CN107591777A - 过流保护型功率驱动电路和电机驱动电路 - Google Patents

Abstract

一种过流保护型功率驱动电路，输入控制脉冲输给脉冲前沿检出单元101、栅极上臂控制电路102和栅极负压控制电路104，前沿检出使栅极下臂控制电路103截止，同时栅极上臂控制电路102输出高电平使功率单元105导通负载电流，反馈单元106使栅极下臂控制电路103、功率单元105和反馈单元106构成的功率触发器自锁在上述置位状态；输入脉冲低电平时，栅极上臂控制电路102截止、栅极负压控制电路104通过栅极下臂控制电路103使栅极接通负压，使功率单元105截止负载电流，并通过反馈单元106使功率触发器自锁在上述复位状态；当功率管过流时，功率管饱和压降通过反馈单元使功率触发器复位并锁止，功率管得到保护。

Description

过流保护型功率驱动电路和电机驱动电路

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，涉及过流保护型功率驱动电路和电机驱动电路。

背景技术

随着工业技术的发展，对电机的控制要求越来越高。大部分电机都采用电子控制单元(控制器)来对电机进行控制，不仅要控制其启动、运转，有些还需要精确控制其转速、转矩、功率、制动等。特别是随着国际化的环保要求指标的提高，采用清洁能源的电动汽车、微型电动车、电动三轮车、电动两轮车未来主流交通工具都需要采用电子控制单元对电机进行优化的精确控制。

车辆在运行时，其安全性对于车辆财产安全乃至人身安全都很重要。因为，车辆电机在运行过程中，伴随着电流的热效应、电流的浪涌冲击、温度、振动、水浸、盐雾等严苛的工作条件，电机易于出现各种绕组故障、以及在车辆启动、电机制动、急变速等工况下容易出现各种过流现象，这些过大的电流冲击会对电机绕组、对电机控制器、对供电电源(电池等)、对供电线路(如直流母线)等产生很大的威胁，容易出现烧毁线路、击穿控制器内的功率管，进而还会烧毁电机绕组、损伤电池组、甚至发生车辆自燃火灾等更大危害，甚至危及人员的生命安全。对于其他领域如工业生产商所用到的这类电机同样存在这样的问题。

因此，电机、控制器生产企业和整车生产商、乃至车辆的司乘人员都非常重视电机的运行安全，一般都在电机控制器内设有过流保护电路，当检测到电机运行中发生过流时，减小电机电流或关断电机电流。

现有的电机过流检测电路和过流保护电路一般是采取在直流母线串联电流检测元件，用于检测直流母线的电流，当发生过流时，关断驱动脉冲或切断供电电源；或者通过在相电路中串联电流检测元件，检测三相绕组的相位电流，当发生过流时，关断驱动脉冲或切断供电电源；还需要将电流检测元件输出端信号需要与一基准值进行比较，当电流检测元件输出端超过预设允许值时，由执行电路切断供电电源或者由cpu停止输出驱动脉冲或者由执行电路切断驱动脉冲，在过流发生到保护动作完成需要经历：电流检测—过流比较判断—关断脉冲或关断电源，其中，电流检测元件的准确性、稳定性在整个车辆使用过程中对过流保护的安全性影响极大，其批量离散性也是个问题，特别是干路电流、母线电流的检测往往滞后于过流危害的发生，况且一些过流冲击是电流上升率非常大、对控制器内末级功率管来说往往是致命危害，还有对于采样出来的过流信号需要cpu计算的保护类型来说，cpu的运算速度也将使过流保护动作延迟执行，往往功率管管芯已经严重超温才发出保护指令，大大降低了控制器可靠性和使用寿命，甚至击穿、烧断后发出保护指令。现在这样的过流保护电路被大量采用。

因此，在实际使用过程中，仍有大量控制器乃至电机绕组遭受过流损坏。所以，应电机驱动技术和电动车产业对过流保护的可靠性、安全性技术需求，研发设计出电路较为简单、成本较低、高可靠性的直接检测功率管饱和压降、当发生过流时再通过强烈正反馈机制来缩短动作时间、直接关断功率管栅极驱动脉冲的过流保护型功率驱动电路已尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于，设计一种过流保护型功率驱动电路及电机驱动电路，其可以直接检测功率管饱和压降、当发生过流时再通过强烈正反馈机制来缩短动作时间、直接关断功率管栅极驱动脉冲，能够在电路设计较为简单、成本较低的条件下实现高可靠性的过流保护，用于解决上述技术问题中的至少一个问题。

依据本发明的第一方面，提供了一种过流保护型功率驱动电路，其特殊之处在于，

包括脉冲前沿检出单元101、栅极上臂控制电路102、栅极下臂控制电路103、栅极负压控制电路104、功率单元105和反馈单元106，其中：

所述脉冲前沿检出单元101包括输入端和输出端，所述输入端和所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，

所述栅极上臂控制电路102包括输入端和输出端，所述输入端和所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，

所述栅极下臂控制电路103包括输入端、栅极负压接入端和输出端，所述输入端和所述脉冲前沿检出单元101的输出端连接，

所述栅极负压控制电路104包括输入端、输出端和栅极负压引出端，所述输入端和所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，所述输出端和所述栅极下臂控制电路103的输入端及所述脉冲前沿检出单元101的输出端同时连接，所述栅极负压引出端和所述栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端连接，

所述功率单元105包括输入端、输出端和接地端，所述输入端和所述栅极下臂控制电路103的输出端及所述栅极上臂控制电路102的输出端同时连接，所述接地端连接电路零点位点(即母线负极)，功率单元105的输出端作为所述过流保护型功率驱动电路的输出端用于控制外部电路的电流，

所述反馈单元106包括输入端和输出端，所述输入端和所述功率单元105的输出端连接，所述反馈单元的输出端和所述栅极下臂控制电路103的输入端连接，且所述反馈单元106构成所述栅极下臂控制电路103及功率单元105之间的信号正反馈网络，使所述反馈单元106和所述栅极下臂控制电路103及功率单元105构成具有两种稳态的功率型触发器，

用于，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入正极性脉冲时，所述脉冲前沿检出单元101检出所述脉冲的上升沿，使所述栅极下臂控制电路103输出端呈高阻态、所述栅极上臂控制电路102输出高电平，使所述功率单元105导通接通所控制的负载电流，并通过所述反馈单元106使所述功率型触发器锁止在所述功率单元105导通的置位状态，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的下降沿到来以及所述输入端接收到低电平时，所述栅极上臂控制电路102输出高阻态、所述栅极负压控制电路104通过所述栅极下臂控制电路103使所述功率单元105的输入端接通栅极负压令所述功率单元105迅速截止、切断所控制的负载电流，并通过所述反馈单元106使所述功率型触发器锁止在所述功率单元截止的复位状态，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的高电平期间，当所述功率单元105发生输出电流过流时，所述反馈单元106将所述功率单元105的过高的饱和压降电压信号输出给所述栅极下臂控制电路103的输入端，使所述栅极下臂控制电路103迅速拉低所述功率单元105的输入端电压，并通过所述反馈单元106的强烈反馈作用使所述功率型触发器迅速翻转并锁止在所述功率单元截止的复位状态、切断所控制的负载电流，使所述功率单元105得到保护。

进一步的，本发明还提供了一种过流保护型功率驱动电路，其特殊之处在于，还包括：上管功率单元108和上管栅极控制单元107，所述上管功率单元108包括输入端、输出端和正极端，所述上管栅极控制单元107包括上管驱动脉冲输入端in22、输出端和泵电源输入端Vh，其中，

所述上管功率单元108的输出端和所述功率单元105的输出端连接，所述上管功率单元108的输入端和所述上管栅极控制单元107的输出端连接，所述正极端连接所述过流保护型功率驱动电路的主电源正极(即母线正极)，所述泵电源输入端接入高于外加电源电压的泵压电源用于为所述上管功率单元108提供足够栅极驱动电压，所述上管驱动脉冲输入端用于接收前级电路输出端上管功率单元108所需的驱动脉冲信号，使所述过流保护型功率驱动电路能够实现高低电平双极性功率驱动。

进一步优选的，本发明提供了一种过流保护型功率驱动电路，其特殊之处在于包括，所述脉冲前沿检出单元101包括输入电容C1、晶体管Q1、电阻R1和二极管D1，其中：所述输入电容C1的一端作为所述脉冲前沿检出单元101的输入端和所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，所述输入电容C1的另一端和所述电阻R1的一端、所述二极管D1的负极、所述晶体管Q1的基极同时连接，所述电阻R1的另一端与二极管D1的正极、三极管Q1的发射极同时接地，所述三极管Q1的集电极作为所述脉冲前沿检出单元101的输出端，

所述栅极上臂控制电路102包括晶体管Q2、Q3、Q4和电阻R2、R3、R4，所述晶体管Q2的发射极接地、电阻R2的一端连接所述晶体管Q2基极、电阻R2的另一端作为所述栅极上臂控制电路的输入端和所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，晶体管Q2的集电极通过所述电阻R3和所述晶体管Q3的集电极极以及所述晶体管Q4的基极同时连接，所述晶体管Q3的发射极和所述晶体管Q4的发射极同时与电路的栅极供电电压端连接，所述晶体管Q3的基极通过电阻R4和所述晶体管Q4的集电极连接并作为所述栅极上臂控制电路102的输出端，

所述栅极下臂控制电路103包括晶体管Q5、二极管D4和二极管D5，所述晶体管Q5的发射极和所述二极管D5的正极连接作为所述栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端，所述二极管D5的负极接地，所述晶体管Q5的基极连接二极管D4的正极，所述二极管D4的负极作为所述栅极下臂控制电路103的输入端和所述脉冲前沿检出单元101的输出端连接，所述晶体管Q5的集电极作为所述栅极下臂控制电路103的输出端和所述栅极上臂控制电路102的输出端连接，

所述栅极负压控制电路104包括晶体管Q6、Q7和二极管D3、电阻R6、R7、R8，晶体管Q7的发射极连接电路的栅极供电电压端，所述晶体管Q7的基极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端作为所述栅极负压控制电路104的输入端与所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，所述晶体管Q6的发射极连接电路的栅极负压供电端，所述晶体管Q6的基极通过电阻R8和所述晶体管Q7的集电极、所述电阻R7的一端同时连接，所述电阻R7的另一端连接所述二极管D3的正极、所述二极管D3的负极作为所述栅极负压控制电路104的输出端与所述所述栅极下臂控制电路103的输入端连接，所述晶体管Q6的集电极作为所述栅极负压控制电路104的栅极负压引出端与所述栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端连接，

所述功率单元105包括绝缘栅双极晶体管Q8，所述绝缘栅双极晶体管Q8的栅极作为所述功率单元105输入端和所述栅极下臂控制电路103的输出端及所述栅极上臂控制电路102的输出端同时连接，所述绝缘栅双极晶体管Q8的发射极为所述功率单元105的接地端连接电路零点位点(即母线负极)，所述绝缘栅双极晶体管Q8的集电极为所述功率单元105及所述过流保护型功率驱动电路的输出端用于控制外部电路的电流，

所述反馈单元106包括二极管D2和电阻R5，所述二极管D2的负极作为所述反馈单元106输入端和和所述功率单元105的输出端连接，所述二极管D2的正极作为所述反馈单元106输出端和所述栅极下臂控制电路103的输入端连接，所述电阻R5连接于所述二极管D2正极和电路的栅极电压供电端，使所述反馈单元106构成所述栅极下臂控制电路103及功率单元105之间的信号正反馈网络，所述反馈单元106和所述栅极下臂控制电路103及功率单元105构成具有两种稳态的功率型触发器，

用于，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入正极性脉冲时，所述脉冲前沿检出单元101检出所述脉冲的上升沿，使所述栅极下臂控制电路103输出端呈高阻态、所述栅极上臂控制电路102输出高电平，使所述功率单元105导通接通所控制的负载电流，并通过所述反馈单元106使所述功率型触发器锁止在所述功率单元105导通的置位状态，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的下降沿到来以及所述输入端接收到低电平时，所述栅极上臂控制电路102输出高阻态、所述栅极负压控制电路104通过所述栅极下臂控制电路103使所述功率单元105的输入端接通栅极负压令所述功率单元105迅速截止、切断所控制的负载电流，并通过所述反馈单元106使所述功率型触发器锁止在所述功率单元截止的复位状态，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的高电平期间，当所述功率单元105发生输出电流过流时，所述反馈单元106将所述功率单元105的过高的饱和压降电压信号输出给所述栅极下臂控制电路103的输入端，使所述栅极下臂控制电路103迅速拉低所述功率单元105的输入端电压，并通过所述反馈单元106的强烈反馈作用使所述功率型触发器迅速翻转并锁止在所述功率单元截止的复位状态、切断所控制的负载电流，使所述功率单元105得到保护。

进一步优选的，本发明提供了一种过流保护型功率驱动电路，其特殊之处在于包括，

所述脉冲前沿检出单元101包括输入电容C1、晶体管Q1、电阻R1和二极管D1，其中：所述输入电容C1的一端作为所述脉冲前沿检出单元101的输入端和所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，所述输入电容C1的另一端和所述电阻R1的一端、所述二极管D1的负极、所述晶体管Q1的基极同时连接，所述电阻R1的另一端与二极管D1的正极、三极管Q1的发射极同时接地，所述三极管Q1的集电极作为所述脉冲前沿检出单元101的输出端，

所述栅极上臂控制电路102包括晶体管Q2、Q3、Q4和电阻R2、R3、R4，所述晶体管Q2的发射极接地、电阻R2的一端连接所述晶体管Q2基极、电阻R2的另一端作为所述栅极上臂控制电路的输入端和所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，晶体管Q2的集电极通过所述电阻R3和所述晶体管Q3的集电极极以及所述晶体管Q4的基极同时连接，所述晶体管Q3的发射极和所述晶体管Q4的发射极同时与电路的栅极供电电压端连接，所述晶体管Q3的基极通过电阻R4和所述晶体管Q4的集电极连接并作为所述栅极上臂控制电路102的输出端，

所述栅极下臂控制电路103包括晶体管Q5、二极管D4和二极管D5，所述晶体管Q5的发射极和所述二极管D5的正极连接作为所述栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端，所述二极管D5的负极接地，所述晶体管Q5的基极连接二极管D4的正极，所述二极管D4的负极作为所述栅极下臂控制电路103的输入端和所述脉冲前沿检出单元101的输出端连接，所述晶体管Q5的集电极作为所述栅极下臂控制电路103的输出端和所述栅极上臂控制电路102的输出端连接，

所述栅极负压控制电路104包括晶体管Q6、Q7和二极管D3、电阻R6、R7、R8，晶体管Q7的发射极连接电路的栅极供电电压端，所述晶体管Q7的基极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端作为所述栅极负压控制电路104的输入端与所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，所述晶体管Q6的发射极连接电路的栅极负压供电端，所述晶体管Q6的基极通过电阻R8和所述晶体管Q7的集电极、所述电阻R7的一端同时连接，所述电阻R7的另一端连接所述二极管D3的正极、所述二极管D3的负极作为所述栅极负压控制电路104的输出端与所述所述栅极下臂控制电路103的输入端连接，所述晶体管Q6的集电极作为所述栅极负压控制电路104的栅极负压引出端与所述栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端连接，

所述功率单元105包括绝缘栅双极晶体管Q8，所述绝缘栅双极晶体管Q8的栅极作为所述功率单元105输入端和所述栅极下臂控制电路103的输出端及所述栅极上臂控制电路102的输出端同时连接，所述绝缘栅双极晶体管Q8的发射极为所述功率单元105的接地端连接电路零点位点(即母线负极)，所述绝缘栅双极晶体管Q8的集电极为所述功率单元105及所述过流保护型功率驱动电路的输出端用于控制外部电路的电流，

所述反馈单元106包括二极管D2和电阻R5，所述二极管D2的负极作为所述反馈单元106输入端和和所述功率单元105的输出端连接，所述二极管D2的正极作为所述反馈单元106输出端和所述栅极下臂控制电路103的输入端连接，所述电阻R5连接于所述二极管D2正极和电路的栅极电压供电端，使所述反馈单元106构成所述栅极下臂控制电路103及功率单元105之间的信号正反馈网络，所述反馈单元106和所述栅极下臂控制电路103及功率单元105构成具有两种稳态的功率型触发器，

所述上管功率单元108包括绝缘栅双极晶体管Q9，所述绝缘栅双极晶体管Q9的栅极为所述上管功率单元108的输入端和所述上管栅极控制单元107的输出端连接，所述绝缘栅双极晶体管Q9的发射极作为所述上管功率单元108的输出端和所述功率单元105的输出端连接，所述绝缘栅双极晶体管Q9的集电极作为所述上管功率单元108的正极端连接所述过流保护型功率驱动电路的主电源正极(即母线正极)，

所述上管栅极控制单元107包括上管驱动脉冲输入端in22、输出端和泵电源输入端Vh，所述泵电源输入端接入高于外加电源电压的泵压电源用于为所述上管功率单元108提供足够栅极驱动电压，所述上管驱动脉冲输入端用于接收前级电路输出端上管功率单元108所需的驱动脉冲信号，使所述过流保护型功率驱动电路能够实现高低电平双极性功率驱动，

用于，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入正极性脉冲时，所述脉冲前沿检出单元101检出所述脉冲的上升沿，使所述栅极下臂控制电路103输出端呈高阻态、所述栅极上臂控制电路102输出高电平，使所述功率单元105导通接通所控制的负载电流，并通过所述反馈单元106使所述功率型触发器锁止在所述功率单元105导通的置位状态，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的下降沿到来以及所述输入端接收到低电平时，所述栅极上臂控制电路102输出高阻态、所述栅极负压控制电路104通过所述栅极下臂控制电路103使所述功率单元105的输入端接通栅极负压令所述功率单元105迅速截止、切断所控制的负载电流，并通过所述反馈单元106使所述功率型触发器锁止在所述功率单元截止的复位状态，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的高电平期间，当所述功率单元105发生输出电流过流时，所述反馈单元106将所述功率单元105的过高的饱和压降电压信号输出给所述栅极下臂控制电路103的输入端，使所述栅极下臂控制电路103迅速拉低所述功率单元105的输入端电压，并通过所述反馈单元106的强烈反馈作用使所述功率型触发器迅速翻转并锁止在所述功率单元截止的复位状态、切断所控制的负载电流，使所述功率单元105得到保护。

依据本发明的第二方面，提供了一种电机驱动电路，其特殊之处在于，包括本发明第一方面所述的过流保护型功率驱动电路。

进一步优选的，本发明还提供了一种电机驱动电路，其特殊之处在于包括三个所述过流保护型功率驱动电路，组成用于驱动三相电机的三相过流保护型功率驱动电路，所述三相过流保护型功率驱动电路为第一相过流保护型功率驱动电路、第二相过流保护型功率驱动电路和第三相过流保护型功率驱动电路，在每一相的所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的高电平期间，当该相率单元发生输出电流过流时，该相过流保护型功率驱动电路切断所控制的负载电流，使所述功率单元得到保护。

依据本发明的第三方面，提供了一种电机驱动电路，其特殊之处在于，包括第一方面所述的过流保护型功率驱动电路。

进一步优选的，本发明还提供了一种电机驱动电路，其特殊之处在于包括三个所述过流保护型功率驱动电路，组成用于驱动三相电机的三相过流保护型功率驱动电路，所述三相过流保护型功率驱动电路为第一相过流保护型功率驱动电路、第二相过流保护型功率驱动电路和第三相过流保护型功率驱动电路，在每一相的所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的高电平期间，当该相率单元发生输出电流过流时，该相过流保护型功率驱动电路切断所控制的负载电流，使所述功率单元得到保护。

进一步地，如前所述的功率单元或上管功率单元，其特殊之处在于，所述功率单元或上管功率单元为IGBT或MOSFET。

本发明的有益效果是：电路设计较为简单、成本较低、采用直接检测功率管饱和压降、当发生过流时再通过强烈正反馈机制来缩短动作时间、直接关断功率管栅极驱动脉冲、使过流保护型功率驱动电路具有更高的可靠性，以满足电机驱动技术和电动车产业对过流保护的可靠性、安全性技术需求。

附图说明

图1是本发明实施方式所提供的一种过流保护型功率驱动电路的方框图。

图2是本发明实施方式所提供的一种过流保护型功率驱动电路的电路结构示意图。

图3是本发明实施方式所提供的一种包括上管及其控制电路的过流保护型功率驱动电路的方框图。

图4是本发明实施方式所提供的一种包括上管及其控制电路的过流保护型功率驱动电路的电路结构示意图。

图5是本发明实施方式所提供的一种冷端驱动型的三相电机驱动电路的方框图。

图6是本发明实施方式所提供的一种包括上管及其控制电路的冷端过流保护型三相电机驱动电路的方框图。

具体实施方式

第一方面，本发明提供了一种过流保护型功率驱动电路，如下述实施例1和实施例2较为详细的说明。

实施例1

如图1所示，是本发明实施方式所提供的一种过流保护型功率驱动电路的方框图。

本实施例提供了一种过流保护型功率驱动电路，包括脉冲前沿检出单元101、栅极上臂控制电路102、栅极下臂控制电路103、栅极负压控制电路104、功率单元105和反馈单元106，其中：

脉冲前沿检出单元101包括输入端和输出端，输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，

栅极上臂控制电路102包括输入端和输出端，输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，

栅极下臂控制电路103包括输入端、栅极负压接入端和输出端，其输入端和脉冲前沿检出单元101的输出端连接，

栅极负压控制电路104包括输入端、输出端和栅极负压引出端，输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，输出端和栅极下臂控制电路103的输入端及脉冲前沿检出单元101的输出端同时连接，栅极负压引出端和栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端连接，

功率单元105包括输入端、输出端和接地端，输入端和栅极下臂控制电路103的输出端及栅极上臂控制电路102的输出端同时连接，接地端连接电路零点位点(即母线负极)，功率单元105的输出端作为过流保护型功率驱动电路的输出端用于控制外部电路的电流，

反馈单元106包括输入端和输出端，输入端和功率单元105的输出端连接，反馈单元的输出端和栅极下臂控制电路103的输入端连接，且反馈单元106构成栅极下臂控制电路103及功率单元105之间的信号正反馈网络，使反馈单元106和栅极下臂控制电路103及功率单元105构成具有两种稳态的功率型触发器，

用于，

在过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入正极性脉冲时，脉冲前沿检出单元101检出脉冲的上升沿，使栅极下臂控制电路103输出端呈高阻态、栅极上臂控制电路102输出高电平，使功率单元105导通接通所控制的负载电流，并通过反馈单元106使功率型触发器锁止在功率单元105导通的置位状态，

在过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的下降沿到来以及输入端接收到低电平时，栅极上臂控制电路102输出高阻态、栅极负压控制电路104通过栅极下臂控制电路103使功率单元105的输入端接通栅极负压令功率单元105迅速截止、切断所控制的负载电流，并通过反馈单元106使功率型触发器锁止在功率单元截止的复位状态，

在过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的高电平期间，当功率单元105发生输出电流过流时，反馈单元106将功率单元105的过高的饱和压降电压信号输出给栅极下臂控制电路103的输入端，使栅极下臂控制电路103迅速拉低功率单元105的输入端电压，并通过反馈单元106的强烈反馈作用使功率型触发器迅速翻转并锁止在功率单元截止的复位状态、切断所控制的负载电流，使功率单元105得到保护。

如图2所示，是本发明实施方式所提供的一种过流保护型功率驱动电路的电路结构示意图。

图2为图1方框图所示的过流保护型功率驱动电路的一种电路结构简图，其中，脉冲前沿检出单元101包括输入电容C1、晶体管Q1、电阻R1和二极管D1，其中：输入电容C1的一端作为脉冲前沿检出单元101的输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，输入电容C1的另一端和电阻R1的一端、二极管D1的负极、晶体管Q1的基极同时连接，电阻R1的另一端与二极管D1的正极、三极管Q1的发射极同时接地，三极管Q1的集电极作为脉冲前沿检出单元101的输出端，

栅极上臂控制电路102包括晶体管Q2、Q3、Q4和电阻R2、R3、R4，晶体管Q2的发射极接地、电阻R2的一端连接晶体管Q2基极、电阻R2的另一端作为栅极上臂控制电路的输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，晶体管Q2的集电极通过电阻R3和晶体管Q3的集电极极以及晶体管Q4的基极同时连接，晶体管Q3的发射极和晶体管Q4的发射极同时与电路的栅极供电电压端连接，晶体管Q3的基极通过电阻R4和晶体管Q4的集电极连接并作为栅极上臂控制电路102的输出端，

栅极下臂控制电路103包括晶体管Q5、二极管D4和二极管D5，晶体管Q5的发射极和二极管D5的正极连接作为栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端，二极管D5的负极接地，晶体管Q5的基极连接二极管D4的正极，二极管D4的负极作为栅极下臂控制电路103的输入端和脉冲前沿检出单元101的输出端连接，晶体管Q5的集电极作为栅极下臂控制电路103的输出端和栅极上臂控制电路102的输出端连接，

栅极负压控制电路104包括晶体管Q6、Q7和二极管D3、电阻R6、R7、R8，晶体管Q7的发射极连接电路的栅极供电电压端，晶体管Q7的基极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端作为栅极负压控制电路104的输入端与过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，晶体管Q6的发射极连接电路的栅极负压供电端，晶体管Q6的基极通过电阻R8和晶体管Q7的集电极、电阻R7的一端同时连接，电阻R7的另一端连接二极管D3的正极、二极管D3的负极作为栅极负压控制电路104的输出端与栅极下臂控制电路103的输入端连接，晶体管Q6的集电极作为栅极负压控制电路104的栅极负压引出端与栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端连接，

功率单元105包括绝缘栅双极晶体管Q8，绝缘栅双极晶体管Q8的栅极作为功率单元105输入端和栅极下臂控制电路103的输出端及栅极上臂控制电路102的输出端同时连接，绝缘栅双极晶体管Q8的发射极为功率单元105的接地端连接电路零点位点(即母线负极)，绝缘栅双极晶体管Q8的集电极为功率单元105及过流保护型功率驱动电路的输出端用于控制外部电路的电流，为了说明简洁，实施方式中仅对必要的电路元件连接关系进行阐述，对于公知技术常见的功率管上并联的续流二极管、以及在功率管栅极所接的过压限幅保护稳压二极管在这里均未予示出。

反馈单元106包括二极管D2和电阻R5，二极管D2的负极作为反馈单元106输入端和和功率单元105的输出端连接，二极管D2的正极作为反馈单元106输出端和栅极下臂控制电路103的输入端连接，电阻R5连接于二极管D2正极和电路的栅极电压供电端，使反馈单元106构成栅极下臂控制电路103及功率单元105之间的信号正反馈网络，反馈单元106和栅极下臂控制电路103及功率单元105构成具有两种稳态的功率型触发器，

用于，

在过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入正极性脉冲时，脉冲前沿检出单元101检出脉冲的上升沿，使栅极下臂控制电路103输出端呈高阻态、栅极上臂控制电路102输出高电平，使功率单元105导通接通所控制的负载电流，并通过反馈单元106使功率型触发器锁止在功率单元105导通的置位状态，

在过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的下降沿到来以及输入端接收到低电平时，栅极上臂控制电路102输出高阻态、栅极负压控制电路104通过栅极下臂控制电路103使功率单元105的输入端接通栅极负压令功率单元105迅速截止、切断所控制的负载电流，并通过反馈单元106使功率型触发器锁止在功率单元截止的复位状态，

在过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的高电平期间，当功率单元105发生输出电流过流时，反馈单元106将功率单元105的过高的饱和压降电压信号输出给栅极下臂控制电路103的输入端，使栅极下臂控制电路103迅速拉低功率单元105的输入端电压，并通过反馈单元106的强烈反馈作用使功率型触发器迅速翻转并锁止在功率单元截止的复位状态、切断所控制的负载电流，使功率单元105得到保护。

下面阐述图2电路工作过程：

电路的in1为接收前级电路输出端控制脉冲，该控制脉冲为高电平有效，亦即在高电平时可以使整个电路的输出端out对地导通，从而接通受控元件的电流路径。

在输入脉冲前沿到来时，高电位使晶体管Q7截止、进而使晶体管Q6截止、二极管D3截止，这样栅极负压控制电路104各端子均呈现高阻态，对整个电路的其余部分没有作用。

同时，输入脉冲到来时，通过晶体管Q1的发射结和电阻R1为电容C1充电，使晶体管Q1导通、拉低二极管D4负极电位、使栅极下臂控制电路103的晶体管Q5截止，电容C1迅速充足电，晶体管Q1变为截止。

输入脉冲前沿还通过电阻R2使晶体管Q2导通、进而使晶体管Q2通过电阻R3接通晶体管Q4基级电流、使晶体管Q4导通、为功率晶体管Q8提供栅极电压(图中以+15v为例)，晶体管Q8导通，接通连接于电路输出的out与母线正极之间的负载电流路径(母线正极及负载未予示出)，功率晶体管Q8可以是场效应管或绝缘栅双极晶体管IGBT。

在功率晶体管Q8导通期间，通过二极管D2钳位将钳位电压反馈至栅极下臂控制电路103的输入端、使二极管D2的正极电位UD2＜UD5+UD4+UQ5be，其中：UD5为二极管D5的正向导通阈值电压、UD4为稳压二极管D4的反向导通电压、UQ5be为晶体管Q5的发射极导通阈值电压，所以晶体管Q5截止，上述的功率晶体管Q8导通状态被锁止，此状态为稳态。

在输入脉冲的高电平持续期间，功率晶体管Q8持续导通，维持上述稳态。

在输入脉冲后沿到来时，电容C1放电，为下一次脉冲前沿到来时的充电做准备。

输入脉冲低电平期间，晶体管Q7导通、通过电阻R7、二极管D3、D5使晶体管Q5导通，同时晶体管Q7导通还通过电阻R8使晶体管Q6导通，与晶体管Q5共同拉低功率管Q8栅极电位至“栅极负压”(图中以-5v为例)、晶体管Q5导通同时通过电阻R4使晶体管Q3导通、关闭晶体管Q4的发射极电压，使晶体管Q4截止(必要时可在晶体管Q4集电极回路或发射极回路串接限流电阻以预防晶体管Q4和Q5同步导通，图中未予示出)，即:栅极上臂控制电路102截止、栅极下臂控制电路103导通，使功率管Q8的集电极电位进一步升高、再通过二极管D2的正反馈作用、使功率管Q8迅速截止、切断功率管和负载电流，此后：电路的输出端out电压由于负载电流消失被拉高至母线正极电位、使二极管D2截止、栅极供电电源+15v通过电阻R5维持晶体管Q5导通、这样功率晶体管Q8截止状态被锁止，此状态为稳态。

在输入脉冲的高电平持续期间，若由于负载短路等原因导致功率晶体管Q8过流时、其集电极(若采用mosfet时为漏极)电压随过流同步上升、通过二极管D2将集电极电压反馈至栅极下臂控制电路103的输入端、当二极管D2的正极电位当升高至UD2≥UD5+UD4+UQ5be时，二极管D4、晶体管Q5、二极管D5导通、拉低功率管Q8栅极电位、同时通过电阻R4使晶体管Q3导通、关闭晶体管Q4的发射极电压，使晶体管Q4截止(亦可在晶体管Q4集电极串接适宜电阻以预防晶体管Q4和Q5同步导通危害，图中未予示出)，即:栅极上臂控制电路102截止、栅极下臂控制电路103导通，使功率管Q8的集电极电位进一步升高、再通过二极管D2的正反馈作用、使功率管Q8迅速截止、切断功率管和负载电流，此后：电路的输出端out电压由于负载电流消失被拉高至母线正极电位、使二极管D2截止、栅极供电电源+15v通过电阻R5维持晶体管Q5导通、这样功率晶体管Q8截止状态被锁止，此状态为稳态。

在下一次输入脉冲的高电平到来之前，维持上述稳态。使功率管及负载得到保护。此外，为了提高电路响应性、也可以将一只电阻和一只电容构成的串联电路连接在晶体管Q6基极与晶体管Q5集电极之间，电流流向指向晶体管Q5集电极，这样可以使过流保护状态的晶体管Q8的栅极电压自锁在负压上。

为了说明的简洁明了，实施方式中仅对必要的电路元件连接关系进行阐述，对于公知技术中常见的如部分晶体管发射极上并联的卸荷电阻、以及在晶体管集电极或发射极所串接的限流电阻、负反馈电阻等在这里不再赘述、附图亦未予示出。

该电路由于采用硬件电路、且整体电路较为简单、通过正反馈路径使过流保护极其迅速，电路的可靠性很高。

实施例2

如图3所示，是本发明实施方式所提供的一种包括上管及其控制电路的过流保护型功率驱动电路的方框图。

本发明还提供了一种过流保护型功率驱动电路，还包括：上管功率单元108和上管栅极控制单元107，上管功率单元108包括输入端、输出端和正极端，上管栅极控制单元107包括上管驱动脉冲输入端in22、输出端和泵电源输入端Vh，其中，

上管功率单元108的输出端和功率单元105的输出端连接，上管功率单元108的输入端和上管栅极控制单元107的输出端连接，正极端连接过流保护型功率驱动电路的主电源正极(即母线正极)，泵电源输入端接入高于外加电源电压的泵压电源用于为上管功率单元108提供足够栅极驱动电压，上管驱动脉冲输入端用于接收前级电路输出端上管功率单元108所需的驱动脉冲信号，使过流保护型功率驱动电路能够实现高低电平双极性功率驱动。

如图4所示，是本发明实施方式所提供的一种包括上管及其控制电路的过流保护型功率驱动电路的电路结构示意图。

本发明还提供了一种过流保护型功率驱动电路，包括：

脉冲前沿检出单元101包括输入电容C1、晶体管Q1、电阻R1和二极管D1，其中：输入电容C1的一端作为脉冲前沿检出单元101的输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，输入电容C1的另一端和电阻R1的一端、二极管D1的负极、晶体管Q1的基极同时连接，电阻R1的另一端与二极管D1的正极、三极管Q1的发射极同时接地，三极管Q1的集电极作为脉冲前沿检出单元101的输出端，

栅极上臂控制电路102包括晶体管Q2、Q3、Q4和电阻R2、R3、R4，晶体管Q2的发射极接地、电阻R2的一端连接晶体管Q2基极、电阻R2的另一端作为栅极上臂控制电路的输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，晶体管Q2的集电极通过电阻R3和晶体管Q3的集电极极以及晶体管Q4的基极同时连接，晶体管Q3的发射极和晶体管Q4的发射极同时与电路的栅极供电电压端连接，晶体管Q3的基极通过电阻R4和晶体管Q4的集电极连接并作为栅极上臂控制电路102的输出端，

栅极下臂控制电路103包括晶体管Q5、二极管D4和二极管D5，晶体管Q5的发射极和二极管D5的正极连接作为栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端，二极管D5的负极接地，晶体管Q5的基极连接二极管D4的正极，二极管D4的负极作为栅极下臂控制电路103的输入端和脉冲前沿检出单元101的输出端连接，晶体管Q5的集电极作为栅极下臂控制电路103的输出端和栅极上臂控制电路102的输出端连接，

栅极负压控制电路104包括晶体管Q6、Q7和二极管D3、电阻R6、R7、R8，晶体管Q7的发射极连接电路的栅极供电电压端，晶体管Q7的基极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端作为栅极负压控制电路104的输入端与过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，晶体管Q6的发射极连接电路的栅极负压供电端，晶体管Q6的基极通过电阻R8和晶体管Q7的集电极、电阻R7的一端同时连接，电阻R7的另一端连接二极管D3的正极、二极管D3的负极作为栅极负压控制电路104的输出端与栅极下臂控制电路103的输入端连接，晶体管Q6的集电极作为栅极负压控制电路104的栅极负压引出端与栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端连接，

功率单元105包括绝缘栅双极晶体管Q8，绝缘栅双极晶体管Q8的栅极作为功率单元105输入端和栅极下臂控制电路103的输出端及栅极上臂控制电路102的输出端同时连接，绝缘栅双极晶体管Q8的发射极为功率单元105的接地端连接电路零点位点(即母线负极)，绝缘栅双极晶体管Q8的集电极为功率单元105及过流保护型功率驱动电路的输出端用于控制外部电路的电流，

反馈单元106包括二极管D2和电阻R5，二极管D2的负极作为反馈单元106输入端和和功率单元105的输出端连接，二极管D2的正极作为反馈单元106输出端和栅极下臂控制电路103的输入端连接，电阻R5连接于二极管D2正极和电路的栅极电压供电端，使反馈单元106构成栅极下臂控制电路103及功率单元105之间的信号正反馈网络，反馈单元106和栅极下臂控制电路103及功率单元105构成具有两种稳态的功率型触发器，

上管功率单元108包括绝缘栅双极晶体管Q9，绝缘栅双极晶体管Q9的栅极为上管功率单元108的输入端和上管栅极控制单元107的输出端②连接，绝缘栅双极晶体管Q9的发射极作为上管功率单元108的输出端和功率单元105的输出端连接、还与上管栅极控制单元107的射极电压引入端③连接，绝缘栅双极晶体管Q9的集电极作为上管功率单元108的正极端连接过流保护型功率驱动电路的主电源正极(即母线正极)，

上管栅极控制单元107包括上管驱动脉冲输入端①(in22)、输出端②和泵电源输入端⑥(Vh)，泵电源输入端接入高于外加电源电压的泵压电源(Vh)用于为上管功率单元108提供足够栅极驱动电压，上管驱动脉冲输入端用于接收前级电路输出端上管功率单元108所需的驱动脉冲信号，使过流保护型功率驱动电路能够实现高低电平双极性功率驱动，以及，上管栅极控制单元107还具有众所周知的常规电路的低压供电端⑤(以+15v为例，在本实施例可以与前述的晶体管Q8的“栅极供电电压”为同一电压源)、接地端④。

用于，

在过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入正极性脉冲时，脉冲前沿检出单元101检出脉冲的上升沿，使栅极下臂控制电路103输出端呈高阻态、栅极上臂控制电路102输出高电平，使功率单元105导通接通所控制的负载电流，并通过反馈单元106使功率型触发器锁止在功率单元105导通的置位状态，

在过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的下降沿到来以及输入端接收到低电平时，栅极上臂控制电路102输出高阻态、栅极负压控制电路104通过栅极下臂控制电路103使功率单元105的输入端接通栅极负压令功率单元105迅速截止、切断所控制的负载电流，并通过反馈单元106使功率型触发器锁止在功率单元截止的复位状态，

在过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的高电平期间，当功率单元105发生输出电流过流时，反馈单元106将功率单元105的过高的饱和压降电压信号输出给栅极下臂控制电路103的输入端，使栅极下臂控制电路103迅速拉低功率单元105的输入端电压，并通过反馈单元106的强烈反馈作用使功率型触发器迅速翻转并锁止在功率单元截止的复位状态、切断所控制的负载电流，使功率单元105得到保护。

其中主体电路部分与前述图2相同，不再赘述，本电路是在图2所示电路基础上增加了上管功率单元108和上管栅极控制单元107，易于理解的是，上管Q9和下管Q8可以在各自的前级驱动脉冲控制下，构成双极性输出，当上管Q9导通、下管Q8截止时输出高电位，当上管Q9截止、下管Q8导通时输出低电位。

第二方面，本发明提供了一种电机驱动电路，包括本发明第一方面的过流保护型功率驱动电路。

实施例3

如图5所示，本发明实施方式所提供的这种冷端驱动型的三相电机驱动电路(500)，包括三个所述过流保护型功率驱动电路，组成三相过流保护型功率驱动电路，

三相过流保护型功率驱动电路为第一相过流保护型功率驱动电路、第二相过流保护型功率驱动电路和第三相过流保护型功率驱动电路，其中：

第一相过流保护型功率驱动电路包括脉冲前沿检出单元101、栅极上臂控制电路102、栅极下臂控制电路103、栅极负压控制电路104、功率单元105和反馈单元106，其中：

脉冲前沿检出单元101包括输入端和输出端，输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，

栅极上臂控制电路102包括输入端和输出端，输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，

栅极下臂控制电路103包括输入端、栅极负压接入端和输出端，输入端和脉冲前沿检出单元101的输出端连接，

栅极负压控制电路104包括输入端、输出端和栅极负压引出端，输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，输出端和栅极下臂控制电路103的输入端及脉冲前沿检出单元101的输出端同时连接，栅极负压引出端和栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端连接，

功率单元105包括输入端、输出端和接地端，输入端和栅极下臂控制电路103的输出端及栅极上臂控制电路102的输出端同时连接，接地端连接电路零点位点(即母线负极)，功率单元105的输出端作为过流保护型功率驱动电路的输出端用于控制外部电路的电流，

反馈单元106包括输入端和输出端，输入端和功率单元105的输出端连接，反馈单元的输出端和栅极下臂控制电路103的输入端连接，且反馈单元106构成栅极下臂控制电路103及功率单元105之间的信号正反馈网络，使反馈单元106和栅极下臂控制电路103及功率单元105构成具有两种稳态的功率型触发器，

这样，在过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入正极性脉冲时，脉冲前沿检出单元101检出脉冲的上升沿，使栅极下臂控制电路103输出端呈高阻态、栅极上臂控制电路102输出高电平，使功率单元105导通接通所控制的负载电流，并通过反馈单元106使功率型触发器锁止在功率单元105导通的置位状态，

在过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的下降沿到来以及输入端接收到低电平时，栅极上臂控制电路102输出高阻态、栅极负压控制电路104通过栅极下臂控制电路103使功率单元105的输入端接通栅极负压令功率单元105迅速截止、切断所控制的负载电流，并通过反馈单元106使功率型触发器锁止在功率单元截止的复位状态，

在过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的高电平期间，当功率单元105发生输出电流过流时，反馈单元106将功率单元105的过高的饱和压降电压信号输出给栅极下臂控制电路103的输入端，使栅极下臂控制电路103迅速拉低功率单元105的输入端电压，并通过反馈单元106的强烈反馈作用使功率型触发器迅速翻转并锁止在功率单元截止的复位状态、切断所控制的负载电流，使功率单元105得到保护；

第二相过流保护型功率驱动电路包括脉冲前沿检出单元201、栅极上臂控制电路202、栅极下臂控制电路203、栅极负压控制电路204、功率单元205和反馈单元206，其中：

脉冲前沿检出单元201包括输入端和输出端，输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in2连接，

栅极上臂控制电路202包括输入端和输出端，输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in2连接，

栅极下臂控制电路203包括输入端、栅极负压接入端和输出端，输入端和脉冲前沿检出单元201的输出端连接，

栅极负压控制电路204包括输入端、输出端和栅极负压引出端，输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in2连接，输出端和栅极下臂控制电路203的输入端及脉冲前沿检出单元201的输出端同时连接，栅极负压引出端和栅极下臂控制电路203的栅极负压接入端连接，

功率单元205包括输入端、输出端和接地端，输入端和栅极下臂控制电路203的输出端及栅极上臂控制电路202的输出端同时连接，接地端连接电路零点位点(即母线负极)，功率单元205的输出端作为过流保护型功率驱动电路的输出端用于控制外部电路的电流，

反馈单元206包括输入端和输出端，输入端和功率单元205的输出端连接，反馈单元的输出端和栅极下臂控制电路203的输入端连接，且反馈单元206构成栅极下臂控制电路203及功率单元205之间的信号正反馈网络，使反馈单元206和栅极下臂控制电路203及功率单元205构成具有两种稳态的功率型触发器，

同样，在过流保护型功率驱动电路的输入端in2输入正极性脉冲时，脉冲前沿检出单元201检出脉冲的上升沿，使栅极下臂控制电路203输出端呈高阻态、栅极上臂控制电路202输出高电平，使功率单元205导通接通所控制的负载电流，并通过反馈单元206使功率型触发器锁止在功率单元205导通的置位状态，

在过流保护型功率驱动电路的输入端in2输入的正极性脉冲的下降沿到来以及输入端接收到低电平时，栅极上臂控制电路202输出高阻态、栅极负压控制电路204通过栅极下臂控制电路203使功率单元205的输入端接通栅极负压令功率单元205迅速截止、切断所控制的负载电流，并通过反馈单元206使功率型触发器锁止在功率单元截止的复位状态，

在过流保护型功率驱动电路的输入端in2输入的正极性脉冲的高电平期间，当功率单元205发生输出电流过流时，反馈单元206将功率单元205的过高的饱和压降电压信号输出给栅极下臂控制电路203的输入端，使栅极下臂控制电路203迅速拉低功率单元205的输入端电压，并通过反馈单元206的强烈反馈作用使功率型触发器迅速翻转并锁止在功率单元截止的复位状态、切断所控制的负载电流，使功率单元205得到保护；

第三相过流保护型功率驱动电路包括脉冲前沿检出单元301、栅极上臂控制电路302、栅极下臂控制电路303、栅极负压控制电路304、功率单元305和反馈单元306，其中：

脉冲前沿检出单元301包括输入端和输出端，输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in3连接，

栅极上臂控制电路302包括输入端和输出端，输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in3连接，

栅极下臂控制电路303包括输入端、栅极负压接入端和输出端，输入端和脉冲前沿检出单元301的输出端连接，

栅极负压控制电路304包括输入端、输出端和栅极负压引出端，输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端in3连接，输出端和栅极下臂控制电路103的输入端及脉冲前沿检出单元301的输出端同时连接，栅极负压引出端和栅极下臂控制电路303的栅极负压接入端连接，

功率单元305包括输入端、输出端和接地端，输入端和栅极下臂控制电路103的输出端及栅极上臂控制电路302的输出端同时连接，接地端连接电路零点位点(即母线负极)，功率单元305的输出端作为过流保护型功率驱动电路的输出端用于控制外部电路的电流，

反馈单元306包括输入端和输出端，输入端和功率单元305的输出端连接，反馈单元的输出端和栅极下臂控制电路303的输入端连接，且反馈单元306构成栅极下臂控制电路303及功率单元305之间的信号正反馈网络，使反馈单元306和栅极下臂控制电路303及功率单元305构成具有两种稳态的功率型触发器，

与前述同样地，在过流保护型功率驱动电路的输入端in3输入正极性脉冲时，脉冲前沿检出单元301检出脉冲的上升沿，使栅极下臂控制电路303输出端呈高阻态、栅极上臂控制电路302输出高电平，使功率单元305导通接通所控制的负载电流，并通过反馈单元306使功率型触发器锁止在功率单元305导通的置位状态，

在过流保护型功率驱动电路的输入端in3输入的正极性脉冲的下降沿到来以及输入端接收到低电平时，栅极上臂控制电路302输出高阻态、栅极负压控制电路304通过栅极下臂控制电路303使功率单元305的输入端接通栅极负压令功率单元305迅速截止、切断所控制的负载电流，并通过反馈单元306使功率型触发器锁止在功率单元截止的复位状态，

在过流保护型功率驱动电路的输入端in3输入的正极性脉冲的高电平期间，当功率单元305发生输出电流过流时，反馈单元306将功率单元305的过高的饱和压降电压信号输出给栅极下臂控制电路303的输入端，使栅极下臂控制电路303迅速拉低功率单元305的输入端电压，并通过反馈单元306的强烈反馈作用使功率型触发器迅速翻转并锁止在功率单元截止的复位状态、切断所控制的负载电流，使功率单元305得到保护。

三相控制电路的输出端out1、out2、out3分别连接电机(600)的三相绕组的控制端，电机三相绕组的公共端连接直流母线正极B+，这种连接关系可以用来控制开关磁阻电机、永磁电机等；三相控制电路的输入端in1、in2、in3接收前级MCU、缓冲电路等处理电路输出端控制脉冲，由前述过程可知，其中任何一项电机绕组短路、过流均可得到保护。还可以将过流保护动作信号引出反馈至MCU或cpu，以进行相位判断进一步全面保护。

第三方面，提供了一种电机驱动电路，包括第一方面的过流保护型功率驱动电路。

实施例4

如图6所示，是本发明实施方式所提供的这种包括上管及其控制电路的冷端过流保护型三相电机驱动电路(501)，包括三个所述过流保护型功率驱动电路，组成三相过流保护型功率驱动电路，

三相过流保护型功率驱动电路为第一相过流保护型功率驱动电路、第二相过流保护型功率驱动电路和第三相过流保护型功率驱动电路，

第一相过流保护型功率驱动电路包括脉冲前沿检出单元101、栅极上臂控制电路102、栅极下臂控制电路103、栅极负压控制电路104、功率单元105、反馈单元106、上管功率单元108和上管栅极控制单元107，其中：

脉冲前沿检出单元101包括输入端和输出端，输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端inA1连接，

栅极上臂控制电路102包括输入端和输出端，输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端inA1连接，

栅极下臂控制电路103包括输入端、栅极负压接入端和输出端，输入端和脉冲前沿检出单元101的输出端连接，

栅极负压控制电路104包括输入端、输出端和栅极负压引出端，输入端和过流保护型功率驱动电路的输入端inA1连接，输出端和栅极下臂控制电路103的输入端及脉冲前沿检出单元101的输出端同时连接，栅极负压引出端和栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端连接，

功率单元105包括输入端、输出端和接地端，输入端和栅极下臂控制电路103的输出端及栅极上臂控制电路102的输出端同时连接，接地端连接电路零点位点(即母线负极)，功率单元105的输出端作为过流保护型功率驱动电路的输出端outA用于控制外部绕组的电流，

反馈单元106包括输入端和输出端，输入端和功率单元105的输出端连接，反馈单元的输出端和栅极下臂控制电路103的输入端连接，且反馈单元106构成栅极下臂控制电路103及功率单元105之间的信号正反馈网络，使反馈单元106和栅极下臂控制电路103及功率单元105构成具有两种稳态的功率型触发器，

上管功率单元108包括输入端、输出端和正极端，上管栅极控制单元107包括上管驱动脉冲输入端inA2、输出端和泵电源输入端Vh，上管功率单元108的输出端和功率单元105的输出端连接，上管功率单元108的输入端和上管栅极控制单元107的输出端连接，正极端连接过流保护型功率驱动电路的主电源正极(即母线正极B+)，泵电源输入端接入高于外加电源电压的泵压电源用于为上管功率单元108提供足够栅极驱动电压，上管驱动脉冲输入端用于接收前级电路输出端上管功率单元108所需的驱动脉冲信号，使过流保护型功率驱动电路能够实现高低电平双极性功率驱动，

用于，

在过流保护型功率驱动电路的输入端inA1输入正极性脉冲时，脉冲前沿检出单元101检出脉冲的上升沿，使栅极下臂控制电路103输出端呈高阻态、栅极上臂控制电路102输出高电平，使功率单元105导通接通所控制的负载电流，并通过反馈单元106使功率型触发器锁止在功率单元105导通的置位状态，

在过流保护型功率驱动电路的输入端inA1输入的正极性脉冲的下降沿到来以及输入端接收到低电平时，栅极上臂控制电路102输出高阻态、栅极负压控制电路104通过栅极下臂控制电路103使功率单元105的输入端接通栅极负压令功率单元105迅速截止、切断所控制的负载电流，并通过反馈单元106使功率型触发器锁止在功率单元截止的复位状态，

在过流保护型功率驱动电路的输入端inA1输入的正极性脉冲的高电平期间，当功率单元105发生输出电流过流时，反馈单元106将功率单元105的过高的饱和压降电压信号输出给栅极下臂控制电路103的输入端，使栅极下臂控制电路103迅速拉低功率单元105的输入端电压，并通过反馈单元106的强烈反馈作用使功率型触发器迅速翻转并锁止在功率单元截止的复位状态、切断所控制的负载电流，使功率单元105得到保护；

第二相过流保护型功率驱动电路包括脉冲前沿检出单元201、栅极上臂控制电路202、栅极下臂控制电路203、栅极负压控制电路204、功率单元205、反馈单元206、上管功率单元208和上管栅极控制单元207，电路结构与上述第一相结构相同、功能一致、在此不再赘述。

第三相过流保护型功率驱动电路包括脉冲前沿检出单元301、栅极上臂控制电路302、栅极下臂控制电路303、栅极负压控制电路304、功率单元305、反馈单元306、上管功率单元308和上管栅极控制单元307，电路结构与上述第一相或第二相结构相同、功能一致、在此不再赘述。

三相控制电路的输出端outA、outB、outC分别连接电机(601)的三相绕组的控制端，这里以电机三相绕组采用△接法为例，三相控制电路的输入端inA1、inB1、inC1接收前级MCU、缓冲电路等处理电路输出端控制脉冲，由前述过程可知，其中任何一项电机绕组短路、过流均可得到保护。还可以将过流保护动作信号引出反馈至MCU或cpu，以进行相位判断进一步全面保护。

易于理解的是，上述实施方式中任一种过流保护型功率驱动电路的功率单元105或上管功率单元108，可以为减少双极晶体管IGBT或场效应功率晶体管MOSFET。

上述实施方式仅用来说明本发明，任何依据本发明技术方案通过组合或等同替换等所得到的新的实施方式均为本发明保护范围，本发明的保护范围由权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种过流保护型功率驱动电路，其特征在于，包括脉冲前沿检出单元101、栅极上臂控制电路102、栅极下臂控制电路103、栅极负压控制电路104、功率单元105和反馈单元106，其中：

所述脉冲前沿检出单元101包括输入端和输出端，所述输入端和所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，

所述栅极上臂控制电路102包括输入端和输出端，所述输入端和所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，

所述栅极下臂控制电路103包括输入端、栅极负压接入端和输出端，所述输入端和所述脉冲前沿检出单元101的输出端连接，

所述栅极负压控制电路104包括输入端、输出端和栅极负压引出端，所述输入端和所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，所述输出端和所述栅极下臂控制电路103的输入端及所述脉冲前沿检出单元101的输出端同时连接，所述栅极负压引出端和所述栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端连接，

所述功率单元105包括输入端、输出端和接地端，所述输入端和所述栅极下臂控制电路103的输出端及所述栅极上臂控制电路102的输出端同时连接，所述接地端连接电路零点位点(即母线负极)，功率单元105的输出端作为所述过流保护型功率驱动电路的输出端用于控制外部电路的电流，

所述反馈单元106包括输入端和输出端，所述输入端和所述功率单元105的输出端连接，所述反馈单元的输出端和所述栅极下臂控制电路103的输入端连接，且所述反馈单元106构成所述栅极下臂控制电路103及功率单元105之间的信号正反馈网络，使所述反馈单元106和所述栅极下臂控制电路103及功率单元105构成具有两种稳态的功率型触发器，

用于，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入正极性脉冲时，所述脉冲前沿检出单元101检出所述脉冲的上升沿，使所述栅极下臂控制电路103输出端呈高阻态、所述栅极上臂控制电路102输出高电平，使所述功率单元105导通接通所控制的负载电流，并通过所述反馈单元106使所述功率型触发器锁止在所述功率单元105导通的置位状态，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的下降沿到来以及所述输入端接收到低电平时，所述栅极上臂控制电路102输出高阻态、所述栅极负压控制电路104通过所述栅极下臂控制电路103使所述功率单元105的输入端接通栅极负压令所述功率单元105迅速截止、切断所控制的负载电流，并通过所述反馈单元106使所述功率型触发器锁止在所述功率单元截止的复位状态，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的高电平期间，当所述功率单元105发生输出电流过流时，所述反馈单元106将所述功率单元105的过高的饱和压降电压信号输出给所述栅极下臂控制电路103的输入端，使所述栅极下臂控制电路103迅速拉低所述功率单元105的输入端电压，并通过所述反馈单元106的强烈反馈作用使所述功率型触发器迅速翻转并锁止在所述功率单元截止的复位状态、切断所控制的负载电流，使所述功率单元105得到保护。

2.根据权利要求1所述的过流保护型功率驱动电路，其特征在于，还包括：上管功率单元108和上管栅极控制单元107，所述上管功率单元108包括输入端、输出端和正极端，所述上管栅极控制单元107包括上管驱动脉冲输入端in22、输出端和泵电源输入端Vh，其中，

所述上管功率单元108的输出端和所述功率单元105的输出端连接，所述上管功率单元108的输入端和所述上管栅极控制单元107的输出端连接，所述正极端连接所述过流保护型功率驱动电路的主电源正极(即母线正极)，所述泵电源输入端接入高于外加电源电压的泵压电源用于为所述上管功率单元108提供足够栅极驱动电压，所述上管驱动脉冲输入端用于接收前级电路输出端上管功率单元108所需的驱动脉冲信号，使所述过流保护型功率驱动电路能够实现高低电平双极性功率驱动。

3.如权利要求1所述的过流保护型功率驱动电路，其特征在于，

所述脉冲前沿检出单元101包括输入电容C1、晶体管Q1、电阻R1和二极管D1，其中：所述输入电容C1的一端作为所述脉冲前沿检出单元101的输入端和所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，所述输入电容C1的另一端和所述电阻R1的一端、所述二极管D1的负极、所述晶体管Q1的基极同时连接，所述电阻R1的另一端与二极管D1的正极、三极管Q1的发射极同时接地，所述三极管Q1的集电极作为所述脉冲前沿检出单元101的输出端，

所述栅极上臂控制电路102包括晶体管Q2、Q3、Q4和电阻R2、R3、R4，所述晶体管Q2的发射极接地、电阻R2的一端连接所述晶体管Q2基极、电阻R2的另一端作为所述栅极上臂控制电路的输入端和所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，晶体管Q2的集电极通过所述电阻R3和所述晶体管Q3的集电极极以及所述晶体管Q4的基极同时连接，所述晶体管Q3的发射极和所述晶体管Q4的发射极同时与电路的栅极供电电压端连接，所述晶体管Q3的基极通过电阻R4和所述晶体管Q4的集电极连接并作为所述栅极上臂控制电路102的输出端，

所述栅极下臂控制电路103包括晶体管Q5、二极管D4和二极管D5，所述晶体管Q5的发射极和所述二极管D5的正极连接作为所述栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端，所述二极管D5的负极接地，所述晶体管Q5的基极连接二极管D4的正极，所述二极管D4的负极作为所述栅极下臂控制电路103的输入端和所述脉冲前沿检出单元101的输出端连接，所述晶体管Q5的集电极作为所述栅极下臂控制电路103的输出端和所述栅极上臂控制电路102的输出端连接，

所述栅极负压控制电路104包括晶体管Q6、Q7和二极管D3、电阻R6、R7、R8，晶体管Q7的发射极连接电路的栅极供电电压端，所述晶体管Q7的基极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端作为所述栅极负压控制电路104的输入端与所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，所述晶体管Q6的发射极连接电路的栅极负压供电端，所述晶体管Q6的基极通过电阻R8和所述晶体管Q7的集电极、所述电阻R7的一端同时连接，所述电阻R7的另一端连接所述二极管D3的正极、所述二极管D3的负极作为所述栅极负压控制电路104的输出端与所述所述栅极下臂控制电路103的输入端连接，所述晶体管Q6的集电极作为所述栅极负压控制电路104的栅极负压引出端与所述栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端连接，

所述功率单元105包括绝缘栅双极晶体管Q8，所述绝缘栅双极晶体管Q8的栅极作为所述功率单元105输入端和所述栅极下臂控制电路103的输出端及所述栅极上臂控制电路102的输出端同时连接，所述绝缘栅双极晶体管Q8的发射极为所述功率单元105的接地端连接电路零点位点(即母线负极)，所述绝缘栅双极晶体管Q8的集电极为所述功率单元105及所述过流保护型功率驱动电路的输出端用于控制外部电路的电流，

所述反馈单元106包括二极管D2和电阻R5，所述二极管D2的负极作为所述反馈单元106输入端和和所述功率单元105的输出端连接，所述二极管D2的正极作为所述反馈单元106输出端和所述栅极下臂控制电路103的输入端连接，所述电阻R5连接于所述二极管D2正极和电路的栅极电压供电端，使所述反馈单元106构成所述栅极下臂控制电路103及功率单元105之间的信号正反馈网络，所述反馈单元106和所述栅极下臂控制电路103及功率单元105构成具有两种稳态的功率型触发器，

用于，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入正极性脉冲时，所述脉冲前沿检出单元101检出所述脉冲的上升沿，使所述栅极下臂控制电路103输出端呈高阻态、所述栅极上臂控制电路102输出高电平，使所述功率单元105导通接通所控制的负载电流，并通过所述反馈单元106使所述功率型触发器锁止在所述功率单元105导通的置位状态，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的下降沿到来以及所述输入端接收到低电平时，所述栅极上臂控制电路102输出高阻态、所述栅极负压控制电路104通过所述栅极下臂控制电路103使所述功率单元105的输入端接通栅极负压令所述功率单元105迅速截止、切断所控制的负载电流，并通过所述反馈单元106使所述功率型触发器锁止在所述功率单元截止的复位状态，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的高电平期间，当所述功率单元105发生输出电流过流时，所述反馈单元106将所述功率单元105的过高的饱和压降电压信号输出给所述栅极下臂控制电路103的输入端，使所述栅极下臂控制电路103迅速拉低所述功率单元105的输入端电压，并通过所述反馈单元106的强烈反馈作用使所述功率型触发器迅速翻转并锁止在所述功率单元截止的复位状态、切断所控制的负载电流，使所述功率单元105得到保护。

4.如权利要求2所述的过流保护型功率驱动电路，其特征在于包括，

所述脉冲前沿检出单元101包括输入电容C1、晶体管Q1、电阻R1和二极管D1，其中：所述输入电容C1的一端作为所述脉冲前沿检出单元101的输入端和所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，所述输入电容C1的另一端和所述电阻R1的一端、所述二极管D1的负极、所述晶体管Q1的基极同时连接，所述电阻R1的另一端与二极管D1的正极、三极管Q1的发射极同时接地，所述三极管Q1的集电极作为所述脉冲前沿检出单元101的输出端，

所述栅极上臂控制电路102包括晶体管Q2、Q3、Q4和电阻R2、R3、R4，所述晶体管Q2的发射极接地、电阻R2的一端连接所述晶体管Q2基极、电阻R2的另一端作为所述栅极上臂控制电路的输入端和所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，晶体管Q2的集电极通过所述电阻R3和所述晶体管Q3的集电极极以及所述晶体管Q4的基极同时连接，所述晶体管Q3的发射极和所述晶体管Q4的发射极同时与电路的栅极供电电压端连接，所述晶体管Q3的基极通过电阻R4和所述晶体管Q4的集电极连接并作为所述栅极上臂控制电路102的输出端，所述栅极下臂控制电路103包括晶体管Q5、二极管D4和二极管D5，所述晶体管Q5的发射极和所述二极管D5的正极连接作为所述栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端，所述二极管D5的负极接地，所述晶体管Q5的基极连接二极管D4的正极，所述二极管D4的负极作为所述栅极下臂控制电路103的输入端和所述脉冲前沿检出单元101的输出端连接，所述晶体管Q5的集电极作为所述栅极下臂控制电路103的输出端和所述栅极上臂控制电路102的输出端连接，

所述栅极负压控制电路104包括晶体管Q6、Q7和二极管D3、电阻R6、R7、R8，晶体管Q7的发射极连接电路的栅极供电电压端，所述晶体管Q7的基极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端作为所述栅极负压控制电路104的输入端与所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1连接，所述晶体管Q6的发射极连接电路的栅极负压供电端，所述晶体管Q6的基极通过电阻R8和所述晶体管Q7的集电极、所述电阻R7的一端同时连接，所述电阻R7的另一端连接所述二极管D3的正极、所述二极管D3的负极作为所述栅极负压控制电路104的输出端与所述所述栅极下臂控制电路103的输入端连接，所述晶体管Q6的集电极作为所述栅极负压控制电路104的栅极负压引出端与所述栅极下臂控制电路103的栅极负压接入端连接，

所述功率单元105包括绝缘栅双极晶体管Q8，所述绝缘栅双极晶体管Q8的栅极作为所述功率单元105输入端和所述栅极下臂控制电路103的输出端及所述栅极上臂控制电路102的输出端同时连接，所述绝缘栅双极晶体管Q8的发射极为所述功率单元105的接地端连接电路零点位点(即母线负极)，所述绝缘栅双极晶体管Q8的集电极为所述功率单元105及所述过流保护型功率驱动电路的输出端用于控制外部电路的电流，

所述反馈单元106包括二极管D2和电阻R5，所述二极管D2的负极作为所述反馈单元106输入端和和所述功率单元105的输出端连接，所述二极管D2的正极作为所述反馈单元106输出端和所述栅极下臂控制电路103的输入端连接，所述电阻R5连接于所述二极管D2正极和电路的栅极电压供电端，使所述反馈单元106构成所述栅极下臂控制电路103及功率单元105之间的信号正反馈网络，所述反馈单元106和所述栅极下臂控制电路103及功率单元105构成具有两种稳态的功率型触发器，

所述上管功率单元108包括绝缘栅双极晶体管Q9，所述绝缘栅双极晶体管Q9的栅极为所述上管功率单元108的输入端和所述上管栅极控制单元107的输出端连接，所述绝缘栅双极晶体管Q9的发射极作为所述上管功率单元108的输出端和所述功率单元105的输出端连接，所述绝缘栅双极晶体管Q9的集电极作为所述上管功率单元108的正极端连接所述过流保护型功率驱动电路的主电源正极(即母线正极)，

所述上管栅极控制单元107包括上管驱动脉冲输入端in22、输出端和泵电源输入端Vh，所述泵电源输入端接入高于外加电源电压的泵压电源用于为所述上管功率单元108提供足够栅极驱动电压，所述上管驱动脉冲输入端用于接收前级电路输出端上管功率单元108所需的驱动脉冲信号，使所述过流保护型功率驱动电路能够实现高低电平双极性功率驱动，

用于，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入正极性脉冲时，所述脉冲前沿检出单元101检出所述脉冲的上升沿，使所述栅极下臂控制电路103输出端呈高阻态、所述栅极上臂控制电路102输出高电平，使所述功率单元105导通接通所控制的负载电流，并通过所述反馈单元106使所述功率型触发器锁止在所述功率单元105导通的置位状态，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的下降沿到来以及所述输入端接收到低电平时，所述栅极上臂控制电路102输出高阻态、所述栅极负压控制电路104通过所述栅极下臂控制电路103使所述功率单元105的输入端接通栅极负压令所述功率单元105迅速截止、切断所控制的负载电流，并通过所述反馈单元106使所述功率型触发器锁止在所述功率单元截止的复位状态，

在所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的高电平期间，当所述功率单元105发生输出电流过流时，所述反馈单元106将所述功率单元105的过高的饱和压降电压信号输出给所述栅极下臂控制电路103的输入端，使所述栅极下臂控制电路103迅速拉低所述功率单元105的输入端电压，并通过所述反馈单元106的强烈反馈作用使所述功率型触发器迅速翻转并锁止在所述功率单元截止的复位状态、切断所控制的负载电流，使所述功率单元105得到保护。

5.一种电机驱动电路，其特征在于包括权利要求1所述的过流保护型功率驱动电路。

6.如权利要求5所述的电机驱动电路，其特征在于，包括三个所述过流保护型功率驱动电路，组成用于驱动三相电机的三相过流保护型功率驱动电路，所述三相过流保护型功率驱动电路为第一相过流保护型功率驱动电路、第二相过流保护型功率驱动电路和第三相过流保护型功率驱动电路，在每一相的所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的高电平期间，当该相率单元发生输出电流过流时，该相过流保护型功率驱动电路切断所控制的负载电流，使所述功率单元得到保护。

7.一种电机驱动电路，其特征在于包括权利要求2所述的过流保护型功率驱动电路。

8.如权利要求7所述的电机驱动电路，其特征在于，包括三个所述过流保护型功率驱动电路，组成用于驱动三相电机的三相过流保护型功率驱动电路，所述三相过流保护型功率驱动电路为第一相过流保护型功率驱动电路、第二相过流保护型功率驱动电路和第三相过流保护型功率驱动电路，在每一相的所述过流保护型功率驱动电路的输入端in1输入的正极性脉冲的高电平期间，当该相率单元发生输出电流过流时，该相过流保护型功率驱动电路切断所控制的负载电流，使所述功率单元得到保护。

9.如权利要求1-8中任一项所述的功率单元或上管功率单元，其特征在于，

所述功率单元或上管功率单元为IGBT或MOSFET。