CN114301266A - 一种带温度保护的apf驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带温度保护的APF驱动电路，包括电源隔离转换电路、两个驱动元件测温电路和PWM隔离输出电路；电源隔离转换电路将电源电压通过隔离变压器转换分压输出至少一路驱动电压；第一驱动元件测温电路测量电源隔离转换电路上温度并与第一基准电压比较输出第一温度电平信号；第二驱动元件测温电路测量PWM隔离输出电路上温度并与第二基准电压比较输出第二温度电平信号；PWM隔离输出电路包括与该路驱动电压相对应的PWM隔离输出支路，PWM隔离输出支路将第一温度电平信号和第二温度电平信号相与再与输入的PWM信号相与，从而控制PWM的驱动使能以对IGBT的驱动或控制PWM的驱动闭锁以无法对IGBT的驱动。
Description
技术领域
本发明涉及有源滤波器(APF)技术领域，特别是涉及一种带温度保护的APF驱动电路。
背景技术
目前有源滤波器一般只监测IGBT(绝缘栅双极型晶体管)内部温度和模块内部温度，而不监测IGBT驱动部分的驱动电路的温度，驱动电路中由于某个元器件温度过高失效会导致驱动波形失真或延时的现象，从而导致整个APF的驱动电路无法实现稳定可靠。由于驱动电路的温度会对驱动电路的驱动性能和稳定性有很大的影响，所以对驱动电路的温度进行监测和温度保护就显得尤为重要。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种带温度保护的APF驱动电路。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种带温度保护的APF驱动电路，其包括电源隔离转换电路、第一驱动元件测温电路、第二驱动元件测温电路和PWM隔离输出电路，所述第一驱动元件测温电路的输出端接入PWM隔离输出电路，所述第二驱动元件测温电路的输出端接入PWM隔离输出电路，输入的PWM信号接入PWM隔离输出电路，所述电源隔离转换电路的输出端接入PWM隔离输出电路，所述PWM隔离输出电路的输出端接入IGBT模块；
所述电源隔离转换电路用于将电源电压+24V通过隔离变压器转换分压输出至少一路驱动电压，每路驱动电压都自动钳位在+16V和-14V；
所述第一驱动元件测温电路用于测量电源隔离转换电路上温度并与第一基准电压比较输出第一温度电平信号；
所述第二驱动元件测温电路用于测量PWM隔离输出电路上温度并与第二基准电压比较输出第二温度电平信号；
所述PWM隔离输出电路包括与该路驱动电压相对应的PWM隔离输出支路，所述PWM隔离输出支路用于将第一温度电平信号和第二温度电平信号相与再与输入的PWM信号相与，从而控制PWM的驱动使能以实现对IGBT模块的驱动或控制PWM的驱动闭锁以无法实现对IGBT模块的驱动。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供了一用应用于低压领域的带温度保护的APF驱动电路，通过对驱动电路的温度进行监测，再与基准电压比较后输出使能信号，控制PWM信号的输出，从而达到对驱动电路的保护，进而对APF的保护，解决了驱动电路中由于某个元器件温度过高失效导致驱动波形失真或延时的现象，从而能保证整个APF的驱动电路稳定可靠。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的带温度保护的APF驱动电路的结构框图。
图2为本发明较佳实施例的电源隔离转换电路的电路图。
图3为本发明较佳实施例的第一驱动元件测温电路的电路图。
图4为本发明较佳实施例的第二驱动元件测温电路的电路图。
图5为本发明较佳实施例的PWM隔离输出电路的电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-5所示，本实施例提供一种带温度保护的APF驱动电路，其包括电源隔离转换电路1、第一驱动元件测温电路2、第二驱动元件测温电路3和PWM隔离输出电路4，所述第一驱动元件测温电路2的输出端接入PWM隔离输出电路4，所述第二驱动元件测温电路3的输出端接入PWM隔离输出电路4，输入的PWM信号接入PWM隔离输出电路4，所述电源隔离转换电路1的输出端接入PWM隔离输出电路4，所述PWM隔离输出电路4的输出端接入IGBT模块5(IGBT模块为现有模块)。
所述电源隔离转换电路1用于将电源电压+24V通过隔离变压器转换分压输出两路驱动电压，每路驱动电压都自动钳位在+16V和-14V；
具体地，如图2所示，所述电源隔离转换电路1包括脉冲信号发生电路和两路分压输出电路。
所述脉冲信号发生电路包括：开关电源芯片U2的第一引脚通过电容C9和电阻R10与开关电源芯片U2的第二引脚电连接，电阻R10与电容C10相并联，开关电源芯片U2的第一引脚与三极管D5的第一输入端电连接，开关电源芯片U2的第二引脚通过电阻R12和电解电容C14接地，开关电源芯片U2的第二引脚通过电阻R31接地，开关电源芯片U2的第三引脚通过电容C11接地，开关电源芯片U2的第四引脚通过电容C12接地，三极管D5的第二输入端通过电阻R9与开关电源芯片U2的第四引脚电连接，三极管D5的输出端通过电阻R8与开关电源芯片U2的第八引脚电连接，开关电源芯片U2的第七引脚通过电解电容C14接地、第五引脚接地、第六引脚输出脉冲信号。
所述两路分压输出电路包括：MOS管Q3的基极通过电阻R6接入开关电源芯片U2的第六引脚输出的脉冲信号，电源电压+24V通过隔离变压器T1的初级线圈再接入MOS管Q3的集电极，MOS管Q3的发射极分别经电阻R28、电阻R29接地，MOS管Q3的集电极通过二极管D14和电阻R32接入电源电压+24V，电阻R32和电容C24相并联，隔离变压器T1的偏置线圈的一端通过二极管D13、电阻R14和电阻R13接入电源电压+24V，隔离变压器T1的偏置线圈的一端通过整流二极管D13、电阻R14和电容C13接地，隔离变压器T1的偏置线圈的另一端接地，隔离变压器T1的第一次级线圈的一端通过整流二极管D4分压输出VCC1信号、另一端分压输出VEE1信号，整流二极管D4的阴极与隔离变压器T1的次级线圈的另一端之间接入相并联的电容C6和电阻R5，VCC1信号和分压输出的IGBT_E1信号之间接入相并联的电解电容C5、电容C4、稳压二极管D3和稳压二极管D17，IGBT_E1信号和VEE1信号之间接入相并联的电解电容C1、电容C3、电阻R41、电阻R3稳压二极管D1和稳压二极管D15，其中VCC1-IGBT_E1之间电压为+16V，VEE1-IGBT_E1之间电压为-14V，以输出第一路驱动电压，IGBT_E1信号是与需控制的IGBT模块的第一路IGBT的E脚直接相联，隔离变压器T1的第二次级线圈的连接关系与第一次级线圈的连接关系相同，VCC2-IGBT_E2之间电压为+16V，VEE2-IGBT_E2之间电压为-14V，以输出第二路驱动电压，IGBT_E2信号是与需控制的IGBT模块的第二路IGBT的E脚直接相联。其中正电源+16V用于IGBT的导通信号，负电源-14V用于IGBT的关断信号。
所述第一驱动元件测温电路2用于测量电源隔离转换电路上温度并与第一基准电压比较输出第一温度电平信号。
具体地，如图3所示，所述第一驱动元件测温电路2包括：测温电阻NTC1使用贴片封装，贴置在隔离变压器区域，电源+5V经测温电阻NTC1与电阻R42分压后接地，测温电阻NTC1的输出端通过电阻R11和电容C7接地、并通过电阻R11和电阻R30与运算放大器U4C的负输入端电连接，运算放大器U4C的正输入端接入第一基准电压R1V，运算放大器U4C的输出端通过电阻R4与运算放大器U4C的负输入端电连接、并通过上拉电阻R7接入3.3V，运算放大器U4C的输出端还通过电阻R38输出第一温度电平信号TZ1、还通过电阻R38和电容C8接地，当温度过温，运算放大器U4C的负输入端电压信号变大且大于第一基准电压R1V，则第一温度电平信号TZ2为低电平，反之为高电平。
所述第二驱动元件测温电路3用于测量PWM隔离输出电路上温度并与第二基准电压比较输出第二温度电平信号。
具体地，如图4所示，所述第二驱动元件测温电路包括：测温电阻NTC2使用贴片封装，贴置在驱动推挽三极管、门极电阻区域，电源+5V经测温电阻NTC2与电阻R48分压后接地，测温电阻NTC2的输出端通过电阻R45和电容C23接地、并通过电阻R45和电阻R46与运算放大器U6B的负输入端电连接，运算放大器U6B的正输入端接入第二基准电压R2V，运算放大器U6B的输出端通过电阻R43与运算放大器U6B的负输入端电连接、并通过上拉电阻R44接入3.3V，运算放大器U6B的输出端还通过电阻R47输出第二温度电平信号TZ2、还通过电阻R47和电容C27接地，当温度过温，运算放大器U6B的负输入端电压信号变大且大于第二基准电压R2V，则第二温度电平信号TZ2为低电平，反之为高电平，其中第二基准电压R2V可以与第一基准电压R1V相同。
所述PWM隔离输出电路4包括与第一路驱动电压相对应的第一PWM隔离输出支路和与第二路驱动电压相对应的第二PWM隔离输出支路，所述第一PWM隔离输出支路用于将第一温度电平信号和对应的第二温度电平信号相与再与输入的PWM信号相与，从而控制PWM的驱动使能以实现对IGBT模块5的第一路IGBT的驱动或控制PWM的驱动闭锁以无法实现对IGBT模块5的第一路IGBT的驱动，所述第二PWM隔离输出支路用于将第一温度电平信号和对应的第二温度电平信号相与再与输入的PWM信号相与，从而控制PWM的驱动使能以实现对IGBT模块5的第二路IGBT的驱动或控制PWM的驱动闭锁以无法实现对IGBT模块5的第二路IGBT的驱动。
具体地，如图5所示，所述第一PWM隔离输出支路包括第一温度电平信号TZ1和第二温度电平信号TZ2分别接入逻辑与电路U5B的第一输入端和第二输入端，逻辑与电路U5B的输出端与逻辑与电路U5C的第二输入端电连接，逻辑与电路U5C的第一输入端接入PWM信号，逻辑与电路U5C的输出端通过整流二极管VD2和电阻R19接地，隔离驱动光耦U3的第二引脚通过电阻R18与整流二极管VD2的阴极电连接，电阻R19分别与电容C17和稳压二极管D9相并联，隔离驱动光耦U3的第三引脚接地、第八引脚接入VCC1信号、第五引脚接入VEE1信号，隔离驱动光耦U3的第六引脚和第七引脚均通过电阻R23接入MOS管Q1的基极和MOS管Q2的基极，MOS管Q2的基极接入VEE1信号，MOS管Q1的集电极接入VCC1信号、发射极与MOS管Q2的发射极电连接，MOS管Q1的发射极通过并联的电阻R26和稳压二极管D11输出IGBT_G1信号，IGBT_G1信号是与需控制的IGBT模块的第一路IGBT的G脚直接相联，门极电阻R26的输出端通过并联的电阻R20和电容C21接入IGBT_E1信号，MOS管Q2的集电极接入VEE1信号、并通过电阻R27接入MOS管Q2的发射极。所述第二PWM隔离输出支路的电路结构与第一PWM隔离输出支路的电路结构相同，这里就不再赘述。MOS管Q1和MOS管Q2构成驱动推挽三极管。
综上所述，经过实时监测电源隔离转换电路1和PWM隔离输出电路4的运行温度，可有效地防止因为某个元器件发热失效引起的驱动电路故障。
2路驱动元件测温电路是分别在隔离变压器区域上贴置温度传感和在驱动推挽三极管、门极电阻区域贴置温度传感，任意一路温度超过基准值(通过调整基准电压)，输出低电平到PWM隔离输出电路中。PWM隔离输出电路是把PWM信号输入与温度检测输入通过逻辑与进行耦合输出到驱动光耦，驱动光耦通过三极管推挽输出给IGBT模块，以控制IGBT导通或断开，从而控制PWM的驱动使能以实现对IGBT模块的驱动或控制PWM的驱动闭锁以无法实现对IGBT模块的驱动。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种带温度保护的APF驱动电路，其特征在于，其包括电源隔离转换电路、第一驱动元件测温电路、第二驱动元件测温电路和PWM隔离输出电路，所述第一驱动元件测温电路的输出端接入PWM隔离输出电路，所述第二驱动元件测温电路的输出端接入PWM隔离输出电路，输入的PWM信号接入PWM隔离输出电路，所述电源隔离转换电路的输出端接入PWM隔离输出电路，所述PWM隔离输出电路的输出端接入IGBT模块；
所述电源隔离转换电路用于将电源电压+24V通过隔离变压器转换分压输出至少一路驱动电压，每路驱动电压都自动钳位在+16V和-14V；
所述第一驱动元件测温电路用于测量电源隔离转换电路上温度并与第一基准电压比较输出第一温度电平信号；
所述第二驱动元件测温电路用于测量PWM隔离输出电路上温度并与第二基准电压比较输出第二温度电平信号；
所述PWM隔离输出电路包括与该路驱动电压相对应的PWM隔离输出支路，所述PWM隔离输出支路用于将第一温度电平信号和第二温度电平信号相与再与输入的PWM信号相与，从而控制PWM的驱动使能以实现对IGBT模块的驱动或控制PWM的驱动闭锁以无法实现对IGBT模块的驱动。
2.如权利要求1所述的带温度保护的APF驱动电路，其特征在于，所述电源隔离转换电路包括脉冲信号发生电路和两路分压输出电路；
所述脉冲信号发生电路包括：开关电源芯片U2的第一引脚通过电容C9和电阻R10与开关电源芯片U2的第二引脚电连接，电阻R10与电容C10相并联，开关电源芯片U2的第一引脚与三极管D5的第一输入端电连接，开关电源芯片U2的第二引脚通过电阻R12和电解电容C14接地，开关电源芯片U2的第二引脚通过电阻R31接地，开关电源芯片U2的第三引脚通过电容C11接地，开关电源芯片U2的第四引脚通过电容C12接地，三极管D5的第二输入端通过电阻R9与开关电源芯片U2的第四引脚电连接，三极管D5的输出端通过电阻R8与开关电源芯片U2的第八引脚电连接，开关电源芯片U2的第七引脚通过电解电容C14接地、第五引脚接地、第六引脚输出脉冲信号；
所述两路分压输出电路包括：MOS管Q3的基极接入开关电源芯片U2的第六引脚输出的脉冲信号，电源电压+24V通过隔离变压器T1的初级线圈再接入MOS管Q3的集电极，MOS管Q3的发射极分别经电阻R28、电阻R29接地，MOS管Q3的集电极通过二极管D14和电阻R32接入电源电压+24V，电阻R32和电容C24相并联，隔离变压器T1的偏置线圈的一端通过二极管D13、电阻R14、电阻R13接入电源电压+24V，隔离变压器T1的偏置线圈的一端通过整流二极管D13、电阻R14、电容C13接地，隔离变压器T1的偏置线圈的另一端接地，隔离变压器T1的第一次级线圈的一端通过整流二极管D4分压输出VCC1信号、另一端分压输出VEE1信号，整流二极管D4的阴极与隔离变压器T1的次级线圈的另一端之间接入相并联的电容C6和电阻R5，VCC1信号和分压输出的IGBT_E1信号之间接入相并联的电解电容C5、电容C4、稳压二极管D3和稳压二极管D17，IGBT_E1信号和VEE1信号之间接入相并联的电解电容C1、电容C3、电阻R41、电阻R3稳压二极管D1和稳压二极管D15，其中VCC1-IGBT_E1之间电压为+16V，VEE1-IGBT_E1之间电压为-14V，以输出第一路驱动电压，IGBT_E1信号是与需控制的IGBT模块的第一路IGBT的E脚直接相联，隔离变压器T1的第二次级线圈的连接关系与第一次级线圈的连接关系相同，VCC2-IGBT_E2之间电压为+16V，VEE2-IGBT_E2之间电压为-14V，以输出第二路驱动电压，IGBT_E2信号是与需控制的IGBT模块的第二路IGBT的E脚直接相联。
3.如权利要求2所述的带温度保护的APF驱动电路，其特征在于，所述PWM隔离输出支路包括第一温度电平信号TZ1和第二温度电平信号TZ2分别接入逻辑与电路U5B的第一输入端和第二输入端，逻辑与电路U5B的输出端与逻辑与电路U5C的第二输入端电连接，逻辑与电路U5C的第一输入端接入PWM信号，逻辑与电路U5C的输出端通过整流二极管VD2和电阻R19接地，隔离驱动光耦U3的第二引脚通过电阻R18与整流二极管VD2的阴极电连接，电阻R19分别与电容C17和稳压二极管D9相并联，隔离驱动光耦U3的第三引脚接地、第八引脚接入VCC1信号、第五引脚接入VEE1信号，隔离驱动光耦U3的第六引脚和第七引脚均通过电阻R23接入MOS管Q1的基极和MOS管Q2的基极，MOS管Q2的基极接入VEE1信号，MOS管Q1的集电极接入VCC1信号、发射极与MOS管Q2的发射极电连接，MOS管Q1的发射极通过并联的电阻R26和稳压二极管D11输出IGBT_G1信号，IGBT_G1信号是与需控制的IGBT模块的第一路IGBT的G脚直接相联，门极电阻R26的输出端通过并联的电阻R20和电容C21接入IGBT_E1信号，MOS管Q2的集电极接入VEE1信号、并通过电阻R27接入MOS管Q2的发射极，MOS管Q1和MOS管Q2构成驱动推挽三极管。
4.如权利要求3所述的带温度保护的APF驱动电路，其特征在于，所述第一驱动元件测温电路包括：测温电阻NTC1使用贴片封装，贴置在隔离变压器区域，电源+5V经测温电阻NTC1与电阻R42分压后接地，测温电阻NTC1的输出端通过电阻R11和电容C7接地、并通过电阻R11和电阻R30与运算放大器U4C的负输入端电连接，运算放大器U4C的正输入端接入第一基准电压R1V，运算放大器U4C的输出端通过电阻R4与运算放大器U4C的负输入端电连接、并通过上拉电阻R7接入3.3V，运算放大器U4C的输出端还通过电阻R38输出第一温度电平信号TZ1、还通过电阻R38和电容C8接地，当温度过温，运算放大器U4C的负输入端电压信号变大且大于第一基准电压R1V，则第一温度电平信号TZ2为低电平，反之为高电平。
5.如权利要求3所述的带温度保护的APF驱动电路，其特征在于，所述第二驱动元件测温电路包括：测温电阻NTC2使用贴片封装，贴置在驱动推挽三极管、门极电阻区域，电源+5V经测温电阻NTC2与电阻R48分压后接地，测温电阻NTC2的输出端通过电阻R45和电容C23接地、并通过电阻R45和电阻R46与运算放大器U6B的负输入端电连接，运算放大器U6B的正输入端接入第二基准电压R2V，运算放大器U6B的输出端通过电阻R43与运算放大器U6B的负输入端电连接、并通过上拉电阻R44接入3.3V，运算放大器U6B的输出端还通过电阻R47输出第二温度电平信号TZ2、还通过电阻R47和电容C27接地，当温度过温，运算放大器U6B的负输入端电压信号变大且大于第二基准电压R2V，则第二温度电平信号TZ2为低电平，反之为高电平。
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Legal Events
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