CN203278627U - 一种具有自锁以及锁存功能的驱动保护电路 - Google Patents

Abstract

一种具有自锁以及锁存功能的驱动保护电路。属于大功率变流器领域。包括故障调理电路、第一故障锁存电路、第二故障锁存电路、PWM信号自锁电路。故障调理电路的输入端与外围的驱动板的输出端相连；第一输出端与主控板的输入端（F3）相连，用于将驱动板输出的信号进行与操作后再输入主控板；第二输出端与PWM信号锁存电路的第三输入端相连。第一故障锁存电路的输入端与外围的驱动板的第一输出端（F1）相连，用于将驱动板的第一输出端（F1）输出的信号锁存。第二故障锁存电路的输入端与外围的驱动板的第二输出端F2相连接，用于将驱动板的第二输出端（F2）输出的信号锁存。优点在于，可靠性高，结构简单，可在变流器领域广泛应用。

Description

一种具有自锁以及锁存功能的驱动保护电路

技术领域

本实用新型属于变流器技术领域，特别是提供了一种具有自锁以及锁存功能的驱动保护电路。一般置于变流器的主控板与驱动板之间，作为驱动转接板用。

背景技术

电力电子变流技术是集半导体材料技术、电力电子技术、现代控制理论技术、电网技术及电力系统技术于一体的综合性技术，是当今发电领域尤其是新能源发电领域的研究热点之一。针对不同的变流器，选用不同的开关器件，比如IGBT、晶闸管、IGCT等。一般情况下，针对不同的开关器件，厂家会提供相应的驱动板。该驱动板利用调理后的PWM电信号驱动开关管的开通与关断，还能给出开关管的故障信号。为了防止主回路对控制回路的直接干扰，一般变流器的主控板在控制柜中，而驱动板在主回路中，两者离得较远。考虑到线路的抗干扰问题，变流器的主控板与驱动板之间的信号选用光纤信号而非电信号。但是厂家提供的驱动板一般都比较通用，接收的和发送的都是电信号，所以有必要开发一块驱动转接板将两块板的信号进行转换和调理。

不仅如此，通用的驱动板一般不具备诊断PWM信号，并根据诊断结果选择是否封锁PWM信号的功能即自锁功能。通用的驱动转接板一般也不具备锁存开关器件故障信号的功能。而硬件封锁PWM信号以及锁存故障信号的功能恰恰是很重要的。所以更有必要开发一块驱动转接板完成上述功能。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有自锁以及锁存功能的驱动保护电路，具有根据诊断结果选择是否封锁PWM信号的功能即自锁功能，具备锁存开关器件故障信号的功能。

本实用新型包括故障调理电路1、第一故障锁存电路2、第二故障锁存电路3、PWM信号自锁电路4。本实用新型一般放置于整个控制系统的驱动板5与主控板6之间。

其中，故障调理电路1有两个输入端、两个输出端，第一故障锁存电路2有一个输入端，第二故障锁存电路3有一个输入端，PWM信号自锁电路4有三个输入端、两个输出端。与本实用新型独立存在的驱动板5有两个输入端、两个输出端，主控板6有一个输入端、两个输出端。

所述的故障调理电路1的输入端与外围的驱动板5的输出端相连；第一输出端与主控板6的输入端F3相连，用于将驱动板5的输出信号进行逻辑操作，然后再输入主控板6；第二输出端与PWM信号锁存电路4的第三输入端相连。

所述的第一故障锁存电路2的输入端与外围的驱动板5的第一输出端F1相连，用于将驱动板5的第一输出端F1输出的信号锁存。

所述的第二故障锁存电路3的输入端与外围的驱动板5的第二输出端F2相连接，用于将驱动板5的第二输出端F2输出的信号锁存。

所述的PWM信号自锁电路4的第一输入端与主控板6的第一输出端P3相连，第二输入端与主控板6的第二输出端P4相连，第三输入端与故障调理电路1的第二输出端相连，第一输出端与驱动板5的第一输入端P1相连接，第二输出端与驱动板5的第二输入端P2相连。所述的PWM信号自锁电路4根据输入该电路的信号特征自行决定是否封锁该PWM信号。

所述的故障调理电路1包括两个电阻、两个电容、一个与门、两个施密特反相器、一个光纤接收头；所述的第一故障锁存电路2包括三个电阻、三个电容、一个LED灯、两个与非门；所述的第二故障锁存电路3与第一故障锁存电路2有相同的拓扑结构；所述的PWM信号自锁电路4包括四个施密特反相器、两个施密特缓冲器、四个与门、一个电阻、两个光纤发送头。

本实用新型的优点在于，结构简单，可靠性高,可广泛应用于变流器领域。

附图说明

图1示出了根据本实用新型一个实施例的具有自锁以及锁存功能的驱动保护电路图。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型各个方面的特征和示例性实施例。下面的描述涵盖了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是对本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更清楚的理解。本实用新型绝不限于下面提出的任何具体的配置，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了相关元素或部件的任何修改、替换和改进。

如图1所示，本实用新型包括故障调理电路1、第一故障锁存电路2、第二故障锁存电路3、PWM信号自锁电路4。下面将进行详细说明。

所述的故障调理电路1接收驱动板5发出的两路故障信号后，由于驱动板的两个输出端F1、F2一般都是开漏极，所以先分别通过电阻R1、R2上拉到电源VCC，再通过电容C1、C2下拉到地GND。然后这两路故障信号输入与门U1做与逻辑操作，输出的信号（命名为FAULT）分为两路。其中第一路信号输入施密特反相器U2，再输出到施密特反相器U3的输入端，紧接着输出到光纤接收头U18的输入端，最后输出到主控板6的输入端F3；而第二路信号输入PWM信号自锁电路4的第三输入端，参与该电路的诊断和自锁。

所述的第一故障锁存电路2的拓扑是基本RS触发器。该电路接收驱动板5的第一输出端F1的信号，输入到与非门U4的第一输入端。该信号与来自与非门U5的输出端信号进行与逻辑操作后输出到电阻R4的一端，电阻R4的另一端不仅与滤波电容C5相连，还与与非门U5的第一输入端相连。与非门U5的第二输入端不仅上拉电阻R3到电源VCC，而且下拉电容C4到地GND，而电源VCC与地GND之间接去耦电容C3。与非门U5的输出端还与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端与LED灯L1的一端相连，LED灯L1的另一端与电源VCC相连。

所述的第二故障锁存电路拓扑3与第一故障锁存电路2的电路拓扑相同。该电路接收驱动板5的第二输出端F2的信号，输入到与非门U6的第一输入端。该信号与来自与非门U7的输出端信号进行与逻辑操作后输出到电阻R7的一端，电阻R7的另一端不仅与滤波电容C8相连接，还与与非门U7的第一输入端相连。与非门U7的第二输入端不仅上拉电阻R6到电源VCC，而且下拉电容C7到地GND，而电源VCC与地GND之间接去耦电容C6。与非门U7的输出端还与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与LED灯L2的一端相连，LED灯L2的另一端与电源VCC相连。

以第一故障锁存电路2为例说明锁存原理。

假设驱动板5的第一输出端F1发出的信号为低电平代表有故障发生，高电平代表没有故障发生。当第一故障锁存电路刚刚上电时，由于电容C4的两端电压不能突变所以与非门U5的第二输入端为低电平，使得与非门U5的输出端为高电平，导致LED灯L1不亮，此时表示没有故障发生。当电容C4充电完成后，与非门U5的第二输入端变为高电平。此时由于与非门U4的第二输入端为高电平，所以与非门U5的输出端的电平取决于与非门U4的第一输入端的信号电平。此时若与非门U4的第一输入端的信号为低电平，则与非门U5的输出端为低电平，LED灯L1发光，同时将与非门U4封锁。这使得即使与非门U4的第一输入端的信号回到高电平，与非门U5的输出端依旧为低电平，LED灯L1依旧发光，达到锁存的功能。

所述的PWM信号自锁电路4的光纤发送头U19接收来自主控板6的第一输出端P3的PWM信号（命名为PWM1）后输出，然后输入施密特反相器U14，而后输出信号分为两路。第一路信号输入与门U13的第一输入端；第二路信号输入施密特反相器U15，然后输出到与门U12的第一输入端。所述的PWM信号自锁电路4的光纤发送头U20接收来自主控板6的第二输出端P4的PWM信号（命名为PWM2）后输出，然后输入施密特反相器U16，而后输出信号分为两路。第一路信号输入与门U12的第二输入端；第二路信号输入施密特反相器U17，然后输出到与门U13的第二输入端。与门U12将第一输入端信号和第二输入端信号做与逻辑操作后输出到与门U10的第一输入端，与门U10的第二输入端与PWM信号自锁电路4的第三输入端相连。与门U10将第一输入端信号与第二输入端信号做与逻辑操作后输出到施密特缓冲器U8的输入端，然后输出到驱动板5的第一输入端，将该信号命名为PWMA。与门U13将第一输入端信号和第二输入端信号做与逻辑操作后输出到与门U11的第二输入端，与门U11的第一输入端与PWM信号自锁电路4的第三输入端相连。与门U11将第一输入端信号与第二输入端信号做与逻辑操作后输出到施密特缓冲器U9的输入端，然后输出到驱动板5的第二输入端，将该信号命名为PWMB。该电路的输入输出信号满足如下两个特性方程：

PWMA=PWM1*(～PWM2)*FAULT； (1)

PWMB=(～PWM1)*PWM2*FAULT； (2)

式中，“～”表示对信号的取反操作，“*”表示信号之间的与操作。

由上述两个特性方程说明，若有故障发生时即FAULT信号为低电平时，PWMA信号与PWMB信号都为低电平，此时主控板6发送出去的信号PWM1与PWM2到达驱动板5的输入端后，都变为低电平，实现自锁功能。主控板6在正常情况下发送的PWM1与PWM2信号是互补的，即PWM1为高电平时PWM2为低电平，而PWM1为低电平时PWM2为高电平。但是主控板6的控制算法出现故障时可能出现PWM1与PWM2不互补的情况，比如当PWM1为高电平时PWM2也为高电平，此时由上述特性方程可得PWMA与PMMB都为低电平，实现自锁功能，进而实现保护驱动板以及功率器件的功能。

Claims (5)

1.一种具有自锁以及锁存功能的驱动保护电路，其特征在于，包括故障调理电路（1）、第一故障锁存电路（2）、第二故障锁存电路（3）、PWM信号自锁电路（4）；其中，故障调理电路（1）有两个输入端、两个输出端，第一故障锁存电路（2）有一个输入端，第二故障锁存电路（3）有一个输入端，PWM信号自锁电路（4）有三个输入端、两个输出端；驱动板（5）有两个输入端、两个输出端，主控板（6）有一个输入端、两个输出端；

故障调理电路（1）的输入端与驱动板（5）的输出端相连；第一输出端与主控板（6）的输入端（F3）相连；第二输出端与PWM信号锁存电路（4）的第三输入端相连；

第一故障锁存电路（2）的输入端与驱动板（5）的第一输出端（F1）相连；

第二故障锁存电路（3）的输入端与驱动板（5）的第二输出端（F2）相连接；

PWM信号自锁电路（4）的第一输入端与主控板（6）的第一输出端（P3）相连，第二输入端与主控板（6）的第二输出端（P4）相连，第三输入端与故障调理电路（1）的第二输出端相连，第一输出端与驱动板（5）的第一输入端（P1）相连接，第二输出端与驱动板（5）的第二输入端（P2）相连。

2.根据权利要求1所述的驱动保护电路，其特征在于，所述的故障调理电路（1）包括两个电阻、两个电容、一个与门、两个施密特反相器、一个光纤接收头。

3.根据权利要求1所述的驱动保护电路，其特征在于，所述的第一故障锁存电路（2）包括三个电阻、三个电容、一个LED灯、两个与非门。

4.根据权利要求1所述的驱动保护电路，其特征在于，所述的第二故障锁存电路（3）与第一故障锁存电路（2）有相同的拓扑结构。

5.根据权利要求1所述的驱动保护电路，其特征在于，所述的PWM信号自锁电路（4）包括四个施密特反相器、两个施密特缓冲器、四个与门、一个电阻、两个光纤发送头。 

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