CN114389335A - 一种主动放电电路及设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种主动放电电路及设备，该主动放电电路在停止放电过程中，第一控制电路接收到第一使能信号，用于控制放电电路断开，使第一放电器件停止对储能器件放电；第二控制电路接收到第二使能信号，用于控制放电电路断开，使第一放电器件停止对储能器件放电。如此，借助第一控制电路和第二控制电路控制放电电路处于断开状态，是为了防止其中一个控制电路控制失效时，借助另一个控制电路控制第一放电器件停止对储能器件放电的目的，避免第一放电器件长时间处于放电状态被烧毁，保证电机控制器的安全性。

Description

一种主动放电电路及设备
技术领域
本申请涉及主动放电技术，尤其涉及一种主动放电电路及设备。
背景技术
现有的电机控制器被切断电源控制放电之后，电机控制器内部由于有直流支撑电容等储能器件，使得电机控制器内部仍存在高压，为防止人员伤害，电机控制器被切断电源后，需切入专门的主动放电回路中，将电机控制器中直流支撑电容存储的电量快速释放至安全电量以下。
现有的主动放电回路一般包括放电过程和停止放电过程。在执行停止放电过程时，通过控制信号管导通，将MOS管栅极电压拉低，使得放电电阻停止对直流支撑电容进行放电。然而，若信号管开路失效(即不能导通)，放电电阻会持续对直流支撑电容进行放电，放电电阻过热导致烧毁，严重影响到电机控制器的安全性。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请期望提供一种主动放电电路及设备。
本申请的技术方案是这样实现的：
第一方面，提供了一种主动放电电路，所述主动放电电路包括：第一控制电路、第二控制电路和放电电路；所述放电电路包括开关器件、第一放电器件和储能器件；其中，所述第一控制电路的第一端作为第一使能信号的输入端，所述第一控制电路的第二端与所述开关器件的第一端相连；所述第二控制电路的第一端作为第二使能信号的输入端，所述第二控制电路的第二端与所述开关器件的第一端相连；所述开关器件的第二端与所述储能器件的第一端相连，所述开关器件的第三端串联所述第一放电器件与所述储能器件的第二端相连；
所述第一控制电路用于基于所述第一使能信号控制所述开关器件导通或断开，使所述第一放电器件对所述储能器件放电或停止放电；
所述第一控制电路用于基于所述第一使能信号控制所述开关器件断开失效时，所述第二控制电路用于基于所述第二使能信号控制所述开关器件断开。
上述方案中，所述主动放电电路还包括电压源；所述第二控制电路包括：第一NPN管、第一NMOS管、第一电容和第一电阻；其中，所述第一NPN管的基极作为所述第二使能信号的输入端；所述第一NPN管的集电极通过所述第一电阻与所述电压源相连，还与所述第一NMOS管的栅极相连；所述第一NPN管的发射极接地；所述第一电容并联在所述第一NMOS管的栅极与源极之间，所述第一NMOS管的源极接地；所述第一NMOS管的漏极与所述开关器件的第一端相连。
上述方案中，所述第二控制电路还包括：第二电阻、第三电阻和第四电阻；其中，所述第二电阻与所述第一NPN管的基极相连；所述第三电阻并联在所述第一NMOS管的栅极与源极之间；所述第一NMOS管的漏极通过所述第四电阻与所述开关器件的第一端相连。
上述方案中，所述第一使能信号为高电平信号，所述第二使能信号为低电平信号，使所述开关器件断开。
上述方案中，所述放电电路还包括：并联在所述第一放电器件两端的第二放电器件。
上述方案中，所述第一放电器件为第一放电电阻，所述第二放电器件为第二放电电阻和PMOS管；所述主动放电电路还包括：第二NPN管；其中，所述PMOS管的源极串通所述第二放电电阻与所述第一放电电阻的第一端相连，还与所述开关器件的第三端相连；所述PMOS管的漏极与所述第一放电电阻的第二端相连，还与电压源相连；所述PMOS管的栅极与所述第二NPN管的集电极相连，所述第二NPN管的基极与发射极相连，所述第二NPN管发射极接地，所述第二NPN管的基极作为第三使能信号的输入端。
上述方案中，所述主动放电电路还包括：第五电阻和第六电阻；其中，所述第五电阻与所述第二NPN管的基极相连，所述第六电阻并联在所述PMOS管的漏极与栅极之间。
上述方案中，所述第一使能信号为低电平信号，所述第二使能信号为高电平信号，所述第三使能信号为高电平信号，使所述开关器件导通。
上述方案中，所述第一放电器件还包括：第五电阻和第六电阻；其中，所述第五电阻与所述第二NPN管的基极相连，所述第六电阻并联在所述PMOS管的漏极与栅极之间。
上述方案中，所述开关器件包括：第七电阻和第二NMOS管；所述储能器件为第二电容；其中，所述第二NMOS管的栅极与所述第一控制电路的第二端相连，所述第二NPMOS管的漏极串联所述第一放电器件后与所述第二电容的第二端相连，还与电压源相连；所述第二NPMOS管的源极与所述第二电容的第一端相连，所述第二NPMOS管的源极接地，所述第七电阻并联在所述第二NPMOS管的栅极与源极之间。
上述方案中，所述第一控制电路包括：第三NPN管、第八电阻和第九电阻；其中，所述第三NPN管的基极串联所述第八电阻作为所述第一使能信号的输入端；所述第三NPN管的发射极接地；所述第三NPN管的集电极通过所述第九电阻与电压源相连，还与所述开关器件的第一端相连。
第二方面，提供了一种主动放电设备，该主动放电设备包括：上述实施例中任一主动放电电路。
本申请公开一种主动放电电路及设备，本申请这里借助第一控制电路控制放电电路处于断开状态，还可借助第二控制电路控制放电电路处于断开状态，是为了防止其中一个控制电路控制失效时，借助另一个控制电路控制第一放电器件停止对储能器件放电的目的，避免第一放电器件长时间处于放电状态被烧毁，保证电机控制器的安全性。
附图说明
图1为现有技术中主动放电电路的组成结构示意图；
图2为本申请实施例中主动放电电路的第一组成结构示意图；
图3为本申请实施例中主动放电电路的第二组成结构示意图；
图4为本申请实施例中主动放电电路的第三组成结构示意图；
图5为本申请实施例中EN1、EN2和NMOS2电压信号时序图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。
图1为现有技术中主动放电电路的组成结构示意图，如图1所示，现有技术中主动放电电路包括：三极管NPN管、场效应管NPN管、电阻R00、R01、R02、R03、电容C0和电压源VDC；其中，NPN管的基极串联R03作为使能信号EN0的输入端，NPN管的发射极接地，NPN管的集电极通过R01与VDC相连，NPN管的集电极还与NMOS管的栅极相连，NMOS管的栅极与源极之间并联R02，NMOS管的源极接地，NMOS管的漏极串联R00与VDC相连，NMOS管的漏极串联R00与C0并联。
这里，在停止放电过程中，EN0为高电平信号，NPN管导通，将NMOS管的电压拉低，NMOS管截止，R00上无电流通过，即R00放电电阻停止对C0放电。其中，R01、R02和R03为信号电阻。
然而，当NPN管开路失效，即不能够导通时，将NMOS管的电压拉高，NMOS管持续导通，R00持续对C0放电，R00过热导致烧毁，严重影响到电机控制器的安全性。
对此，本申请实施例提出一种主动放电电路，图2为本申请实施例中主动放电电路的第一组成结构示意图。
如图2所示，主动放电电路包括：第一控制电路20、第二控制电路21和放电电路22；放电电路22包括开关器件23、第一放电器件24和储能器件25；其中，第一控制电路20的第一端作为第一使能信号的输入端，第一控制电路20的第二端与开关器件23的第一端相连；第二控制电路21的第一端作为第二使能信号的输入端，第二控制电路21的第二端与开关器件23的第一端相连；开关器件23的第二端与储能器件25的第一端相连，开关器件23的第三端串联第一放电器件24与储能器件25的第二端相连；
第一控制电路20用于基于第一使能信号控制开关器件23导通或断开，使第一放电器件24对储能器件25放电或停止放电；
第一控制电路20用于基于第一使能信号控制开关器件23断开失效时，第二控制电路21用于基于第二使能信号控制开关器件23断开。
需要说明的是，主动放电电路的各个模块中还包括其他匹配元器件，例如，电阻、三极管、场效应管、电容的一种或者多种组合。第一放电器件24对储能器件25停止放电时，本申请这里设计两个控制电路来控制开关器件23处于断开状态，使得第一放电器件24上无电流通过，第一放电器件24停止对储能器件25放电。具体的，第一控制电路20基于第一使能信号控制开关器件23处于断开状态，第一放电器件24上无电流通过，第一放电器件24停止对储能器件25放电。第二控制电路21基于第二使能信号控制开关器件23处于断开状态，第一放电器件24上无电流通过，第一放电器件24停止对储能器件25放电。其中，第一使能信号与第二使能信号为不同电平信号。
这里，本申请通过设计两个控制电路来达到第一放电器件24停止对储能器件25放电的目的，是为了避免当只有一个控制电路控制失效，无法完成停止放电过程时导致电机控制器的安全性受到影响的问题，可使用另一个控制电路控制开关器件23处于断开状态，第一放电器件24上无电流通过，第一放电器件24停止对储能器件25放电，避免第一放电器件24长时间处于放电状态被烧毁，保证电机控制器的安全性。若两个控制电路均控制有效，则两者同时控制开关器件23处于断开状态。
采用上述技术方案，本申请这里借助第一控制电路控制开关器件处于断开状态，使第一放电器件停止对储能器件放电；还可借助第二控制电路控制开关器件处于断开状态，使第一放电器件停止对储能器件放电。这样设计目的是为了防止其中一个控制电路控制失效时，可借助另一个控制电路达到第一放电器件停止对储能器件放电的目的，避免第一放电器件24长时间处于放电状态被烧毁，保证电机控制器的安全性。
基于上述实施例，第一放电器件对储能器件停止放电时，本申请实施例具体给出一种主动放电电路，图3为本申请实施例中主动放电电路的第二组成结构示意图。
如图3所示，主动放电电路还包括电压源VDC；第二控制电路包括：第一NPN管NPN1管、第一NMOS管NMOS1管、第一电容C1和第一电阻R1；
其中，NPN1管的基极(即第二控制电路的第一端)作为第二使能信号EN2的输入端；NPN1管的集电极通过R1与VDC相连，NPN1管的集电极还与NMOS1管的栅极相连；NPN1管的发射极接地；C1并联在NMOS1管的栅极与源极之间，NMOS1管的源极接地；NMOS1管的漏极(即第二控制电路的第二端)与开关器件的第一端相连。
在一些实施例中，第二控制电路还包括：第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；其中，R2与NPN1管的基极相连；R3并联在NMOS1管的栅极与源极之间；NMOS1管的漏极通过R4与开关器件的第一端相连。
在一些实施例中，开关器件包括：第七电阻R7和第二NMOS管NMOS2管；储能器件为第二电容C2；第一放电器件包括R11，R11为放电电阻；其中，NMOS2管的栅极(即开关器件的第一端)与第一控制电路的第二端相连；NMOS2管的漏极(即开关器件的第三端)串联R11后与C2的第二端相连，NMOS2管的源极(即开关器件的第二端)与C2的第一端相连，NMOS2管的源极接地，R7并联在NMOS2管的栅极与源极之间。
在一些实施例中，第一控制电路包括：第三NPN管NPN3管、第八电阻R8和第九电阻R9；其中，NPN3管的基极(即第一控制电路的第一端)串联R8作为第一使能信号的输入端；NPN3管的发射极接地；NPN3管的集电极(即第一控制电路的第二端)通过R9与VDC相连，NPN3管的集电极还与开关器件的第一端相连。
基于图3所示，EN1为高电平信号，NPN3管导通，将NMOS2管的电压拉低，NMOS2管截止，R11放电电阻上无电流通过，R11停止对C2放电。同时，EN2为低电平信号，NPN1管截止，将NMOS1管的电压拉高，NMOS1管导通，将NMOS2管的电压拉低，NMOS2管截止，R11放电电阻上无电流通过，R11停止对C2放电。其中，R1、R2、R3、R4、R7、R8和R9为信号电阻。
EN1为高电平信号，若NPN3管不能够导通时，将NMOS2管的电压拉高，NMOS2管导通，R11放电电阻上持续有电流通过，R11持续对C2放电，可导致R11过热烧毁，电机控制器安全性受到影响。对此，本申请这里通过给EN2提供低电平信号，NPN1管截止，将NMOS1管的电压拉高，NMOS1管导通，将NMOS2管的电压拉低，NMOS2管截止，R11放电电阻上无电流通过，使得R11停止对C2放电，保证R11放电电阻不会被烧毁，及电机控制器的安全性。
这里，在借助第二控制电路实现R11停止对C2放电时，可通过调整R1和C1的参数大小来调整NMOS2管截止的时间。具体的，EN2为低电平信号，NPN1管截止，VDC对R1和C1组成的充电电路进行充电，充电完成时，使能NMOS1管，即NMOS1管导通，NMOS2管截止，使得R11停止对C2放电。示例性的，若R1和C1组成的充电电路充满电需要5s，即5s后NMOS1管导通，那么5s后NMOS2管截止，也就是说，5s后R11停止对C2放电。
采用上述技术方案，本申请这里借助第一控制电路控制放电电路处于断开状态，使第一放电器件停止对储能器件放电；还可借助第二控制电路控制放电电路处于断开状态，使第一放电器件停止对储能器件放电。这样设计目的是为了防止第一控制电路中NPN3管开路失效(即不能导通)时，可借助第二控制电路达到R11停止对C1放电的目的，避免R11被烧毁，保证电机控制器的安全性。
基于上述实施例，第一控制电路用于基于第一使能信号控制开关器件导通，使第一放电器件对储能器件放电时，EN1为低电平信号，NPN3管截止，将NMOS2管的电压拉高，NMOS2管导通，R11上有电流通过，使得R11对C1放电。EN2为高电平信号，NPN1管导通，将NMOS1管的电压拉低，NMOS1管导通，使得NMOS2管的电压拉高，NMOS2管导通，R11上有电流通过，使得R11对C1放电。然而，若放电电阻R11长时间使用被烧毁，则R11不能够对C1放电，影响到电机控制器的安全性问题。对此，本申请提出一种主动放电电路，即使R11被烧毁，仍可完成对C1的放电。
图4为本申请实施例中主动放电电路的第三组成结构示意图，如图4所示，放电电路还包括：并联在第一放电器件两端的第二放电器件，第一放电器件为第一放电电阻R11，第二放电器件为第二放电电阻R12和PMOS管；主动放电电路还包括：第二NPN管NPN2管；其中，PMOS管的源极串通R12与R11的第一端(即第一放电器件的第一端)相连，还与开关器件的第三端(即NMOS2管的漏极)相连；PMOS管的漏极与R11的第二端(即第一放电器件的第二端)相连，还与VDC相连；PMOS管的栅极与NPN2管的集电极相连，NPN2管的基极与发射极相连，NPN2管发射极接地，NPN2管的基极作为第三使能信号EN3的输入端。
在一些实施例中，主动放电电路还包括：第五电阻R5和第六电阻R6；其中，R5与NPN2管的基极相连，R6并联在PMOS管的漏极与栅极之间。这里，R5和R6为信号电阻。
基于图4所示，放电过程中，EN3为高电平信号，NPN2导通，将PMOS管的电压拉低，PMOS管导通，R12上有电流通过，这样即使R11烧毁无电流通过时，通过强制开启R12，使用R12对C2放电，保证放电过程的正常进行，保证电机控制器的安全性。
这里，若R11未被烧毁，有电流通过时，R11和R12联合对C2进行放电。
这里，可根据不同项目调整R12的阻值，使得放电电阻(包括R11和/或R12)的放电时间变得更加灵活。其中，当放电电阻的阻值越小时，流经的电流越大，放电时间缩小。
采用上述技术方案，在放电过程中，若R11烧毁无电流通过时，通过强制开启R12，使用R12对C2放电，保证放电过程的正常进行，保证电机控制器的安全性。
基于上述实施例，本申请实施例还给出EN1、EN2和NMOS2电压信号时序图，图5为本申请实施例中EN1、EN2和NMOS2电压信号时序图，如图5所示，放电过程中，EN1为低电平信号，EN2为高电平信号，NMOS2为高电平信号；停止放电过程中，EN1为高电平信号，EN2为低电平信号，NMOS2为低电平信号。
本申请实施例还公开一种主动放电设备，该主动放电设备包括：本申请上述实施例中任意一项主动放电电路。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种主动放电电路，其特征在于，所述主动放电电路包括：第一控制电路、第二控制电路和放电电路；所述放电电路包括开关器件、第一放电器件和储能器件；
其中，所述第一控制电路的第一端作为第一使能信号的输入端，所述第一控制电路的第二端与所述开关器件的第一端相连；所述第二控制电路的第一端作为第二使能信号的输入端，所述第二控制电路的第二端与所述开关器件的第一端相连；所述开关器件的第二端与所述储能器件的第一端相连，所述开关器件的第三端串联所述第一放电器件与所述储能器件的第二端相连；
所述第一控制电路用于基于所述第一使能信号控制所述开关器件导通或断开，使所述第一放电器件对所述储能器件放电或停止放电；
所述第一控制电路用于基于所述第一使能信号控制所述开关器件断开失效时，所述第二控制电路用于基于所述第二使能信号控制所述开关器件断开。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述主动放电电路还包括电压源；所述第二控制电路包括：第一NPN管、第一NMOS管、第一电容和第一电阻；
其中，所述第一NPN管的基极作为所述第二使能信号的输入端；所述第一NPN管的集电极通过所述第一电阻与所述电压源相连，还与所述第一NMOS管的栅极相连；所述第一NPN管的发射极接地；所述第一电容并联在所述第一NMOS管的栅极与源极之间，所述第一NMOS管的源极接地；所述第一NMOS管的漏极与所述开关器件的第一端相连。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，
所述第二控制电路还包括：第二电阻、第三电阻和第四电阻；
其中，所述第二电阻与所述第一NPN管的基极相连；所述第三电阻并联在所述第一NMOS管的栅极与源极之间；所述第一NMOS管的漏极通过所述第四电阻与所述开关器件的第一端相连。
4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，
所述第一使能信号为高电平信号，所述第二使能信号为低电平信号，使所述开关器件断开。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述放电电路还包括：并联在所述第一放电器件两端的第二放电器件。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，
所述第一放电器件为第一放电电阻，所述第二放电器件为第二放电电阻和PMOS管；
所述主动放电电路还包括：第二NPN管；
其中，所述PMOS管的源极串通所述第二放电电阻与所述第一放电电阻的第一端相连，还与所述开关器件的第三端相连；所述PMOS管的漏极与所述第一放电电阻的第二端相连，还与电压源相连；
所述PMOS管的栅极与所述第二NPN管的集电极相连，所述第二NPN管的基极与发射极相连，所述第二NPN管发射极接地，所述第二NPN管的基极作为第三使能信号的输入端。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，
所述主动放电电路还包括：第五电阻和第六电阻；
其中，所述第五电阻与所述第二NPN管的基极相连，所述第六电阻并联在所述PMOS管的漏极与栅极之间。
8.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，
所述第一使能信号为低电平信号，所述第二使能信号为高电平信号，所述第三使能信号为高电平信号，使所述开关器件导通。
9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述开关器件包括：第七电阻和第二NMOS管；所述储能器件为第二电容；
其中，所述第二NMOS管的栅极与所述第一控制电路的第二端相连，所述第二NPMOS管的漏极串联所述第一放电器件后与所述第二电容的第二端相连，还与电压源相连；所述第二NPMOS管的源极与所述第二电容的第一端相连，所述第二NPMOS管的源极接地，所述第七电阻并联在所述第二NPMOS管的栅极与源极之间。
10.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述第一控制电路包括：第三NPN管、第八电阻和第九电阻；
其中，所述第三NPN管的基极串联所述第八电阻作为所述第一使能信号的输入端；所述第三NPN管的发射极接地；所述第三NPN管的集电极通过所述第九电阻与电压源相连，还与所述开关器件的第一端相连。
11.一种主动放电设备，其特征在于，所述主动放电设备包括：
权利要求1至10中任意一项所述的主动放电电路。
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