脚和6脚分别接到驱动芯片IR2112的低端输入14脚和高端输入12脚，驱动芯片IR2112的低端输出1脚经过限流电阻R8接到图腾柱电路一的栅极，图腾柱电路一由NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2组成的，Q1的漏极经过电阻R7接到15V电压，Q2的源极接地，Q1的源级和Q2的漏极相连，产生的信号用于驱动桥式电路的下桥MOS管；驱动芯片IR2112的高端输出8脚经过限流电阻R9接到图腾柱电路二的栅极，图腾柱电路二由NPN型三极管Q3和PNP型三极管Q4组成的，Q3的漏极接到驱动芯片IR2112的7脚，同时接到自举电容C1的一端，自举电容C1的另一端接到IR2112的6脚； Q4的源极接到所驱动的上桥MOS管的源级和驱动芯片IR2112的6脚，Q3的源级和Q4的漏极相连，产生的信号用于驱动桥式电路的上桥MOS管；光电耦合器的1脚、4脚和8脚分别经电阻R2、R3、R4接5V电压，5脚接地；驱动芯片IR2112的2脚、15脚接地，3脚经电阻R7接15V电压，11脚经电阻R4接5V电压。
本发明中所述的驱动芯片IR2112的13脚接一个关断信号。这个信号可有控制器主芯片或其他外围电路产生，当有故障发生时用来在可靠关断IR2112的输出，保护系统。
本发明中所述的光电耦合器的7脚经电阻R6、R4接5V电压，6脚经电阻R5、R4接5V电压。使输入到驱动芯片IR2112的占空比信号的品质最佳。
工作时，控制器发出的一路PWM信号，当PWM信号为高电平时，IC1输出低电平，IC2输出高电平。这两路信号又经过光电耦合器，增强了信号的驱动能力和抗干扰能力。光电耦合器的7脚输出低电平，6脚输出高电平，这两个输出信号分别给到驱动器IR2112的高低端输入。IR2112的关断信号为低电平时，IR2112的低端输出1脚为低电平，连接图腾柱电路后产生MOS管驱动信号为低电平，使下桥MOS管关闭；IR2112的高端输出8脚为高电平，连接图腾柱电路后产生MOS管驱动信号为高电平，使上桥MOS管打开。当PWM信号为低电平时，情况相反，最终结果是上桥MOS管关闭，下桥MOS管打开。IR2112的关断信号为高电平时，IR2112的低端输出1脚和高端输出8脚都输出低电平，上下桥MOS管均关断。
本发明只用一路占空比信号驱动上下桥臂两组MOS管，节约了控制芯片的资源。占空比信号经过光耦隔离，增强信号的抗干扰能力。采用IR2112和两路图腾柱电路结合驱动两路桥臂，上桥驱动采用外部自举电容上电，驱动能力大大增强。当占空比信号为低电平时，图腾柱电路的下管为MOS的结点电容提供放电回路，减小了MOS管关断下降时间。驱动芯片IR2112的13脚接一个关断信号后具有驱动保护功能，在控制器遇到故障时可及时关断MOS管，保护系统。
附图说明
图1是本发明的电路结构的原理图。
具体实施方式
如图所示的电机控制器MOS管驱动电路，由占空比信号转换电路和信号驱动电路组成，占空比信号转换电路包括两个电压比较器和一个光电耦合器；占空比信号经过一个限流电阻R1分别接到比较器IC1的负极和比较器IC2的正极，比较器IC1的正极接参考电压Vref-1，比较器IC2的负极接参考电压Vref-2；比较器IC1和IC2的输出端接到光电耦合器的2脚和3脚；信号驱动电路包括驱动芯片IR2112、两个图腾柱电路、自举电容C1和二极管D1，光电耦合器的两个输出脚7脚和6脚分别接到驱动芯片IR2112的低端输入14脚和高端输入12脚，驱动芯片IR2112的低端输出1脚经过限流电阻R8接到图腾柱电路一的栅极，图腾柱电路一由NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2组成的，Q1的漏极经过电阻R7接到15V电压，Q2的源极接地，Q1的源级和Q2的漏极相连，产生的信号用于驱动桥式电路的下桥MOS管；驱动芯片IR2112的高端输出8脚经过限流电阻R9接到图腾柱电路二的栅极，图腾柱电路二由NPN型三极管Q3和PNP型三极管Q4组成的，Q3的漏极接到驱动芯片IR2112的7脚，同时接到自举电容C1的一端，自举电容C1的另一端接到IR2112的6脚； Q4的源极接到所驱动的上桥MOS管的源级和驱动芯片IR2112的6脚，Q3的源级和Q4的漏极相连，产生的信号用于驱动桥式电路的上桥MOS管；光电耦合器的1脚、4脚和8脚分别经电阻R2、R3、R4接5V电压，5脚接地；驱动芯片IR2112的2脚、15脚接地，3脚经电阻R7接15V电压，11脚经电阻R4接5V电压。驱动芯片IR2112的13脚接一个关断信号。这个信号可有控制器主芯片或其他外围电路产生，当有故障发生时用来在可靠关断IR2112的输出，保护系统。光电耦合器的7脚经电阻R6、R4接5V电压，6脚经电阻R5、R4接5V电压。使输入到驱动芯片IR2112的占空比信号的品质最佳。各元器件的选型为：R1=47K、R2=470Ω、R3=470Ω、 R4=20Ω、R5=1K、R6=1K、R7=10Ω、R8=150Ω、R9=150Ω、C1选用330uF/16V的电容,，D1选用RS1D二极管。
工作时，控制器发出的一路PWM信号，当PWM信号为高电平时，IC1输出低电平，IC2输出高电平。这两路信号又经过光电耦合器，增强了信号的驱动能力和抗干扰能力。光电耦合器的7脚输出低电平，6脚输出高电平，这两个输出信号分别给到驱动器IR2112的高低端输入。IR2112的关断信号为低电平时，IR2112的低端输出1脚为低电平，连接图腾柱电路后产生MOS管驱动信号为低电平，使下桥MOS管关闭；IR2112的高端输出8脚为高电平，连接图腾柱电路后产生MOS管驱动信号为高电平，使上桥MOS管打开。当PWM信号为低电平时，情况相反，最终结果是上桥MOS管关闭，下桥MOS管打开。IR2112的关断信号为高电平时，IR2112的低端输出1脚和高端输出8脚都输出低电平，上下桥MOS管均关断。
本发明只用一路占空比信号驱动上下桥臂两组MOS管，节约了控制芯片的资源。占空比信号经过光耦隔离，增强信号的抗干扰能力。采用IR2112和两路图腾柱电路结合驱动两路桥臂，上桥驱动采用外部自举电容上电，驱动能力大大增强。当占空比信号为低电平时，图腾柱电路的下管为MOS的结点电容提供放电回路，减小了MOS管关断下降时间。驱动芯片IR2112的13脚接一个关断信号后具有驱动保护功能，在控制器遇到故障时可及时关断MOS管，保护系统。
Claims (3)
1.一种电机控制器MOS管驱动电路，由占空比信号转换电路和信号驱动电路组成，占空比信号转换电路包括两个电压比较器和一个光电耦合器；占空比信号经过一个限流电阻R1分别接到比较器IC1的负极和比较器IC2的正极，比较器IC1的正极接参考电压Vref-1，比较器IC2的负极接参考电压Vref-2；比较器IC1和IC2的输出端接到光电耦合器的2脚和3脚；信号驱动电路包括驱动芯片IR2112、两个图腾柱电路、自举电容C1和二极管D1，光电耦合器的两个输出脚7脚和6脚分别接到驱动芯片IR2112的低端输入14脚和高端输入12脚，驱动芯片IR2112的低端输出1脚经过限流电阻R8接到图腾柱电路一的栅极，图腾柱电路一由NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2组成的，Q1的漏极经过电阻R7接到15V电压，Q2的源极接地，Q1的源级和Q2的漏极相连，产生的信号用于驱动桥式电路的下桥MOS管；驱动芯片IR2112的高端输出8脚经过限流电阻R9接到图腾柱电路二的栅极，图腾柱电路二由NPN型三极管Q3和PNP型三极管Q4组成的，Q3的漏极接到驱动芯片IR2112的7脚，同时接到自举电容C1的一端，自举电容C1的另一端接到IR2112的6脚； Q4的源极接到所驱动的上桥MOS管的源级和驱动芯片IR2112的6脚，Q3的源级和Q4的漏极相连，产生的信号用于驱动桥式电路的上桥MOS管；光电耦合器的1脚、4脚和8脚分别经电阻R2、R3、R4接5V电压，5脚接地；驱动芯片IR2112的2脚、15脚接地，3脚经电阻R7接15V电压，11脚经电阻R4接5V电压。
2.根据权利要求1所述的电机控制器MOS管驱动电路，其特征在于所述的驱动芯片IR2112的13脚接一个关断信号。
3.根据权利要求1或2所述的电机控制器MOS管驱动电路，其特征在于所述的光电耦合器的7脚经电阻R6、R4接5V电压，6脚经电阻R5、R4接5V电压。
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|---|---|---|---|---|
| CN103986313A (zh) * | 2014-04-21 | 2014-08-13 | 南京航空航天大学 | 一种双向驱动电路及其控制方法 |
| CN112039318A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-04 | 江苏信息职业技术学院 | 一种新型mos管隔离驱动电路 |
| CN113099564A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-09 | 浙江工业大学 | 一种用于细胞磁热遗传学研究的高频磁热装置 |
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2013
- 2013-11-01 CN CN201310531566.2A patent/CN103532474A/zh active Pending
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| CN103986313B (zh) * | 2014-04-21 | 2017-01-04 | 南京航空航天大学 | 一种双向驱动电路及其控制方法 |
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| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140122 |