CN205247254U - 一种电阻型大功率器件驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电阻型大功率器件驱动电路，包括芯片U1、隔离放大器IC1、电阻R1、场效应管Q1和二极管D4，芯片U1包括非门U1A和非门U1B，非门U1A引脚1连接单片机IO口，非门U1A引脚2连接非门U1B引脚3，非门U1B引脚4连接隔离放大器IC1引脚2，隔离放大器IC1引脚1通过电阻R1连接电源VCC，隔离放大器IC1引脚4连接+24V电源，隔离放大器IC1引脚3分别连接接地电阻R9和电阻R10，电阻R10另一端分别连接二极管D4正极和场效应管Q1的G极。本实用新型电阻型大功率器件驱动电路结构简单、工作可靠，实现了单片机控制信号和驱动电路间的隔离驱动；只需提供单电源即可控制功率器件可靠导通和关闭；驱动电路具有较快的开关速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种驱动电路，具体是一种电阻型大功率器件驱动电路。
背景技术
汽车电子产品的费用占整车的比重在1990年为10%、1998年约15%、2003年达到20%，2010年达到30%以上，并保持逐年增加趋势。汽车电控系统的执行机构包括继电器的初级线圈、喷油器电磁阀以及加热塞等元器件，都是电阻型的大功率器件。大功率元器件的驱动电路要求为快速、稳定和可靠。传统驱动电路不进行隔离，抗干扰能力差，驱动电路整体设计复杂，且由于功率驱动元件存在结电容，在关断时其漏极和源极两端的电压突然上升而产生干扰电压。常用互补驱动电路的关断回路阻抗小，关断速度较快，但在汽车上不能提供负压，故其抗干扰性较差，难以满足对驱动电路快速、稳定和可靠的要求。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种电阻型大功率器件驱动电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种电阻型大功率器件驱动电路，包括芯片U1、隔离放大器IC1、电阻R1、场效应管Q1和二极管D4，芯片U1包括非门U1A和非门U1B，非门U1A引脚1连接单片机IO口，非门U1A引脚2连接非门U1B引脚3，非门U1B引脚4连接隔离放大器IC1引脚2，隔离放大器IC1引脚1通过电阻R1连接电源VCC，隔离放大器IC1引脚4连接+24V电源，隔离放大器IC1引脚3分别连接接地电阻R9和电阻R10，电阻R10另一端分别连接二极管D4正极和场效应管Q1的G极，场效应管Q1的S极分别连接二极管D4负极、+24V电源和电容C14，电容C14另一端连接电阻R4，电阻R4另一端分别连接场效应管Q1的D极、电阻R5和非门out5，电阻R5另一端连接二极管D12负极，二极管D12正极连接电阻R3并接地，电阻R3另一端连接非门out5另一端，所述芯片U1采用74LS04，所述IC1采用TLP521-1。
作为本实用新型再进一步的方案：所述场效应管Q1为P沟道场效应管IRF4905。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型电阻型大功率器件驱动电路结构简单、工作可靠，实现了单片机控制信号和驱动电路间的隔离驱动；只需提供单电源即可控制功率器件可靠导通和关闭；驱动电路具有较快的开关速度。
附图说明
图1为电阻型大功率器件驱动电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型实施例中，一种电阻型大功率器件驱动电路，包括芯片U1、隔离放大器IC1、电阻R1、场效应管Q1和二极管D4，芯片U1包括非门U1A和非门U1B，非门U1A引脚1连接单片机IO口，非门U1A引脚2连接非门U1B引脚3，非门U1B引脚4连接隔离放大器IC1引脚2，隔离放大器IC1引脚1通过电阻R1连接电源VCC，隔离放大器IC1引脚4连接+24V电源，隔离放大器IC1引脚3分别连接接地电阻R9和电阻R10，电阻R10另一端分别连接二极管D4正极和场效应管Q1的G极，场效应管Q1的S极分别连接二极管D4负极、+24V电源和电容C14，电容C14另一端连接电阻R4，电阻R4另一端分别连接场效应管Q1的D极、电阻R5和非门out5，电阻R5另一端连接二极管D12负极，二极管D12正极连接电阻R3并接地，电阻R3另一端连接非门out5另一端，所述芯片U1采用74LS04，所述IC1采用TLP521-1。
所述场效应管Q1为P沟道场效应管IRF4905。
本实用新型的工作原理是：请参阅图1，本实用新型采用74LS04对单片机IO口的高、低电平信号进行整形，防止干扰，并增强驱动能力，为有效提高单片机的抗干扰能力并保护单片机，采用光耦隔离芯片将单片机控制用5V和汽车电瓶的24V电压进行隔离，经隔离的信号由电阻R9和稳压二极管D4组成限幅电路，通过稳压二极管将IRF4905的门极G和源极S之间的电压小于-10V，来可靠控制场效应管管IRF4905的开启和关闭。控制信号到场效应管控制级，控制场效应管通断，进而控制大功率器件动作，电阻R5和肖特基二极管D12组成续流电路，将大功率器件关断时产生的反向电动势续流，以保护场效应管不被击穿。
74LS04将单片机IO口信号进行整形和放大，将非门输出信号与24V电源进行隔离的隔离放大器TLP521-1，驱动电阻型大功率器件的场效应管IRF4905以及对功率器件关断时产生的反相电动势进行续流的续流电路。
IO接单片机的IO口，单片机的IO口输出信号连接到非门74LS04的1引脚，引脚2反相输出后再连接到引脚3，再通过引脚4反相输出，这样，IO口的高、低电平没有改变，但信号驱动能力得到增强。
VCC通过电阻R1连接到光耦隔离器IC1的1引脚，IC1的2引脚连接到U1的4引脚，IC1的4引脚连接到汽车电瓶正极24V，IC1的3引脚通过电阻R9接地。
当74LS04的4引脚输出为低电平时，光耦隔离器IC1的引脚1和引脚2之间有电压，发光二极管发光，然后IC1的引脚4和引脚3接通，24V回路导通，电阻R9上的电压为24V。其中，R1为限流电阻；当74LS04的4引脚输出为高电平时，光耦隔离器IC1的引脚1和引脚2之间电压差为零，发光二极管不发光，IC1的引脚4和引脚3不通，电阻R9上的电压为0V。
D4为12V的稳压二极管，与R9配合实现Q1的门极和源极之间电压的钳位，进而控制Q1的开关。IC1的引脚３为24V时，Q1的门极和源极之间电压差为零，Q1关断，大功率器件不工作；当IC1的引脚３为0时，通过稳压二极管D4，控制Q1的门极和源极之间电压差为-12V，Q1的漏极和源极接通，电瓶电压24Ｖ通过Q1连接到输出接口OUT1、再连接到大功率器件，最后连接到地，构成回路，大功率器件工作。
可通过单片机IO口发出高、低电平信号，进而控制Q1的门极和源极之间是否有-12V电压，当有-12V电压时，场效应管导通，24V电源通过Q1输出，与电阻型大功率器件构成回路，大功率器件工作。当单片机IO口输出低电平信号时，IC1的引脚1与引脚2导通，IC1的引脚3为24V，Q1的门极和源极之间为0V，场效应管的漏极与源级断开。当大功率器件需大电流工作时，IO口输出高电平信号，场效应管导通，功率器件以大电流工作；当功率器件需小电流工作时，IO口根据实际情况发出不同占空比的脉冲信号，调整占空比，可调节有效电流。
电阻R5和肖特基二极管D12组成续流电路，为保护电路，将大功率器件关断时产生的反向电动势续流，以保护场效应管不被击穿，R9为限流电阻，与12V稳压二极管D4分压。R4与C1为场效应管保护电路，消除场效应管漏极和源极之间的电压波动，并有效抑制干扰脉冲信号。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (2)
1.一种电阻型大功率器件驱动电路，包括芯片U1、隔离放大器IC1、电阻R1、场效应管Q1和二极管D4，芯片U1包括非门U1A和非门U1B，其特征在于，非门U1A引脚1连接单片机IO口，非门U1A引脚2连接非门U1B引脚3，非门U1B引脚4连接隔离放大器IC1引脚2，隔离放大器IC1引脚1通过电阻R1连接电源VCC，隔离放大器IC1引脚4连接+24V电源，隔离放大器IC1引脚3分别连接接地电阻R9和电阻R10，电阻R10另一端分别连接二极管D4正极和场效应管Q1的G极，场效应管Q1的S极分别连接二极管D4负极、+24V电源和电容C14，电容C14另一端连接电阻R4，电阻R4另一端分别连接场效应管Q1的D极、电阻R5和非门out5，电阻R5另一端连接二极管D12负极，二极管D12正极连接电阻R3并接地，电阻R3另一端连接非门out5另一端，所述芯片U1采用74LS04，所述IC1采用TLP521-1。
2.根据权利要求1所述的电阻型大功率器件驱动电路，其特征在于，所述场效应管Q1为P沟道场效应管IRF4905。
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| CN109039323A (zh) * | 2017-08-11 | 2018-12-18 | 上海英奇电气科技有限公司 | 一种输入控制回路互锁实现电路 |
| CN109039323B (zh) * | 2017-08-11 | 2024-04-26 | 上海英奇电气科技有限公司 | 一种输入控制回路互锁实现电路 |
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