CN107547031B

CN107547031B - 电动车控制器的h桥驱动电路、控制器和电动车

Info

Publication number: CN107547031B
Application number: CN201710943790.0A
Authority: CN
Inventors: 李红雨; 刘宏鑫; 魏标
Original assignee: Zhuhai Enpower Electric Co Ltd
Current assignee: Shandong Yingboer Electric Co ltd
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2023-11-21
Anticipated expiration: 2037-10-11
Also published as: CN107547031A

Abstract

本发明提供一种电动车控制器的H桥驱动电路、控制器和电动车，包括驱动电源、上桥驱动电路和下桥驱动电路；上桥驱动电路包括第一驱动模块、第一处理模块和开关管K1，第一驱动模块设置有第一信号输出端，下桥驱动电路包括开关管K2,第一处理模块包括二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、三极管T2和三极管T3，利用R3、R5、C2和第一驱动模块组成晶体管T2的驱动电路，而C2为加速电容，其能够加速T2的关断，上桥驱动电路的供电是由驱动电源通过D2、C1与上桥的地形成回路，在下桥驱动电路导通时，驱动电源通过D2给C1充电，用于上桥驱动电路开通时使用，实现了上桥自举供电、浮动驱动的目的。

Description

电动车控制器的H桥驱动电路、控制器和电动车

技术领域

本发明涉及电动车领域，尤其涉及一种电动车控制器的H桥驱动电路、控制器和电动车。

背景技术

电动车因其不燃烧汽油产生动力，具有环保、污染小的特点，在旅游景区等对环境要求较高的地方得到广泛的应用。现有的电瓶车设有一个电机控制器，用于将蓄电池输出的直流电源转换成三相交流电源并驱动电机转动。

现有技术的控制器一般是采用高压驱动芯片来实现，不仅成本高，且大电流驱动难以满足，需要外扩图腾柱输出以增大驱动电流，虽然采用驱动芯片具有集成度高，但是成本高，驱动输出电流小，难以满足低成本、大电流的需求。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种成本低且电路开关速度快的H桥驱动电路。

本发明的第二目的是提供一种成本低且电路开关速度快的控制器。

本发明的第三目的是提供一种成本低且电路开关速度快的电动车。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种电动车控制器的H桥驱动电路，包括驱动电源、上桥驱动电路和下桥驱动电路；

上桥驱动电路包括第一驱动模块、第一处理模块和开关管K1，第一驱动模块设置有第一信号输出端，下桥驱动电路包括开关管K2；

第一处理模块包括二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、三极管T2和三极管T3，二极管D2的正极与驱动电源的正极连接，二极管D2的负极与电阻R3的第一端、三极管T2的发射极、电容C1的第一端连接，电阻R3的第二端与电阻R5的第一端、电容C2的第一端、第一信号输出端连接，电阻R5的第二端与电容C2的第二端、三极管T2的基极连接，三极管T2的集电极与二极管D1的正极、电阻R7的第一端、三极管T3的基极连接，二极管D1的负极与电阻R6的第一端连接，电阻R6的第二端与三极管T3的发射极、开关管的K1的栅极连接，三极管T3的集电极与电阻R8的第一端连接，电阻R7的第二端和电阻R8的第二端、电容C1、开关管K1的漏极、开关管K2的源极连接。

由上述方案可见，R3、R5、C2和第一驱动模块组成晶体管T2的驱动电路，而C2为加速电容，其能够加速T2的关断，同时，将开通电阻R6、R23独立设置，便于独立调整开关时间，再者，上桥驱动电路的供电是由驱动电源通过D2、C1与上桥的地形成回路，在下桥驱动电路导通时，驱动电源通过D2给C1充电，用于上桥驱动电路开通时使用。另外，T1的源极可与驱动电源共地，驱动侧R7、R8等地与C1的负极共地，实现了上桥自举供电、浮动驱动的目的。

更进一步的方案是，第一驱动模块包括场效应管T1、电阻R1、电阻R2和电阻R4，电阻R1用于连接在信号输入端的两端，电阻R2的第一端与电阻R1的第一端连接，电阻R1的第二端与场效应管T1的栅极连接，场效应管T1的源极与第一信号输出端连接，场效应管T1的漏极与电阻R4的第一端连接，电阻R2的第二端和电阻R4的第二端接地。

由上可见，采用MOSFET的T1来驱动T2，具有开关速度快，输入电压电平范围宽等特点，第一级电路采用MOSFET的T1，输入接口兼容性好，使后级得晶体管T2开关速度快，同时输入电平范围从3V-15V均可，兼容3.3V、5.5V、15V等各种接口电路。

更进一步的方案是，上桥驱动电路还包括第一门极保护模块，第一门极保护模块包括稳压二极管Z1、稳压二极管Z2、电容C4和电阻R9，稳压二极管Z1的正极与稳压二极管Z2的正极连接，稳压二极管Z1的负极与电容C4的第一端、电阻R9的第一端、开关管K1的栅极连接，稳压二极管Z2的负极与电容C4的第二端、电阻R9的第二端、开关管K1的漏极连接。

由上可见，门极储存电荷通过T3与R8进行泻放，其中R8可以独立调整关断电流。C4、R9、Z1、Z2组成门极保护电路，R9防静电，C9为防止弥勒效应，增加双向稳压管进行弥勒效应电压钳位保护等措施，从而有效保护电路。

更进一步的方案是，下桥驱动电路还包括第二驱动模块和第二处理模块，第二驱动模块设置有第二信号输出端；

第二处理模块包括二极管D11、电容C11、电阻R18、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、三极管T5和三极管T6，驱动电源的正极与电阻R24的第一端、三极管T5的发射极连接，电阻R24的第二端与电阻R21的第一端、电容C11的第一端、第二信号输出端连接，电阻R21的第二端与电容C11的第二端、三极管T5的基极连接，三极管T5的集电极与二极管D11的正极、电阻R18的第一端、三极管T6的基极连接，二极管D11的负极与电阻R23的第一端连接，电阻R23的第二端与三极管T6的发射极、开关管的K2的栅极连接，三极管T6的集电极与电阻R22的第一端连接，电阻R18的第二端和电阻R22的第二端、开关管K2的漏极接地。

更进一步的方案是，第二驱动模块包括场效应管T4、电阻R26、电阻R20和电阻R25，电阻R26用于连接在信号输入端的两端，电阻R20的第一端与电阻R26的第一端连接，电阻R26的第二端与场效应管T4的栅极连接，场效应管T4的源极与第二信号输出端连接，场效应管T4的漏极与电阻R25的第一端连接，电阻R20的第二端和电阻R25的第二端接地。

更进一步的方案是，下桥驱动电路还包括第二门极保护模块，第二门极保护模块包括稳压二极管3、稳压二极管Z4、电容C9和电阻R19，稳压二极管Z3的正极与稳压二极管Z4的正极连接，稳压二极管Z3的负极与电容C9的第一端、电阻R19的第一端、开关管K2的栅极连接，稳压二极管Z4的负极和电容C9的第二端、电阻R19的第二端接地。

由上可见，下桥驱动电路的方式大致与上桥驱动电路一致，同样能够实现上述的发明目的和优点。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种电动车用控制器，控制器设置有H桥驱动电路，其特征在于，H桥驱动电路为上述方案中的H桥驱动电路。

为了实现本发明的第三目的，本发明提供一种电动车，电动车设置有控制器，控制器设置有H桥驱动电路，H桥驱动电路为上述方案中的H桥驱动电路。

由上述方案可见，通过控制器和电动车的驱动电路，即R3、R5、C2和第一驱动模块组成晶体管T2的驱动电路，而C2为加速电容，其能够加速T2的关断，同时，将开通电阻R6、R23独立设置，便于独立调整开关时间，再者，上桥驱动电路的供电是由驱动电源通过D2、C1与上桥的地形成回路，在下桥驱动电路导通时，驱动电源通过D2给C1充电，用于上桥驱动电路开通时使用。另外，T1的源极可与驱动电源共地，驱动侧R7、R8等地与C1的负极共地，实现了上桥自举供电、浮动驱动的目的。

附图说明

图1是本发明驱动电路实施例的电路图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

电动车设置有驱动电机用的控制器，控制器设置有H桥驱动电路，参照图1，H桥驱动电路，包括驱动电源Drive_power、上桥驱动电路和下桥驱动电路。

上桥驱动电路包括第一驱动模块、第一处理模块、第一门极保护模块和开关管K1，第一处理模块包括二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、三极管T2和三极管T3，二极管D2的正极与驱动电源的正极连接，二极管D2的负极与电阻R3的第一端、三极管T2的发射极、电容C1的第一端连接，电阻R3的第二端与电阻R5的第一端、电容C2的第一端、第一信号输出端连接，，电阻R5的第二端与电容C2的第二端、三极管T2的基极连接，三极管T2的集电极与二极管D1的正极、电阻R7的第一端、三极管T3的基极连接，二极管D1的负极与电阻R6的第一端连接，电阻R6的第二端与三极管T3的发射极、开关管的K1的栅极连接，三极管T3的集电极与电阻R8的第一端连接，电阻R7的第二端和电阻R8的第二端、电容C1、开关管K1的漏极、开关管K2的源极连接。

第一驱动模块包括场效应管T1、电阻R1、电阻R2和电阻R4，电阻R1用于连接在信号输入端Drive_signal_H的两端，电阻R2的第一端与电阻R1的第一端连接，电阻R1的第二端与场效应管T1的栅极连接，场效应管T1的源极与第一驱动模块的第一信号输出端连接，场效应管T1的漏极与电阻R4的第一端连接，电阻R2的第二端和电阻R4的第二端接地。

第一门极保护模块包括稳压二极管Z1、稳压二极管Z2、电容C4和电阻R9，稳压二极管Z1的正极与稳压二极管Z2的正极连接，稳压二极管Z1的负极与电容C4的第一端、电阻R9的第一端、开关管K1的栅极连接，稳压二极管Z2的负极与电容C4的第二端、电阻R9的第二端、开关管K1的漏极连接。

本案的最大优势是实现采用自举电路的上桥驱动电路，下面对其工作原理进行描述。R2、R1、R4组成T1输入驱动电路，R2为下拉电阻，保证在控制器不连接或者连接不好的情况下，驱动信号处于低电平无效状态；R1为MOSFET的输入电阻。R3、R5及C2与T1组成三极管T2的驱动电路，Drive_signal_L=0时，T1关断，T2也关断；在Drive_signal_L=1时，T1开通，T2也开通。其中C2为加速电容，加速T2的关断。另外，采用MOSFET管的T1来驱动T2，具有开关速度快，输入电压电平范围宽等特点。在T2导通的情况下，驱动电源通过D2、R6输出给所驱动的开关器件，R6为开通电阻，可以根据开通速度进行调整。在T2关断的情况下，T3导通，门极储存电荷通过T3与R8进行泻放，其中R8可以独立调整关断电流。C4、R9、Z1、Z2组成门极保护电路，R9防静电，C9为防止弥勒效应。

下桥驱动电路还包括第二驱动模块、第二处理模块、第二门极保护模块和开关管K2，第二处理模块包括二极管D11、电容C11、电阻R18、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、三极管T5和三极管T6，驱动电源的正极与电阻R24的第一端、三极管T5的发射极连接，电阻R24的第二端与电阻R21的第一端、电容C11的第一端、第二信号输出端连接，电阻R21的第二端与电容C11的第二端、三极管T5的基极连接，三极管T5的集电极与二极管D11的正极、电阻R18的第一端、三极管T6的基极连接，二极管D11的负极与电阻R23的第一端连接，电阻R23的第二端与三极管T6的发射极、开关管的K2的栅极连接，三极管T6的集电极与电阻R22的第一端连接，电阻R18的第二端和电阻R22的第二端、开关管K2的漏极接地。

第二驱动模块包括场效应管T4、电阻R26、电阻R20和电阻R25，电阻R26用于连接在信号输入端的两端，电阻R20的第一端与电阻R26的第一端连接，电阻R26的第二端与场效应管T4的栅极连接，场效应管T4的源极与第二驱动模块的第二信号输出端连接，场效应管T4的漏极与电阻R25的第一端连接，电阻R20的第二端和电阻R25的第二端接地。

第二门极保护模块包括稳压二极管Z3、稳压二极管Z4、电容C9和电阻R19，稳压二极管Z3的正极与稳压二极管Z4的正极连接，稳压二极管Z3的负极与电容C9的第一端、电阻R19的第一端、开关管K2的栅极连接，稳压二极管Z4的负极和电容C9的第二端、电阻R19的第二端接地。

下桥驱动电路如上桥大致相同，其原理是：

R20、R26、R25组成T4输入驱动电路，R20为下拉电阻，保证在控制器不连接或者连接不好的情况下，驱动信号处于无效状态；R26为MOSFET的输入电阻。R24、R21及C11与T4组成晶体管T5的驱动电路，Drive_signal_L=0时，T4关断，T5也关断；在Drive_signal_L=1时，T4开通，T5也开通。其中C11为加速电容，加速T5的关断。另外，采用MOSFET管T4来驱动二极管T5，具有开关速度快，输入电压电平范围宽等特点。在T5导通的情况下，驱动电源通过D11、R23输出给所驱动的开关器件，R23为开通电阻，可以根据开关速度进行调整。在T5关断的情况下，T6导通，门极储存电荷通过T6与R22进行泄放，其中R22可以调整关断电流。C9、R19、Z3、Z4组成门极保护电路，R19防静电，C9为防止弥勒效应。

从以上的描述可以看出，在工作原理上基本相同，但是根本区别在于，下桥驱动电源所有电路是共地的，而上桥供电是由下桥的驱动电源通过D2、C1与上桥的地形成回路，在下桥导通时，驱动电源通过D2给C1充电，用于上桥开通时使用。另外，T1的源极与Drive_power共地，驱动侧R7、R8等地与C1的负极共地，实现了上桥自举供电、浮动驱动的目的。当然在本实施例外，T1与T4也可以是采用晶体管，也是能够实现本发明目的。

Claims

1.电动车控制器的H桥驱动电路，包括驱动电源、上桥驱动电路和下桥驱动电路，其特征在于：

所述上桥驱动电路包括第一驱动模块、第一处理模块和开关管K1，所述第一驱动模块设置有第一信号输出端，所述下桥驱动电路包括开关管K2；

所述第一处理模块包括二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、三极管T2和三极管T3，所述二极管D2的正极与所述驱动电源的正极连接，所述二极管D2的负极与所述电阻R3的第一端、所述三极管T2的发射极、所述电容C1的第一端连接，所述电阻R3的第二端与所述电阻R5的第一端、所述电容C2的第一端、所述第一信号输出端连接，所述电阻R5的第二端与所述电容C2的第二端、所述三极管T2的基极连接，所述三极管T2的集电极与所述二极管D1的正极、所述电阻R7的第一端、所述三极管T3的基极连接，所述二极管D1的负极与所述电阻R6的第一端连接，所述电阻R6的第二端与所述三极管T3的发射极、所述开关管的K1的栅极连接，所述三极管T3的集电极与所述电阻R8的第一端连接，所述电阻R7的第二端和所述电阻R8的第二端、所述电容C1、所述开关管K1的漏极、所述开关管K2的源极连接。

2.根据权利要求1所述的H桥驱动电路，其特征在于：

所述第一驱动模块包括场效应管T1、电阻R1、电阻R2和电阻R4，所述电阻R1用于连接在信号输入端的两端，所述电阻R2的第一端与所述电阻R1的第一端连接，所述电阻R1的第二端与场效应管T1的栅极连接，所述场效应管T1的源极与所述第一信号输出端连接，所述场效应管T1的漏极与所述电阻R4的第一端连接，所述电阻R2的第二端和所述电阻R4的第二端接地。

3.根据权利要求2所述的H桥驱动电路，其特征在于：

所述上桥驱动电路还包括第一门极保护模块，所述第一门极保护模块包括稳压二极管Z1、稳压二极管Z2、电容C4和电阻R9，稳压所述二极管Z1的正极与所述稳压二极管Z2的正极连接，所述稳压二极管Z1的负极与所述电容C4的第一端、所述电阻R9的第一端、所述开关管K1的栅极连接，所述稳压二极管Z2的负极与所述电容C4的第二端、所述电阻R9的第二端、所述开关管K1的漏极连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的H桥驱动电路，其特征在于：

所述下桥驱动电路还包括第二驱动模块和第二处理模块，所述第二驱动模块设置有第二信号输出端；

所述第二处理模块包括二极管D11、电容C11、电阻R18、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、三极管T5和三极管T6，所述驱动电源的正极与所述电阻R24的第一端、所述三极管T5的发射极连接，所述电阻R24的第二端与所述电阻R21的第一端、所述电容C11的第一端、所述第二信号输出端连接，所述电阻R21的第二端与所述电容C11的第二端、所述三极管T5的基极连接，所述三极管T5的集电极与所述二极管D11的正极、所述电阻R18的第一端、所述三极管T6的基极连接，所述二极管D11的负极与所述电阻R23的第一端连接，所述电阻R23的第二端与所述三极管T6的发射极、所述开关管的K2的栅极连接，所述三极管T6的集电极与所述电阻R22的第一端连接，所述电阻R18的第二端和所述电阻R22的第二端、所述开关管K2的漏极接地。

5.根据权利要求4所述的H桥驱动电路，其特征在于：

所述第二驱动模块包括场效应管T4、电阻R26、电阻R20和电阻R25，所述电阻R26用于连接在信号输入端的两端，所述电阻R20的第一端与所述电阻R26的第一端连接，所述电阻R26的第二端与场效应管T4的栅极连接，所述场效应管T4的源极与所述第二信号输出端连接，所述场效应管T4的漏极与所述电阻R25的第一端连接，所述电阻R20的第二端和所述电阻R25的第二端接地。

6.根据权利要求5所述的H桥驱动电路，其特征在于：

所述下桥驱动电路还包括第二门极保护模块，所述第二门极保护模块包括稳压二极管Z3、稳压二极管Z4、所述电容C9和所述电阻R19，所述稳压二极管Z3的正极与所述稳压二极管Z4的正极连接，所述稳压二极管Z3的负极与所述电容C9的第一端、所述电阻R19的第一端、所述开关管K2的栅极连接，所述稳压二极管Z4的负极和所述电容C9的第二端、所述电阻R19的第二端接地。

7.电动车用控制器，所述控制器设置有H桥驱动电路，其特征在于，所述H桥驱动电路为上述权利要求1至6任一项所述的H桥驱动电路。

8.电动车，所述电动车设置有控制器，所述控制器设置有H桥驱动电路，其特征在于，所述H桥驱动电路为上述权利要求1至6任一项所述的H桥驱动电路。