CN115766908A - 通信协议信号驱动电路、并联接口电路和高压变频器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通信协议信号驱动电路、并联接口电路和高压变频器，通信协议信号驱动电路包括协议解析模块、信号驱动模块、信号接收模块和电子开关管模块；协议解析模块与信号驱动模块连接，信号驱动模块与信号接收模块连接，信号驱动模块与电子开关管模块的控制端连接，电子开关管模块与信号接收模块连接，信号接收模块用于输出驱动执行信号，信号驱动模块的第一输出端还用于连接第一接口，电子开关管模块的第二端还用于连接第二接口。通过两个通信协议信号驱动电路并联，并联后的电路输出的信号与主板一致，避开了协议延迟与解析时差造成的信号不一致的危险，能够有效解决协议延迟与解析时差造成的信号不一致的问题。
Description
技术领域
本发明涉及高压变频器技术领域，特别涉及一种通信协议信号驱动电路、并联接口电路和高压变频器。
背景技术
在高压变频器设计中，经常会用到IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)并联，但是随着变频器数字化设计的普遍应用，控制器下发的脉冲越来越多的使用通信协议，但是当使用单相模块时，因为不同模块接收与解析协议存在微小时间差，该时间差有概率会造成脉冲信号的处理策略不同，在正常应用时，该问题可以忽略，但是当单相模块并联使用时，该处理策略的不同会造成并联IGBT中只有一个IGBT开通，造成IGBT过流，产生变频器故障，甚至造成变频器炸损。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种通信协议信号驱动电路、并联接口电路和高压变频器。
一种通信协议信号驱动电路，包括：协议解析模块、信号驱动模块、信号接收模块和电子开关管模块；
所述协议解析模块的输出端与所述信号驱动模块的输入端连接，所述信号驱动模块的第一输出端与所述信号接收模块的第一输入端连接，所述信号驱动模块的第二输出端与所述电子开关管模块的控制端连接，所述电子开关管模块的第一端用于接地，所述电子开关管模块的第二端与所述信号接收模块的第二输入端连接，所述信号接收模块的输出端用于输出驱动执行信号，所述信号驱动模块的第一输出端还用于连接第一接口，所述电子开关管模块的第二端还用于连接第二接口。
在其中一个实施例中，所述信号接收模块包括光电耦合器，所述信号驱动模块的第一输出端与所述光电耦合器的第一输端连接，所述电子开关管模块的第二端与所述光电耦合器的第二端连接，所述光电耦合器的输出端用于输出驱动执行信号。
在其中一个实施例中，所述电子开关管模块包括场效应管，所述信号驱动模块的第二输出端与所述场效应管的控制端连接，所述场效应管的第一端用于接地，所述场效应管的第二端与所述信号接收模块的第二输入端连接，所述场效应管的还用于连接第二接口。
在其中一个实施例中，所述场效应管包括MOSFET。
在其中一个实施例中，还包括稳压模块，所述信号驱动模块的第一输出端与所述稳压模块的第一端连接，所述稳压模块的第二端与所述信号接收模块的第一输入端连接，所述稳压模块的第二端还用于连接第一接口。
在其中一个实施例中，所述稳压模块包括第一二极管和第二二极管，所述信号驱动模块的第一输出端分别与所述第一二极管的正极以及所述第二二极管的正极连接，所述第一二极管的负极以及所述第二二极管的负极分别与所述信号接收模块的第一输入端连接，所述第一二极管的负极以及所述第二二极管的负极还用于连接第一接口。
在其中一个实施例中，还包括滤波模块，所述滤波模块的两端分别与所述信号接收模块的第一端以及第二端连接。
一种通信协议信号并联接口电路，包括两个上述任一实施例中所述的通信协议信号驱动电路，其中，一所述通信协议信号驱动电路的信号驱动模块的第一输出端与另一所述通信协议信号驱动电路的信号驱动模块的第一输出端连接，一所述通信协议信号驱动电路的电子开关管模块的第二端与另一所述通信协议信号驱动电路的电子开关管模块的第二端连接。
在其中一个实施例中，一所述通信协议信号驱动电路的协议解析模块的输入端用于接收通信协议信号，另一所述通信协议信号驱动电路的协议解析模块的输入端无信号输入。
一种高压变频器，包括上述任一实施例中所述的通信协议信号驱动电路。
上述通信协议信号驱动电路，通过设置通信协议信号驱动电路，并使得通信协议信号驱动电路的第一输出端以及第二输出端连接至板件硬件接口，使得两个通信协议信号驱动电路并联，使得其中一个通信协议信号驱动电路作为主板接收通信协议信号，另一个通信协议信号驱动电路作为从板无信号输入，这样，并联后的电路输出的信号与主板一致，保证了主板与从板在并联情况下的信号完全一致，能够让协议通信的单相模块之间产生相互之间无延迟的并联信号，从而让单相模块之间的并联IGBT能够同时开通关断，避开了协议延迟与解析时差造成的信号不一致的危险，能够有效解决协议延迟与解析时差造成的信号不一致的问题。
附图说明
图1为一个实施例中的通信协议信号驱动电路的电路原理图；
图2为一个实施例中的通信协议信号并联接口电路的电路原理图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
在一个实施例中，如图1所示，提供一种通信协议信号驱动电路，包括：协议解析模块、信号驱动模块、信号接收模块和电子开关管模块；所述协议解析模块的输出端与所述信号驱动模块的输入端连接，所述信号驱动模块的第一输出端与所述信号接收模块的第一输入端连接，所述信号驱动模块的第二输出端与所述电子开关管模块的控制端连接，所述电子开关管模块的第一端用于接地，所述电子开关管模块的第二端与所述信号接收模块的第二输入端连接，所述信号接收模块的输出端用于输出驱动执行信号，所述信号驱动模块的第一输出端还用于连接第一接口，所述电子开关管模块的第二端还用于连接第二接口。
本实施例中，协议解析模块包括协议解析芯片，协议解析芯片的输入端INA用于接收通信协议信号，协议解析芯片对通信协议信号进行解析，发送至信号驱动模块，信号驱动模块包括信号驱动芯片，信号驱动芯片的输入端INA接收协议解析芯片的发送的解析后的通信协议信号，信号驱动芯片将信号发送至信号接收模块、第一接口以及第二接口。
该信号接收模块包括信号接收芯片，信号接收芯片的第一输入端以及第二输入端分别接收信号驱动芯片的第一输出端以及第二输出端的信号，通过信号接收芯片的第一输入端以及第二输入端之间的信号压差，生成驱动执行信号，将驱动执行信号发送至高压变频器的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，用于驱动IGBT。
第一接口以及第二接口为板间硬件接口，用于连接不同的通信协议信号驱动电路，使得通信协议信号驱动电路之间并联。本实施例中，第一接口在图中为接口+，第二接口为接口－，这样，两个通信协议信号驱动电路分别连接至第一接口以及第二接口，实现两个通信协议信号驱动电路的并联。
本实施例中，通过设置通信协议信号驱动电路，并使得通信协议信号驱动电路的第一输出端以及第二输出端连接至板件硬件接口，使得两个通信协议信号驱动电路并联，使得其中一个通信协议信号驱动电路作为主板接收通信协议信号，另一个通信协议信号驱动电路作为从板无信号输入，这样，并联后的电路输出的信号与主板一致，保证了主板与从板在并联情况下的信号完全一致，能够让协议通信的单相模块之间产生相互之间无延迟的并联信号，从而让单相模块之间的并联IGBT能够同时开通关断，避开了协议延迟与解析时差造成的信号不一致的危险，能够有效解决协议延迟与解析时差造成的信号不一致的问题。
在一个实施例中，所述信号接收模块包括光电耦合器，所述信号驱动模块的第一输出端与所述光电耦合器的第一输端连接，所述电子开关管模块的第二端与所述光电耦合器的第二端连接，所述光电耦合器的输出端用于输出驱动执行信号。
本实施例中，信号接收芯片为光电耦合器，经过光电耦合器的光电隔离，从而输出驱动执行信号，有效提高了安全性。
在一个实施例中，所述电子开关管模块包括场效应管Q1，所述信号驱动模块的第二输出端与所述场效应管Q1的控制端连接，所述场效应管Q1的第一端用于接地，所述场效应管Q1的第二端与所述信号接收模块的第二输入端连接，所述场效应管Q1的还用于连接第二接口。
本实施例中，所述场效应管Q1包括MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半场效晶体管)。
本实施例中，所述信号驱动模块的第二输出端与所述场效应管Q1的栅极连接，所述场效应管Q1的源极用于接地，所述场效应管Q1的漏极与所述信号接收模块的第二输入端连接，所述场效应管Q1的还用于连接第二接口。
在一个实施例中，通信协议信号驱动电路还包括稳压模块，所述信号驱动模块的第一输出端与所述稳压模块的第一端连接，所述稳压模块的第二端与所述信号接收模块的第一输入端连接，所述稳压模块的第二端还用于连接第一接口。
本实施例中，通过设置稳压模块，使得信号驱动芯片的第一输出端输出的信号更为稳定。
在一个实施例中，如图1所示，所述稳压模块包括第一二极管D1和第二二极管D2，所述信号驱动模块的第一输出端分别与所述第一二极管D1的正极以及所述第二二极管D2的正极连接，所述第一二极管D1的负极以及所述第二二极管D2的负极分别与所述信号接收模块的第一输入端连接，所述第一二极管D1的负极以及所述第二二极管D2的负极还用于连接第一接口。
在一个实施例中，通信协议信号驱动电路还包括滤波模块，所述滤波模块的两端分别与所述信号接收模块的第一端以及第二端连接。
本实施例中，如图1所示，滤波模块包括第三二极管D3、电容C1和电阻R1，第三二极管D3为稳压二极管，第三二极管D3的正极与场效应管的漏极连接，第三二极管D3的负极与所述第一二极管D1的负极以及所述第二二极管D2的负极连接，电容C1的第一端与场效应管的漏极连接，电容C1的第二端与所述第一二极管D1的负极以及所述第二二极管D2的负极连接，电阻R1的第一端与场效应管的漏极连接，电阻R1的第二端与所述第一二极管D1的负极以及所述第二二极管D2的负极连接，通过滤波模块，能够为信号驱动模块输出至信号接收模块的信号进行滤波。
在一个实施例中，如图2所示，提供一种通信协议信号并联接口电路，包括两个上述任一实施例中所述的通信协议信号驱动电路，其中，一所述通信协议信号驱动电路的信号驱动模块的第一输出端与另一所述通信协议信号驱动电路的信号驱动模块的第一输出端连接，一所述通信协议信号驱动电路的电子开关管模块的第二端与另一所述通信协议信号驱动电路的电子开关管模块的第二端连接。
在其中一个实施例中，一所述通信协议信号驱动电路的协议解析模块的输入端用于接收通信协议信号，另一所述通信协议信号驱动电路的协议解析模块的输入端无信号输入。
本实施例中，将接收通信协议信号的所述通信协议信号驱动电路定义为主板，将无信号输入的所述通信协议信号驱动电路定义为从板。并且，本实施例中，主板或者从板，都为一个单相模块。本实施例中，主板的协议解析芯片D11的输入端INA用于接收通信协议信号，从板的协议解析芯片D44的输入端无信号输入。
并且，主板的信号驱动芯片D7的第一输出端OUTA通过第一二极管D1和第二二极管D2与板间硬件接口的接口+连接，主板的信号驱动芯片D7的第二输出端OUTB通过场效应管Q1与板间硬件接口的接口－连接；从板的信号驱动芯片D43的第一输出端OUTA通过第四二极管D4和第五二极管D5与板间硬件接口的接口+连接，从板的信号驱动芯片D43的第二输出端OUTB通过场效应管Q2与板间硬件接口的接口－连接，这样，通过板间硬件接口，实现了主板以及从板的并联。
由于主板接收通信协议信号，从板无信号输入。当主板协议信号尚未启动时，主板与从板的协议解析芯片输出都为负，主板与从板的信号接收芯片接收到的信号为负，最终输出的驱动执行信号为负；当主板通信协议信号出现时，如果主板协议解析芯片解析出正信号，则主板信号驱动芯片将总线电平拉高，主板与从板信号接收芯片输入端信号为正，则最终主板与从板输出的驱动执行信号都为正；如果主板接收的通信协议解析为负，则中间总线未被拉高，主板与从板最终驱动执行信号都为负。通过以上逻辑，保证了主板与从板在并联情况下的信号完全一致，避开了协议延迟与解析时差造成的信号不一致的危险。
在一个实施例中，提供一种高压变频器，包括上述任一实施例中所述的通信协议信号驱动电路。
下面是一个具体的实施例：
在传统高压变频器中，通信协议信号经过协议解析芯片的解析后，生成IGBT脉冲信号，该信号即为最终的驱动执行信号。而在本申请的实施例中，如图1所示，该信号通过信号驱动芯片驱动单板对外电气接口：接口+；并通过驱动MOSFET开通，在后端信号接收芯片输入端口形成电压差，通过信号接收芯片的光学隔离，生成最终的驱动执行信号。如图1所述，通信协议信号驱动电路作作为单相模块使用，即不并联使用时，信号流如图1所示。当通信协议信号驱动电路并联使用时，接口+、接口－通过板间硬件接口相连，并联后的整体电路如图2所示。
并联两块驱动器通过接口+、接口－相连，只有主板接收通信协议信号，从板无信号输入。当主板协议信号尚未启动时，主板与从板的协议解析芯片输出都为负，主板与从板的信号接收芯片接收到的信号为负，最终输出的驱动执行信号为负；当主板通信协议信号出现时，如果主板协议解析芯片解析出正信号，则主板信号驱动芯片将总线电平拉高，主板与从板信号接收芯片输入端信号为正，则最终主板与从板输出的驱动执行信号都为正；如果主板接收的通信协议解析为负，则中间总线未被拉高，主板与从板最终驱动执行信号都为负。
通过以上逻辑，保证了主板与从板在并联情况下的信号完全一致，避开了协议延迟与解析时差造成的信号不一致的危险。
对于采用通信协议下发脉冲的单相模块，模块之间IGBT并联一直是业界存在的一个问题。本专利设计了一套用于变频器中单相模块并联的接口电路，可以避开协议延迟与解析时差造成的信号不一致问题。
该电路通过外加总线的方式解决了信号一致性问题，在可能产生时序差的协议解析电路之后添加信号同步总线，这种方式创新的解决了该问题，在实际应用中达到了非常好的效果，并联信号时间差小于1ns。
另外，该电路通过巧妙的方法同时解决了并联中主从区分的问题，能够在不区分主从模块的情况下执行脉冲，且并联一致性非常好。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种通信协议信号驱动电路，其特征在于，包括：协议解析模块、信号驱动模块、信号接收模块和电子开关管模块；
所述协议解析模块的输出端与所述信号驱动模块的输入端连接，所述信号驱动模块的第一输出端与所述信号接收模块的第一输入端连接，所述信号驱动模块的第二输出端与所述电子开关管模块的控制端连接，所述电子开关管模块的第一端用于接地，所述电子开关管模块的第二端与所述信号接收模块的第二输入端连接，所述信号接收模块的输出端用于输出驱动执行信号，所述信号驱动模块的第一输出端还用于连接第一接口，所述电子开关管模块的第二端还用于连接第二接口。
2.根据权利要求1所述的通信协议信号驱动电路，其特征在于，所述信号接收模块包括光电耦合器，所述信号驱动模块的第一输出端与所述光电耦合器的第一输端连接，所述电子开关管模块的第二端与所述光电耦合器的第二端连接，所述光电耦合器的输出端用于输出驱动执行信号。
3.根据权利要求1所述的通信协议信号驱动电路，其特征在于，所述电子开关管模块包括场效应管，所述信号驱动模块的第二输出端与所述场效应管的控制端连接，所述场效应管的第一端用于接地，所述场效应管的第二端与所述信号接收模块的第二输入端连接，所述场效应管的还用于连接第二接口。
4.根据权利要求3所述的通信协议信号驱动电路，其特征在于，所述场效应管包括MOSFET。
5.根据权利要求1所述的通信协议信号驱动电路，其特征在于，还包括稳压模块，所述信号驱动模块的第一输出端与所述稳压模块的第一端连接，所述稳压模块的第二端与所述信号接收模块的第一输入端连接，所述稳压模块的第二端还用于连接第一接口。
6.根据权利要求5所述的通信协议信号驱动电路，其特征在于，所述稳压模块包括第一二极管和第二二极管，所述信号驱动模块的第一输出端分别与所述第一二极管的正极以及所述第二二极管的正极连接，所述第一二极管的负极以及所述第二二极管的负极分别与所述信号接收模块的第一输入端连接，所述第一二极管的负极以及所述第二二极管的负极还用于连接第一接口。
7.根据权利要求1-6任一项中所述的通信协议信号驱动电路，其特征在于，还包括滤波模块，所述滤波模块的两端分别与所述信号接收模块的第一端以及第二端连接。
8.一种通信协议信号并联接口电路，其特征在于，包括两个如权利要求1-7任一项中所述的通信协议信号驱动电路，其中，一所述通信协议信号驱动电路的信号驱动模块的第一输出端与另一所述通信协议信号驱动电路的信号驱动模块的第一输出端连接，一所述通信协议信号驱动电路的电子开关管模块的第二端与另一所述通信协议信号驱动电路的电子开关管模块的第二端连接。
9.根据权利要求8所述的通信协议信号并联接口电路，其特征在于，一所述通信协议信号驱动电路的协议解析模块的输入端用于接收通信协议信号，另一所述通信协议信号驱动电路的协议解析模块的输入端无信号输入。
10.一种高压变频器，其特征在于，包括权利要求8或9所述的通信协议信号并联接口电路。
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