CN117155342A - 抗干扰的ic驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抗干扰的IC驱动电路，其包括高电压驱动模块、低电压驱动模块、IGBT输出模块，其中高电压驱动模块包括第一PWM信号接收单元、双脉冲发生单元、RS触发器以及高电压驱动信号输出单元；低电压驱动模块包括第二PWM信号接收单元以及低电压驱动信号输出单元。本发明实施例的抗干扰的IC驱动电路使用双脉冲发生单元将PWM信号转换为两个窄脉冲的脉冲置位信号和脉冲复位信号，有效保证了高电压驱动信号的稳定性。

Description

抗干扰的IC驱动电路

技术领域

本发明涉及电路领域，特别涉及一种抗干扰的IC驱动电路。

背景技术

随着科技的发展，智能设备的种类越来越多，各种智能设备均需要使用IC芯片进行驱动。

由于不同智能设备的工作环境不同且IC芯片一般是通过小电压信号进行驱动，如工作环境较为恶劣（例如IC芯片位于高电压信号干扰辐射区内），可能造成IC芯片的正常输入信号受到干扰，从而导致IC芯片输出错误的信号，进而导致对应的智能设备产生错误的操作。

故需要提供一种抗干扰的IC驱动电路来解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种可有效抵抗外部信号干扰的IC驱动电路，以有效解决现有的IC驱动电路由于外部干扰容易输出错误信号，进而导致对应的智能设备产生错误操作的技术问题。

本发明实施例提供一种抗干扰的IC驱动电路，其包括：

高电压驱动模块，用于提供高电压驱动信号，

低电压驱动模块，用于提供低电压驱动信号，以及

IGBT输出模块，用于在所述高电压驱动信号和所述低电压驱动信号的控制下输出高压直流电；

其中所述高电压驱动模块包括：

第一PWM信号接收单元，用于接收第一PWM信号；

双脉冲发生单元，用于将所述第一PWM信号转换为脉冲置位信号和脉冲复位信号；

RS触发器，用于基于所述脉冲置位信号和所述脉冲复位信号生成第一驱动信号；以及

高电压驱动信号输出单元，用于基于所述第一驱动信号输出所述高电压驱动信号；

其中所述低电压驱动模块包括：

第二PWM信号接收单元，用于接收第二PWM信号；

低电压驱动信号输出单元，用于基于所述第二PWM信号输出所述低电压驱动信号。

在本发明所述的抗干扰的IC驱动电路中，所述双脉冲发生单元包括：

脉冲信号转换子单元，用于将所述第一PWM信号转换为第一窄脉冲信号和第二窄脉冲信号；

电压转换子单元，用于将所述第一窄脉冲信号转换为脉冲置位信号，将所述第二窄脉冲信号转换为脉冲复位信号；其中所述脉冲置位信号的电压大于所述第一窄脉冲信号的电压，所述脉冲复位信号的电压大于所述第二窄脉冲信号的电压。

在本发明所述的抗干扰的IC驱动电路中，所述第一窄脉冲信号用于表示所述第一PWM信号的开始阶段，所述第二窄脉冲信号用于表示所述第一PWM信号的结束阶段。

在本发明所述的抗干扰的IC驱动电路中，所述第一窄脉冲信号和所述第二窄脉冲信号的频率与所述第一PWM信号的频率相同；所述第一窄脉冲信号和所述第二窄脉冲信号的脉宽为所述第一PWM信号脉宽的0.01-0.03倍。

在本发明所述的抗干扰的IC驱动电路中，所述RS触发器包括用于输入所述脉冲置位信号的第一输入端子、用于输入脉冲复位信号的第二输入端子、以及用于输出第一驱动信号的输出端子；

当所述第一输入端子输入高电平信号且所述第二输入端子输入低电平信号时，所述输出端子输出高电平信号的第一驱动信号；

当所述第一输入端子输入低电平信号且所述第二输入端子输入高电平信号时，所述输出端子输出低电平信号的第一驱动信号；

当所述第一输入端子输入低电平信号且所述第二输入端子输入低电平信号时，所述输出端子维持之前的第一驱动信号。

在本发明所述的抗干扰的IC驱动电路中，所述高电压驱动信号输出单元包括第一开关管以及第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管的控制端分别输入所述第一驱动信号，所述第一开关管的输入端与第一电源连接，所述第一开关管的输出端输出所述高电压驱动信号，所述第二开关管的输入端与所述第一开关管的输出端连接，所述第二开关管的输出端连接到所述IGBT输出模块。

在本发明所述的抗干扰的IC驱动电路中，所述高电压驱动模块还包括：

滤波模块，设置在所述双脉冲发生单元与所述RS触发器之间，用于对所述脉冲置位信号和所述脉冲复位信号均进行滤波操作。

在本发明所述的抗干扰的IC驱动电路中，所述低电压驱动模块还包括：

延迟单元，用于当所述第一PWM信号和所述第二PWM信号相同时，对所述第二PWM信号进行延迟操作，以生成第二驱动信号；

所述低电压驱动信号输出单元，用于基于所述第二驱动信号输出所述低电压驱动信号。

在本发明所述的抗干扰的IC驱动电路中，所述低电压驱动信号输出单元包括第三开关管以及第四开关管，所述第三开关管和所述第四开关管的控制端分别输入所述第二PWM信号，所述第三开关管的输入端与第二电源连接，所述第三开关管的输出端输出所述低电压驱动信号，所述第四开关管的输入端与所述第三开关管的输出端连接，所述第四开关管的输出端接地。

在本发明所述的抗干扰的IC驱动电路中，所述IGBT输出模块包括：

IGBT高压输出管，其栅极输入所述高电压驱动信号，集电极与高压直流电源连接，其发射极输出高压驱动信号；以及

IGBT低压输出管，其栅极输入所述低电压驱动信号，集电极与所述IGBT高压输出管的发射极连接，其发射极接地。

相对于现有技术，本发明实施例的抗干扰的IC驱动电路使用双脉冲发生单元将PWM信号转换为两个窄脉冲的脉冲置位信号和脉冲复位信号，该脉冲置位信号和脉冲复位信号可通过RS触发器有效生成第一驱动信号，由于脉冲置位信号和脉冲复位信号的脉宽时长远远小于PWM信号脉宽时长，因此导致外部干扰对脉冲置位信号和脉冲复位信号的影响较小，有效保证了高电压驱动信号的稳定性；解决了现有的IC驱动电路由于外部干扰容易输出错误信号，进而导致对应的智能设备产生错误操作的技术问题。

附图说明

图1为本发明的抗干扰的IC驱动电路的结构框图；

图2为本发明的抗干扰的IC驱动电路的电路结构图；

图3a为本发明的抗干扰的IC驱动电路的第一PWM信号的波形示意图；

图3b为本发明的抗干扰的IC驱动电路的第一窄脉冲信号的波形示意图；

图3c为本发明的抗干扰的IC驱动电路的第二窄脉冲信号的波形示意图；

图3d为本发明的抗干扰的IC驱动电路的第二PWM信号的波形示意图；

图3e为本发明的抗干扰的IC驱动电路的第一驱动信号的波形示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动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。

在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。

本发明的抗干扰的IC驱动电路可设置在智能设备的驱动电路中，对智能设备进行驱动操作。由于本发明的IC驱动电路通过设置窄脉宽的脉冲驱动信号，该脉冲驱动信号不易收到外部信号的干扰，因此有效保证了该智能设备的高电压驱动信号的稳定性。

请参照图1，图1为本发明的抗干扰的IC驱动电路的结构框图。本发明实施例的IC驱动电路10包括高电压驱动模块11、低电压驱动模块12以及IGBT输出模块13。

高电压驱动模块11用于提供高电压驱动信号；低电压驱动模块12用于提供低电压驱动信号；IGBT输出模块13用于在高电压驱动信号和低电压驱动信号的控制下输出高压直流电。

请参照图2，高电压驱动模块11包括第一PWM信号接收单元111、双脉冲发生单元112、滤波单元113、RS触发器114以及高电压驱动信号输出单元115。

第一PWM信号接收单元111用于接收第一PWM信号；双脉冲发生单元112用于将第一PWM信号转换为脉冲置位信号和脉冲复位信号；滤波单元113用于对脉冲置位信号和脉冲复位信号均进行滤波操作；RS触发器114用于基于脉冲置位信号和脉冲复位信号生成第一驱动信号；高电压驱动信号输出单元115用于基于第一驱动信号输出高电压驱动信号。

在本实施例中，双脉冲发生单元112包括脉冲信号转换子单元1121和电压转换子单元1122，脉冲信号转换子单元1121用于将所述第一PWM信号转换为第一窄脉冲信号和第二窄脉冲信号； 其中第一窄脉冲信号用于表示第一PWM信号的开始阶段，第二窄脉冲信号用于表示第一PWM信号的结束阶段。

具体请参照图3a-图3c，图3a为第一PWM信号的示意图（其中横坐标为时间（微秒），纵坐标为电压（伏）），图3b为第一窄脉冲信号的示意图，图3c为第二窄脉冲信号的示意图。第一窄脉冲信号和第二窄脉冲信号的频率与第一PWM信号的频率相同；第一窄脉冲信号和第二窄脉冲信号的脉宽为第一PWM信号脉宽的0.01-0.03倍。在本实施例中，第一PWM信号的信号周期为20微秒，第一PWM信号的脉宽为10微秒（如图3a中的第一PWM信号的高电平持续时间为第22微秒至第31微秒）；第一窄脉冲信号和第二窄脉冲信号的信号周期为20微秒，第一窄脉冲信号和第二窄脉冲信号的脉宽为0.2微秒（如图3b中的第一窄脉冲信号的高电平持续时间为第22微秒至第22.2微秒，如图3c中的第二窄脉冲信号的高电平持续时间为第31微秒至第31.2微秒）。这里的第一窄脉冲信号和第二窄脉冲信号的脉宽可基于RS触发器114的信号识别精度来设置，在RS触发器能够识别的基础上，第一窄脉冲信号和第二窄脉冲信号的脉宽越小越好。

电压转换子单元1122用于将第一窄脉冲信号转换为脉冲置位信号，将第二窄脉冲信号转换为脉冲复位信号；其中脉冲置位信号的电压大于第一窄脉冲信号的电压，脉冲复位信号的电压大于第二窄脉冲信号的电压。

其中电压转换子单元1122包括两个开关管结构，该开关管结构的控制端输入第一窄脉冲信号或第二窄脉冲信号，开关管结构的第一输入端分别连接第一电源VCC2和RS触发器114，开关管结构的输出端接地。

由于高电压驱动信号输出单元需要驱动IGBT高压输出管，因此电压转换子单元1122需要将高电平在15v左右的第一窄脉冲信号转换为高电平在600v左右的脉冲置位信号，同时将高电平在15v左右的第二窄脉冲信号的电压转换为高电平在600v左右的脉冲复位信号。这样脉冲置位信号和脉冲复位信号可以驱动RS触发器生成第一驱动信号。

本实施例中的RS触发器114包括用于输入脉冲置位信号的第一输入端子1141、用于输入脉冲复位信号的第二输入端子1142、以及用于输出第一驱动信号的输出端子1143。当第一输入端子1141输入高电平信号且第二输入端子1142输入低电平信号时，输出端子1143输出高电平的第一驱动信号；当第一输入端子1141输入低电平信号且第二输入端子1142输入高电平信号时，输出端子1143输出低电平信号的第一驱动信号；当第一输入端子1141输入低电平信号且第二输入端子1142输入低电平信号时，输出端子1143维持之前的第一驱动信号。

高电压驱动信号输出单元115包括第一开关管1151以及第二开关管1152，第一开关管1151和第二开关管1152的控制端分别输入第一驱动信号，第一开关管1151的输入端与第一电源VCC2连接，第一开关管1151的输出端输出高电压驱动信号，第二开关管1152的输入端与第一开关管1151的输出端连接，第二开关管1152的输出端连接到IGBT输出模块13。这里的第一电源VCC2为高压电源（如600V左右），以驱动IGBT输出模块13的IGBT高压输出管。

低电压驱动模块12包括第二PWM信号接收单元121以及低电压驱动信号输出单元122。该第二PWM信号接收单元121用于接收第二PWM信号，低电压驱动信号输出单元122用于基于第二PWM信号输出低电压驱动信号。该第二PWM信号与第一PWM信号的频率和脉宽相同，但是第二PWM信号与第一PWM信号的相位是相反的，具体请参照图3d，第二PWM信号的信号周期为20微秒，第一PWM信号的脉宽为10微秒（如图3d中的第二PWM信号的高电平持续时间为第12微秒至第21微秒）。

其中低电压驱动信号输出单元122包括第三开关管1221和第四开关管1222，第三开关管1221和第四开关管1222的控制端分别接收第二PWM信号，第三开关管1221的输入端与第二电源VCC1连接，第三开关管1221的输出端输出低电压驱动信号，第四开关管1222的输入端与第三开关管1221的输出端连接，第四开关管1222的输出端接地。这里的第二电源VCC1为低压电源（如15V左右），以驱动IGBT输出模块13的IGBT低压输出管。

该IGBT输出模块13包括IGBT高压输出管131和IGBT低压输出管132，IGBT高压输出管131的栅极输入高电压驱动信号，IGBT高压输出管131的集电极与高压直流电源HVDD连接，IGBT高压输出管131的发射极输出高压驱动信号；IGBT低压输出管132的栅极输入低电压驱动信号，IGBT低压输出管132的集电极与IGBT高压输出管131的发射极连接，IGBT低压输出管132的发射极接地。

本发明实施例的IC驱动电路10使用时，第一PWM信号接收单元111将第一PWM信号发送至双脉冲发生单元112，该第一PWM信号如图3a所示。随后双脉冲发生单元112的脉冲信号转换子单元1121将第一PWM信号转换为第一窄脉冲信号和第二窄脉冲信号，第一窄脉冲信号如图3b所示，第二窄脉冲信号如图3c所示。该第一窄脉冲信号表示第一PWM信号的开始阶段，第二窄脉冲信号表示第一PWM信号的结束阶段，这样使用两个窄脉冲信号即可表示第一PWM信号，大大减少了控制信号的脉宽。

随后双脉冲发生单元112的电压转换子单元1122将第一窄脉冲信号（15V左右）转换为高电压的脉冲置位信号（600V左右），将第二窄脉冲信号（15V左右）转换为脉冲复位信号（600V左右）；以使得该驱动信号可以驱动对应的IGBT高压输出管。

然后滤波单元113对脉冲置位信号和脉冲复位信号进行滤波处理，以消除杂波。

随后RS触发器114接收脉冲置位信号和脉冲复位信号，以生成第一驱动信号；请参照图3b和图3c，按时间顺序，在0-22微秒区间时，脉冲置位信号和脉冲复位信号均维持低电平信号，因此生成低电平的第一驱动信号；在22-22.2微秒区间时，脉冲置位信号为高电平信号，脉冲复位信号为低电平信号，因此生成高电平的第一驱动信号；在22.2-31微秒的区间时，脉冲置位信号为低电平信号，脉冲复位信号为低电平信号，因此维持高电平的第一驱动信号；在31-31.2微秒区间时，脉冲置位信号为低电平信号，脉冲复位信号为高电平信号，因此生成低电平的第一驱动信号；随后依次循环生成如图3e所示的第一驱动信号。

最后第一驱动信号输出至高电压驱动信号输出单元115，当第一驱动信号为高电平时，高电压驱动信号输出单元115的第一开关管1151导通，第二开关管1152断开，第一开关管1151的输出端输出高电平的高电压驱动信号；当第一驱动信号为低电平时，高电压驱动信号输出单元115的第一开关管1151断开，第二开关管1152导通，第一开关管1151的输出端通过第二开关管1152接地，第一开关管1151的输出端输出低电平的高电压驱动信号。

同理第二PWM信号接收单元121将第二PWM信号输出至低电压驱动信号输出单元122，当第二PWM信号为高电平时，低电压驱动信号输出单元122的第三开关管1221导通，第四开关管1222断开，第三开关管1221的输出端输出高电平的低电压驱动信号；当第二PWM信号为低电平时，低电压驱动信号输出单元122的第三开关管1221断开，第四开关管1222导通，第三开关管1221的输出端通过第四开关管1222接地，第三开关管1221的输出端输出低电平的低电压驱动信号。

由于第二PWM信号与第一PWM信号的相位是相反，第一驱动信号和第一PWM信号相位相同，因此第二PWM信号与第一驱动信号的相位也是相反的。当第一开关管1151的输出端输出高电平的高电压驱动信号至IGBT输出模块13的IGBT高压输出管131时，第三开关管1221的输出端输出低电平的低电压驱动信号至IGBT输出模块13的IGBT低压输出管132，这时IGBT高压输出管131导通，IGBT低压输出管132断开，高压直流电源HVDD通过IGBT高压输出管131输出高压驱动信号；当第一开关管1151的输出端输出低电平的高电压驱动信号至IGBT输出模块13的IGBT高压输出管131时，第三开关管1221的输出端输出高电平的低压驱动信号至IGBT输出模块13的IGBT低压输出管142，这时IGBT高压输出管131断开，IGBT低压输出管132导通，IGBT高压输出管131的输出信号被IGBT低压输出管132拉低，从而停止输出高压驱动信号。

进一步的，由于第二开关管1152是导通的，高电压驱动信号依次通过第二开关管1152以及IGBT低压输出管132拉低，从而进一步保证了IGBT高压输出管131的断开状态。

这样即完成了本实施例的IC驱动电路的智能设备驱动流程。

在本实施例中，低电压驱动模块12还可包括延迟单元123，该延迟单元123用于当第一PWM信号和第二PWM信号相同时，对第二PWM信号进行延迟操作，以生成第二驱动信号，以使得第二驱动信号相位与第一PWM信号相位相反，低电压驱动信号输出单元122可基于第二驱动信号输出低电压驱动信号。这样第一PWM信号接收单元和第二PWM信号接收单元可使用同一输入信号源，进一步简化了该IC驱动电路10的结构。

本发明实施例的抗干扰的IC驱动电路使用双脉冲发生单元将PWM信号转换为两个窄脉冲的脉冲置位信号和脉冲复位信号，该脉冲置位信号和脉冲复位信号可通过RS触发器有效生成第一驱动信号，由于脉冲置位信号和脉冲复位信号的脉宽时长远远小于PWM信号脉宽时长，因此导致外部干扰对脉冲置位信号和脉冲复位信号的影响较小，有效保证了高电压驱动信号的稳定性；解决了现有的IC驱动电路由于外部干扰容易输出错误信号，进而导致对应的智能设备产生错误操作的技术问题。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种抗干扰的IC驱动电路，其特征在于，包括：

高电压驱动模块，用于提供高电压驱动信号，

低电压驱动模块，用于提供低电压驱动信号，以及

IGBT输出模块，用于在所述高电压驱动信号和所述低电压驱动信号的控制下输出高压直流电；

其中所述高电压驱动模块包括：

第一PWM信号接收单元，用于接收第一PWM信号；

双脉冲发生单元，用于将所述第一PWM信号转换为脉冲置位信号和脉冲复位信号；

RS触发器，用于基于所述脉冲置位信号和所述脉冲复位信号生成第一驱动信号；以及

高电压驱动信号输出单元，用于基于所述第一驱动信号输出所述高电压驱动信号；

其中所述低电压驱动模块包括：

第二PWM信号接收单元，用于接收第二PWM信号；

低电压驱动信号输出单元，用于基于所述第二PWM信号输出所述低电压驱动信号。

2.根据权利要求1所述的抗干扰的IC驱动电路，其特征在于，所述双脉冲发生单元包括：

脉冲信号转换子单元，用于将所述第一PWM信号转换为第一窄脉冲信号和第二窄脉冲信号；

电压转换子单元，用于将所述第一窄脉冲信号转换为脉冲置位信号，将所述第二窄脉冲信号转换为脉冲复位信号；其中所述脉冲置位信号的电压大于所述第一窄脉冲信号的电压，所述脉冲复位信号的电压大于所述第二窄脉冲信号的电压。

3.根据权利要求2所述的抗干扰的IC驱动电路，其特征在于，所述第一窄脉冲信号用于表示所述第一PWM信号的开始阶段，所述第二窄脉冲信号用于表示所述第一PWM信号的结束阶段。

4.根据权利要求3所述的抗干扰的IC驱动电路，其特征在于，所述第一窄脉冲信号和所述第二窄脉冲信号的频率与所述第一PWM信号的频率相同；所述第一窄脉冲信号和所述第二窄脉冲信号的脉宽为所述第一PWM信号脉宽的0.01-0.03倍。

5.根据权利要求1所述的抗干扰的IC驱动电路，其特征在于，所述RS触发器包括用于输入所述脉冲置位信号的第一输入端子、用于输入脉冲复位信号的第二输入端子、以及用于输出第一驱动信号的输出端子；

当所述第一输入端子输入高电平信号且所述第二输入端子输入低电平信号时，所述输出端子输出高电平信号的第一驱动信号；

当所述第一输入端子输入低电平信号且所述第二输入端子输入高电平信号时，所述输出端子输出低电平信号的第一驱动信号；

当所述第一输入端子输入低电平信号且所述第二输入端子输入低电平信号时，所述输出端子维持之前的第一驱动信号。

6.根据权利要求1所述的抗干扰的IC驱动电路，其特征在于，所述高电压驱动信号输出单元包括第一开关管以及第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管的控制端分别输入所述第一驱动信号，所述第一开关管的输入端与第一电源连接，所述第一开关管的输出端输出所述高电压驱动信号，所述第二开关管的输入端与所述第一开关管的输出端连接，所述第二开关管的输出端连接到所述IGBT输出模块。

7.根据权利要求1所述的抗干扰的IC驱动电路，其特征在于，所述高电压驱动模块还包括：

滤波单元，设置在所述双脉冲发生单元与所述RS触发器之间，用于对所述脉冲置位信号和所述脉冲复位信号均进行滤波操作。

8.根据权利要求1所述的抗干扰的IC驱动电路，其特征在于，所述低电压驱动模块还包括：

延迟单元，用于当所述第一PWM信号和所述第二PWM信号相同时，对所述第二PWM信号进行延迟操作，以生成第二驱动信号；

所述低电压驱动信号输出单元，用于基于所述第二驱动信号输出所述低电压驱动信号。

9.根据权利要求1所述的抗干扰的IC驱动电路，其特征在于，所述低电压驱动信号输出单元包括第三开关管以及第四开关管，所述第三开关管和所述第四开关管的控制端分别输入所述第二PWM信号，所述第三开关管的输入端与第二电源连接，所述第三开关管的输出端输出所述低电压驱动信号，所述第四开关管的输入端与所述第三开关管的输出端连接，所述第四开关管的输出端接地。

10.根据权利要求1所述的抗干扰的IC驱动电路，其特征在于，所述IGBT输出模块包括：

IGBT高压输出管，其栅极输入所述高电压驱动信号，集电极与高压直流电源连接，其发射极输出高压驱动信号；以及

IGBT低压输出管，其栅极输入所述低电压驱动信号，集电极与所述IGBT高压输出管的发射极连接，其发射极接地。