CN207801885U - 放电mos管的驱动检测装置及放电加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种放电MOS管的驱动检测装置及放电加工装置，其中所述驱动检测装置包括控制器、MOS驱动器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第二二极管、第一光耦、第一直流电源和第二直流电源。本实用新型通过第二电阻和第一二极管能快速地导通放电MOS管，通过采用负电源为MOS驱动器供电，能快速地关断放电MOS管以及有效地降低放电MOS管关断时产生的尖峰电压幅度，实现有效地驱动放电MOS管；通过第一光耦让控制器及时检测出放电MOS管的工作状态，并在放电MOS管存在短路故障时及时告警，使得放电加工装置在放电MOS管存在短路故障时不进行放电加工，从而保护了设备，减少经济损失。

Description

放电MOS管的驱动检测装置及放电加工装置

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种放电MOS管的驱动检测装置及放电加工装置。

背景技术

在放电加工装置中，一般采用MOS管或MOS管组件作为放电开关管，一方面由于MOS管自身寄生电容的影响，驱动电路有效地快速导通和关断放电开关管，从而影响加工精度；另一方面，由于电路寄生电感以及放电电流非常大(放电电流峰值达200A)，以至于放电开关管在关断时产生高幅度的尖峰电压，从而击穿放电开关管。另外，现有技术中还没有在驱动的同时对放电开关管的状态进行检测，以至于在放电开关管存在短路故障时，若放电加工装置通过该存在短路故障的放电管进行放电，将造成设备烧毁，从而带来较大经济损失。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术的放电加工装置中驱动电路不能有效地驱动放电开关管，且在驱动时没有相应的检测电路来及时检测放电开关管的状态的缺陷，提供一种放电MOS管的驱动检测装置及放电加工装置。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型提供一种放电MOS管的驱动检测装置，其特点是，所述驱动检测装置包括控制器、MOS驱动器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第二二极管、第一光耦、第一直流电源和第二直流电源；

所述MOS驱动器的输入端与所述控制器电连接，所述MOS驱动器的输出端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第一二极管的阳极、所述第二电阻的一端连接，所述第一二极管的阴极、所述第二电阻的另一端均与所述放电MOS管的栅极连接；

所述第一光耦的发光二极管的阳极通过所述第三电阻连接所述第一直流电源，所述第一光耦的发光二极管的阴极与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述放电MOS管的漏极连接；所述第一光耦的光敏三极管的集电极通过所述第四电阻连接所述控制器的电源端，所述第一光耦的光敏三极管的集电极还与所述控制器电连接，所述第一光耦的光敏三极管的发射极连接所述控制器的信号地；

所述第一直流电源为正电源，所述第二直流电源为负电源，所述第一直流电源和所述第二直流电源共电源地，所述MOS驱动器由所述第一直流电源和所述第二直流电源供电，所述放电MOS管的源极与所述电源地连接；

所述控制器用于产生控制所述放电MOS管的通断信号，并检测所述第一光耦的光敏三极管的集电极的电平状态，以在驱动所述放电MOS管时检测所述放电MOS管的状态。

较佳地，在所述控制器产生控制所述放电MOS管关断的关断信号时，所述控制器还用于在检测到所述第一光耦的光敏三极管的集电极的电平状态为低电平时输出第一告警信号，所述第一告警信号用于表征所述放电MOS管存在短路故障；

或在所述控制器产生控制所述放电MOS管导通的导通信号时，所述控制器还用于在检测到所述第一光耦的光敏三极管的集电极的电平状态为高电平时输出第二告警信号，所述第二告警信号用于表征所述放电MOS管存在开路故障。

较佳地，所述驱动检测装置还包括第五电阻，所述第五电阻并联于所述放电MOS管的栅极与源极之间。

较佳地，所述驱动检测装置还包括一电容器、第六电阻和第三二极管，所述电容器的一端与所述放电MOS管的源极连接，所述电容器的另一端分别与所述第六电阻的一端、所述第三二极管的阴极连接，所述第六电阻的另一端、所述第三二极管的阳极均与所述放电MOS管的漏极连接。

较佳地，所述驱动检测装置还包括第二光耦和第七电阻，所述第二光耦的信号输入端与所述控制器电连接，所述第二光耦的输出端与所述MOS驱动器的输入端连接，所述第二光耦的输出端还通过所述第七电阻与所述第二光耦的电源输入端连接，所述第二光耦的电源输入端与所述电源地连接、电源参考端与所述第二直流电源连接。

较佳地，所述通断信号为差分信号，所述差分信号的正极信号输入到所述第二光耦的发光二极管的阳极，所述差分信号的负极信号输入到所述第二光耦的发光二极管的阴极。

较佳地，所述第二光耦的带宽为10M。

较佳地，所述驱动检测装置还包括线驱动器，所述线驱动器的输入端与所述控制器电连接，所述通断信号为单端信号，所述线驱动器用于将所述单端信号转换为差分输出，所述线驱动器的差分输出的正端与所述第二光耦的发光二极管的阳极连接，所述线驱动器的差分输出的负端与所述第二光耦的发光二极管的阴极连接。

本实用新型还提供一种放电加工装置，其特点是，包括上述任一项所述的放电MOS管的驱动检测装置，所述放电加工装置还包括放电MOS管、放电电源和放电电极，所述放电电源的正极与所述放电MOS管的漏极连接，所述放电电源的负极与待加工的工件连接，所述放电MOS管的源极与所述放电电极连接，所述放电电极与所述工件之间形成放电间隙，所述放电间隙用于在所述放电MOS管导通时产生放电电流以加工所述工件。

较佳地，所述放电加工装置还包括第四二极管，所述第四二极管的阳极与所述放电电源的正极连接，所述第四二极管的阴极与所述放电MOS管的漏极连接。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型一方面通过MOS驱动器来驱动放电MOS管，通过第二电阻和第一二极管能快速地导通放电MOS管，通过采用负电源为MOS驱动器供电，能快速地关断放电MOS管以及有效地降低放电MOS管关断时产生的尖峰电压幅度，实现有效地驱动放电MOS管；另一方面通过第一光耦让控制器及时隔离地检测出放电MOS管的工作状态(正常、开路和短路等)，并在放电MOS管存在短路故障时及时告警，以免放电加工装置仍通过存在短路故障的放电MOS管放电，从而保护了设备，减少经济损失。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的放电MOS管的驱动检测装置及放电加工装置的电路图。

图2为本实用新型的实施例2的放电MOS管的驱动检测装置及放电加工装置的电路图。

图3为本实用新型的实施例3的放电MOS管的驱动检测装置及放电加工装置的电路图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1所示，本实施例涉及的放电MOS管的驱动检测装置及放电加工装置，其中所述放电加工装置包括放电电源10、放电MOS管Q1、放电MOS管Q1的驱动检测装置20和放电电极30，放电电源10(放电电源10的内部阻抗为图中R0)的正极与放电MOS管Q1的漏极连接，放电电源10的负极与待加工的工件40连接，放电MOS管Q1的源极与放电电极30连接，放电电极30与工件40之间形成放电间隙(如图中所示，放电电极30与工件40之间留有缝隙)，放电间隙就用于产生放电电流50以对工件40进行加工，即所述放电电流50就用于所述加工放电装置对工件40进行加工。

本实施例中，所述放电加工装置还包括第四二极管D4，第四二极管D4的阳极与放电电源10的正极连接，第四二极管D4的阴极与放电MOS管Q1的漏极连接，从而将放电MOS管Q1和放电电源10进行隔离，以防止放电MOS管Q1产生的尖峰电压倒灌进放电电源10，进一步保护放电电源10，提高所述放电加工装置的稳定性和可靠性。

本实施例中，驱动检测装置20包括控制器201、MOS驱动器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一二极管D1、第二二极管D2、第一光耦U2、第一直流电源和第二直流电源。

其中，所述第一直流电源为正电源(这里优选电压值为15V的直流电源)，所述第二直流电源为负电源(这里优选电压值为-5V的直流电源)，所述第一直流电源和所述第二直流电源共电源地(如图中所示的电源地PGND)，所以MOS驱动器U1就的供电电源就采用15V和-5V，放电MOS管Q1的源极与电源地PGND连接；MOS驱动器U1的输入端与控制器201电连接，MOS驱动器U1的输出端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端分别与第一二极管D1的阳极、第二电阻R2的一端连接，第一二极管D1的阴极、第二电阻R2的另一端均与放电MOS管Q1的栅极连接；第一光耦U2的发光二极管的阳极通过第三电阻R3连接所述第一直流电源(即图中的15V)，第一光耦U2的发光二极管的阴极与第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2的阴极与放电MOS管Q1的漏极连接；第一光耦U2的光敏三极管的集电极通过第四电阻R4连接控制器201的电源端(如图中所示，控制器的供电电源为Vcc，Vcc具体数值根据控制器201的供电要求进行选用)，第一光耦U2的光敏三极管的集电极还与控制器201电连接，第一光耦U2的光敏三极管的发射极连接控制器201的信号地DGND，图中为示出电源地PGND和信号地DGND的连接，本领域的技术人员应当能够按照本领域的常用技术手段进行连接，这里不再说明；

这时，控制器201就用于产生控制放电MOS管Q1的通断信号，并检测第一光耦U2的光敏三极管的集电极的电平状态，以在驱动放电MOS管Q1时检测放电MOS管Q1的状态。

这样，通过第二电阻R2和第一二极管D1能快速地导通放电MOS管Q1，通过采用负电源为MOS驱动器U1供电，能快速地关断放电MOS管Q1以及有效地降低放电MOS管Q1关断时产生的尖峰电压幅度，实现有效地驱动放电MOS管Q1。另外，通过第一光耦U2让控制器201及时隔离地检测出放电MOS管Q1的工作状态(正常、开路和短路等)，这时可根据以下情况及时知道放电MOS管Q1的状态：

(1)在控制器201产生控制放电MOS管Q1导通的导通信号时，放电MOS管Q1应为导通状态，这时控制器201若检测到第一光耦U2的光敏三极管的集电极的电平状态为低电平，则放电MOS管Q1处于正常导通状态，即放电MOS管Q1的漏极、源极正常导通；

(2)在控制器201产生控制放电MOS管Q1导通的导通信号时，放电MOS管Q1应为导通状态，这时控制器201若检测到第一光耦U2的光敏三极管的集电极的电平状态为高电平，则放电MOS管Q1处于开路状态，即放电MOS管Q1实际上因损坏而处于开路状态，所以放电MOS管Q1的漏极、源极不导通；

(3)在控制器201产生控制放电MOS管Q1关断的关断信号时，放电MOS管Q1应为关断状态，这时控制器201若检测到第一光耦U2的光敏三极管的集电极的电平状态为低电平，则放电MOS管Q1处于短路状态，即放电MOS管Q1实际上因损坏而处于短路状态，所以放电MOS管Q1的漏极、源极导通；

(4)在控制器201产生控制放电MOS管Q1关断的关断信号时，放电MOS管Q1应为关断状态，这时控制器201若检测到第一光耦U2的光敏三极管的集电极的电平状态为高电平，则放电MOS管Q1为正常关断状态，即放电MOS管Q1的漏极、源极正常不导通；

若出现上述(2)的情况，控制器201应输出第二告警信号，所述第二告警信号用于表征放电MOS管Q1存在开路故障，这样在放电MOS管Q1存在开路故障时能够及时告警，使得所述放电加工装置及时停止通过放电MOS管Q1放电。

若出现上述(3)的情况，控制器201应输出第一告警信号，所述第一告警信号用于表征放电MOS管Q1存在短路故障，这样在放电MOS管Q1存在短路故障时能够及时告警，使得所述放电加工装置及时停止通过放电MOS管Q1放电，从而保护了设备，减少经济损失。

具体实施时，为使放电MOS管Q1的栅极获得稳定工作点，以及便于放电MOS管Q1的栅极电压在关断时有快速泄放通路，驱动检测装置20还包括第五电阻R5，第五电阻R5并联于放电MOS管Q1的栅极与源极之间，可进一步快速导通和快速关闭放电MOS管Q1。

具体实施时，为吸收放电MOS管Q1产生的尖峰电压，驱动检测装置20还包括电容器C1、第六电阻R6和第三二极管D3，电容器C1的一端与放电MOS管Q1的源极连接，电容器C1的另一端分别与第六电阻R6的一端、第三二极管D3的阴极连接，第六电阻R6的另一端、第三二极管D3的阳极均与放电MOS管Q1的漏极连接。通过第五电阻R6、电容器C1和第三二极管D3组成尖峰吸收回路，有效地吸收了放电MOS管Q1产生的高电压的尖峰信号，从而保护放电MOS管Q1，提高电路稳定性和可靠性。

实施例2

如图2所示，本实施例涉及的放电MOS管的驱动检测装置及放电加工装置，是在实施例1的基础上，在放电MOS管Q1的驱动检测装置20中增加一光耦，从而将控制器201与功率驱动电路进一步隔离。具体地，驱动检测装置20还包括第二光耦U3和第七电阻R7，第二光耦U3的信号输入端与控制器201电连接，第二光耦U3的输出端与MOS驱动器U1的输入端连接，第二光耦U3的输出端还通过第七电阻R7与第二光耦U3的电源输入端连接，第二光耦U3的电源输入端与电源地PGND连接、电源参考端与所述第二直流电源(如图中所示的-5V)连接。

具体实施时，为获得良好的响应特性，第二光耦U3优选带宽为10M的光电隔离器，比如优选HCPL2631，该器件的传输带宽为10M，且该器件集成2个光电隔离器，这里，由于驱动检测装置20仅需驱动一个放电MOS管Q1，所以使用了HCPL2631中的一路光电隔离器，引脚具体如图中所示，引脚1、2分别为第一路光电隔离器的发光二极管的阳极和阴极，引脚5为器件的参考地，引脚7为第一路光电隔离器的输出，引脚8为器件的电源端，由于器件采用负电源供电，所以引脚8就连接电源地PGND，引脚5就连接-5V。另外，MOS驱动器U1优选MAX4426。通过第二电阻R2和第一二极管，驱动检测装置20可以很好地快速导通放电MOS管Q1，通过采用负电源为第二光耦U3和MOS驱动器U1供电，驱动检测装置20可以很好地快速关断放电MOS管Q1，以及有效地降低了放电MOS管Q1关断时产生的尖峰电压幅度，进一步有效地驱动放电MOS管Q1，有利于提高所述放电加工装置对工件的加工精度。

进一步，控制器201产生差分的通断信号(如图中所示，V_H为差分的正极信号，V_L为差分的负极信号)，这样通过将差分的正极信号V_H输入到第二光耦U3的发光二极管的阳极，所述差分信号的负极信号V_L输入到第二光耦U3的发光二极管的阴极。其中，为使第二光耦U3的发光二极管适应不同驱动电平以及获得合适工作电流以利于发光，通断信号还通过电阻后再输入到第二光耦U3，比如差分信号的正极信号V_H串接电阻R8。

通过采用差分的通断信号来驱动，可以提高电路的抗干扰性，进一步提高电路的稳定性和可靠性。

实施例3

如图3所示，本实施例涉及的放电MOS管的驱动检测装置及放电加工装置，是在实施例2的基础上，在驱动检测装置20中增加一线驱动器，以便于控制器201产生单端的驱动信号来驱动放电MOS管Q1，以及便于控制器201输出的低压电平信号进行较远距离的传输。具体地，驱动检测装置20还包括线驱动器U4，线驱动器U4的输入端与控制器201电连接，所述通断信号为单端信号，线驱动器U4用于将所述单端信号转换为差分输出，线驱动器U4的差分输出的正端(如图3中的V_H)与第二光耦U3的发光二极管的阳极连接(其中，串接了电阻R8)，线驱动器U4的差分输出的负端(如图3中的V_L)与第二光耦U3的发光二极管的阴极连接。这里，线驱动器U4优选75ALS191集成电路。

进一步，为防止线驱动器U4的毛刺，在线驱动器U4的输出端均并联一个稳压二极管到信号地DGND，这里不再展开说明。

鉴于实际的放电加工装置中，一般具有多路的放电MOS管的驱动检测装置，这时，本领域的技术人员应当理解，多路的放电MOS管的驱动检测装置可以共用一个控制器201、一个第一直流电源、一个第二直流电源，也可以像上述实施例那样，每一个驱动检测装置20具有各自的控制器201、第一直流电源、第二直流电源。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种放电MOS管的驱动检测装置，其特征在于，所述驱动检测装置包括控制器、MOS驱动器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第二二极管、第一光耦、第一直流电源和第二直流电源；

所述MOS驱动器的输入端与所述控制器电连接，所述MOS驱动器的输出端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第一二极管的阳极、所述第二电阻的一端连接，所述第一二极管的阴极、所述第二电阻的另一端均与所述放电MOS管的栅极连接；

所述第一光耦的发光二极管的阳极通过所述第三电阻连接所述第一直流电源，所述第一光耦的发光二极管的阴极与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述放电MOS管的漏极连接；所述第一光耦的光敏三极管的集电极通过所述第四电阻连接所述控制器的电源端，所述第一光耦的光敏三极管的集电极还与所述控制器电连接，所述第一光耦的光敏三极管的发射极连接所述控制器的信号地；

所述第一直流电源为正电源，所述第二直流电源为负电源，所述第一直流电源和所述第二直流电源共电源地，所述MOS驱动器由所述第一直流电源和所述第二直流电源供电，所述放电MOS管的源极与所述电源地连接；

所述控制器用于产生控制所述放电MOS管的通断信号，并检测所述第一光耦的光敏三极管的集电极的电平状态，以在驱动所述放电MOS管时检测所述放电MOS管的状态。

2.如权利要求1所述的放电MOS管的驱动检测装置，其特征在于，在所述控制器产生控制所述放电MOS管关断的关断信号时，所述控制器还用于在检测到所述第一光耦的光敏三极管的集电极的电平状态为低电平时输出第一告警信号，所述第一告警信号用于表征所述放电MOS管存在短路故障；

或在所述控制器产生控制所述放电MOS管导通的导通信号时，所述控制器还用于在检测到所述第一光耦的光敏三极管的集电极的电平状态为高电平时输出第二告警信号，所述第二告警信号用于表征所述放电MOS管存在开路故障。

3.如权利要求1所述的放电MOS管的驱动检测装置，其特征在于，所述驱动检测装置还包括第五电阻，所述第五电阻并联于所述放电MOS管的栅极与源极之间。

4.如权利要求1所述的放电MOS管的驱动检测装置，其特征在于，所述驱动检测装置还包括一电容器、第六电阻和第三二极管，所述电容器的一端与所述放电MOS管的源极连接，所述电容器的另一端分别与所述第六电阻的一端、所述第三二极管的阴极连接，所述第六电阻的另一端、所述第三二极管的阳极均与所述放电MOS管的漏极连接。

5.如权利要求1所述的放电MOS管的驱动检测装置，其特征在于，所述驱动检测装置还包括第二光耦和第七电阻，所述第二光耦的信号输入端与所述控制器电连接，所述第二光耦的输出端与所述MOS驱动器的输入端连接，所述第二光耦的输出端还通过所述第七电阻与所述第二光耦的电源输入端连接，所述第二光耦的电源输入端与所述电源地连接、电源参考端与所述第二直流电源连接。

6.如权利要求5所述的放电MOS管的驱动检测装置，其特征在于，所述通断信号为差分信号，所述差分信号的正极信号输入到所述第二光耦的发光二极管的阳极，所述差分信号的负极信号输入到所述第二光耦的发光二极管的阴极。

7.如权利要求5所述的放电MOS管的驱动检测装置，其特征在于，所述驱动检测装置还包括线驱动器，所述线驱动器的输入端与所述控制器电连接，所述通断信号为单端信号，所述线驱动器用于将所述单端信号转换为差分输出，所述线驱动器的差分输出的正端与所述第二光耦的发光二极管的阳极连接，所述线驱动器的差分输出的负端与所述第二光耦的发光二极管的阴极连接。

8.如权利要求6所述的放电MOS管的驱动检测装置，其特征在于，所述第二光耦的带宽为10M。

9.一种放电加工装置，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的放电MOS管的驱动检测装置，所述放电加工装置还包括放电MOS管、放电电源和放电电极，所述放电电源的正极与所述放电MOS管的漏极连接，所述放电电源的负极与待加工的工件连接，所述放电MOS管的源极与所述放电电极连接，所述放电电极与所述工件之间形成放电间隙，所述放电间隙用于在所述放电MOS管导通时产生放电电流以加工所述工件。

10.如权利要求9所述的放电加工装置，其特征在于，所述放电加工装置还包括第四二极管，所述第四二极管的阳极与所述放电电源的正极连接，所述第四二极管的阴极与所述放电MOS管的漏极连接。