CN201616653U - 一种用于制动阀、防滑阀的驱动保护电路 - Google Patents

Abstract

一种用于EP阀、防滑阀的驱动保护电路，包括开关阀、功率器件以及驱动保护电路，所述驱动保护电路包括专用驱动芯片、电流检测、各级充电电容以及电容的放电电路。电流检测电路主要指的是由驱动芯片外围配置的电阻及快恢复二极管实现电流检测的功能；各级充电电容主要是指有两处充电电容各自实现不同的功能；放电电路是指主要由三极管构成的电容放电回路。采用本方法可以通过硬件电路来实现过流或短路故障的保护及对故障定时监测的功能，若发现故障解除，驱动电路可以恢复正常工作。此电路采用硬件电路保护提高了保护电路的可靠性、实时性以及可恢复性，同时也降低了软件复杂性、提高软件的执行效率，从而保证整个制动系统运行的可靠性和实时性。

Description

一种用于制动阀、防滑阀的驱动保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种开关电磁阀的驱动保护电路，特别是属于一种用于制动系统EP阀、防滑阀的驱动保护电路。

背景技术

随着我国铁路运输规模越来越大、运输速度越来越高，对运输车辆的可靠性提出了更高的要求，其中制动系统的可靠性显得尤为重要。EP阀、防滑阀又是制动系统的核心部件，因此对EP阀、防滑阀的驱动用功率开关器件的保护显得极其重要。若制动系统出现问题，将会造成重大安全事故、造成重大经济损失，因此对EP阀、防滑阀驱动保护电路的可靠性、实时性提出了更高的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对以上现有技术的缺陷，提出一种用于制动阀、防滑阀的驱动保护电路，通过硬件电路来实现EP阀、防滑阀及驱动电路过流或短路故障的保护及对故障的定时的监测功能，若故障解除，驱动电路可以恢复正常工作，达到了提高保护电路的可靠性、实时性，同时也降低了软件复杂性、提高软件的执行效率，从而保证整个制动系统运行的可靠性和实时性。

为了达到以上的目的：本实用新型是一种用于制动阀、防滑阀的驱动保护电路，其特征在于组成包括依次连接的信号隔离电路、保护电路、驱动及故障检测电路、功率器件，所述功率器件的电源输出端口与开关阀连接。

所述信号隔离电路包括光耦U1及其外围电路；所述保护电路包括电容C7、与非门U3A、反相器U4、三极管Q2，所述电容C7一端接地另一端接直流电压，所述与非门U3A的一号输入端口与光耦U1的信号输出端连接，其三号输出端口与驱动及故障检测电路连接，电容C7与直流电压连接的一端分别连接与非门U3A的二号输入端口、三极管Q2的集电极连接，所述反相器U4的驱动信号输出端接三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极接地；所述驱动及故障检测电路包括型号为IR2128的驱动芯片U2、快恢复二极管D2及其外围电路，驱动芯片U2的故障输出脚FAULT接反相器U4的信号输入端口，驱动芯片U2的VB管脚依次经电容C5、电阻R8、电阻R9、快恢复二极管D2后与功率器件的输出端口连接，驱动芯片U2的HO管脚一路经R5接功率器件的驱动信号输入端，另一路经电阻R2接快恢复二极管D2的阳极，VS管脚、CS管脚分别接电阻R8的两端。

输出脚FAULT发出的低电平时间极短，导致三极管放电过程极短，从而导致电容上的电不能完全放完不能实现有效的短路保护，所以本设计在驱动芯片输出脚FAULT到地加入一个小容量的充电电容C8以保证低电平的持续时间，从而保证三极管由足够的放电时间放完电容C7上的电荷，实现可靠有效的保护功能。

本实用新型通过硬件电路来实现EP阀、防滑阀及驱动电路过流或短路故障的保护及对故障的定时的监测功能，若故障解除，驱动电路可以恢复正常工作，达到了提高保护电路的可靠性、实时性，同时也降低了软件复杂性、提高软件的执行效率，从而保证整个制动系统运行的可靠性和实时性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型电路框图。

图2为本实用新型电路原理图。

具体实施方式

本实施例的一种用于制动阀、防滑阀的驱动保护电路，如图1所示，组成包括依次连接的信号隔离电路、保护电路、驱动及故障检测电路、功率器件，所述功率器件的电源输出端口与开关阀连接。从图1中可以直观地看到此实用新型驱动保护电路的各个模块以及各种信号的流向。

如图2，信号隔离电路包括光耦U1及其外围电路；所述保护电路包括电容C7、与非门U3A、反相器U4、三极管Q2，所述电容C7一端接地另一端通过10M的电阻与5V电压相连，所述与非门U3A的一号输入端口与光耦U1的信号输出端连接，其三号输出端口与驱动及故障检测电路连接，电容C7与10M的电阻连接的一端分别连接与非门U3A的二号输入端口、三极管Q2的集电极连接，所述反相器U4的驱动信号输出端接三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极接地；所述驱动及故障检测电路包括型号为IR2128的驱动芯片U2、快恢复二极管D2及其外围电路，驱动芯片U2的故障输出脚FAULT接反相器U4的信号输入端口，驱动芯片U2的VB管脚直接与电源相连，同时电阻R8、电阻R9、快恢复二极管D2后与功率器件MOSFET的输出端口连接构成过流检测电路，驱动芯片U2的HO管脚一路经R5接功率器件MOSFET的驱动信号输入端，另一路经电阻R2接快恢复二极管D2的阳极，VS管脚、CS管脚分别接电阻R8的两端；所述保护电路还包括一个一端接地一端与驱动芯片U2的故障输出脚FAULT连接的充电电容C8。

如图2所示，主控单元(CPU)的输出信号(图中的IN)决定着光耦U1的通断。在此首先以主控单元输出低电平为例对此电路的正常工作情况进行描述，当IN为低电平时，光耦U1的3脚输出高电平(与非门U3A的输入1脚为高电平输入)，此时电容C7是充满电为高电平(与非门U3A的输入2脚为高电平输入)，因此与非门U3A的输出3脚为低电平。因为驱动芯片IR2128为输入低电平有效，此时驱动芯片IR2128驱动输出脚HO输出高电平驱动MOSFET导通，开关阀开始工作。

在上述电路正常工作的基础上参照图2对过流及短路故障的故障检测、故障保护以及故障解除后恢复正常工作进行详细的描述。图2中的R2、D2、R5、R8、R9构成了过流检测电路，当电流超过设定的保护电流值时，驱动芯片IR2128输入端CS的电压值将超过CS端的门限电压值，此时检测到过流信号。当驱动芯片检测到过流信号，它的故障输出脚FAULT将会发出一个时间就有ns级的低电平信号，此低电平信号通过反相器U4反相得到高电平驱动三极管Q2导通，则电容C7迅速通过三极管Q2放电，从而导致与非门U3A的输入2脚输入为低电平驱动信号失去作用实现保护。但由于输出脚FAULT发出的低电平时间极短，导致三极管发电过程极短，从而导致电容上的电不能完全放完不能实现有效的短路保护，所以本设计在驱动芯片输出脚FAULT到地加入一个小容量的充电电容C8以保证低电平的持续时间，从而保证三极管由足够的放电时间放完电容C7上的电荷，实现可靠有效的保护功能。电路实现定时监测及故障解除后恢复正常工作的功能描述如下：根据上述分析若有故障产生，电容C7上的电将会放完导致驱动信号失效，因此必须对电容重新充电才会是使电路恢复正常工作。据此本实用新型在此引入一个较大电阻R10，电路实现保护后驱动信号将被封锁，此时功率管Q1截止相当于故障信号清除，三极管Q2截止，电源可以通过电阻R10再次给电容C7充电。充电完成后电路恢复正常工作，若故障情况仍然存在电路将再次检测到故障实现上述的保护功能，由此实现对故障的定时检测，其中保护时间的设定主要是由充电电阻R10及电容C7决定。据此分析，若故障产生后及时的清除故障，电路将会向前面所述很好的恢复到正常工作状态，实现故障排除后恢复正常工作的功能。

综合上述本实用新型对EP阀、防滑阀以及其功率器件MOSFET具有良好的实时、可靠的保护功能，能够对故障情况进行定时监测功能，同时能够在故障切除后电路恢复正常的驱动功能。因此，此电路具有良好的保护及可恢复功能。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形式的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于制动阀、防滑阀的驱动保护电路，其特征在于组成包括依次连接的信号隔离电路、保护电路、驱动及故障检测电路、功率器件，所述功率器件的电源输出端口与开关阀连接。

2.根据权利要求1所述的用于制动阀、防滑阀的驱动保护电路，其特征在于：所述信号隔离电路包括光耦U1及其外围电路。

3.根据权利要求2所述的用于制动阀、防滑阀的驱动保护电路，其特征在于：所述保护电路包括电容C7、与非门U3A、反相器U4、三极管Q2，所述电容C7一端接地另一端接直流电压，所述与非门U3A的一号输入端口与光耦U1的信号输出端连接，其三号输出端口与驱动及故障检测电路连接，电容C7与直流电压连接的一端分别连接与非门U3A的二号输入端口、三极管Q2的集电极连接，所述反相器U4的驱动信号输出端接三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极接地

4.根据权利要求3所述的用于制动阀、防滑阀的驱动保护电路，其特征在于：所述驱动及故障检测电路包括型号为IR2128的驱动芯片U2、快恢复二极管D2及其外围电路，驱动芯片U2的故障输出脚FAULT接反相器U4的信号输入端口，驱动芯片U2的VB管脚依次经电容C5、电阻R8、电阻R9、快恢复二极管D2后与功率器件的输出端口连接，驱动芯片U2的HO管脚一路经R5接功率器件的驱动信号输入端，另一路经电阻R2接快恢复二极管D2的阳极，VS管脚、CS管脚分别接电阻R8的两端。

5.根据权利要求2或3所述的用于制动阀、防滑阀的驱动保护电路，其特征在于：所述保护电路还包括一个一端接地一端与驱动芯片U2的故障输出脚FAULT连接的充电电容C8。

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