CN208461687U - 一种互锁驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种互锁驱动电路，属于半导体器件驱动领域。本实用新型包括两路结构相同的驱动单元，用于输出两路输出驱动电压，两路驱动单元采用不同的驱动信号驱动，所述驱动单元包括限流模块、钳位模块、光电耦合器，其中，驱动电源输出端通过限流模块与光电耦合器原边二极管的阳极相连，所述光电耦合器原边二极管的阴极接第一驱动信号输入端，所述光电耦合器的输出端输出驱动电压，所述钳位模块输入端接限流模块和光电耦合器原边二极管的阳极之间，所述钳位模块的输出端与另一路驱动信号输入端相连。本实用新型的有益效果为：防止两路驱动电路同时输出正电平的可能，有效避免干扰或误动作造成开关管短路。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种驱动电路，尤其涉及一种互锁驱动电路。
背景技术
在开关电源、变频器、不间断电源等电力电子产品中，需要使用功率半导体开关管进行高速开关。在半桥逆变电路中，功率半导体开关管成对称出现，并且对称的开关管开关时间成互补逻辑，即第一开关管导通时，第二开关管必须关断，由于开关管的导通和关断完全受开关管的驱动信号控制，所以驱动信号也必须成互补逻辑。
功率半导体开关，如绝缘栅型双极性晶体管(IGBT)，通常需要一个适当的驱动信号，施加于栅极(g极)和发射极(e极)之间，较佳导通驱动电压幅值为+15V，关断电压为-7V。由于各开关管的发射极接在不同的电位点上。所以，需要一个隔离驱动电路模块，将CPU等较低电压的驱动信号，转换为较高电压，并且具有与CPU不同的参考点的驱动信号。
隔离驱动电路最常用的实现方式采用光电隔离的方式，如图1所示，其中核心元件2101为光电耦合集成电路，光耦内部原边为发光二极管，当有足够的电流流过光耦原边发光二极管，次边输出接通电源V2101正极，此时光耦输出正电压，幅值等同于V2101电压，驱动IGBT导通，反之，如果没有光耦原边发光二极管，次边输出端接通电源V2102的负极，幅值等同于负的V2102电压，此时光耦输出负电压，驱动IGBT关断。通常此时光耦输出正电压等驱动信号源如CPU，控制一个集电极开路的0C门即可控制光耦原边的发光二极管电流。通过光耦，使驱动信号源的参考点和IGBT门极驱动电压的参考点隔离开来，也使一个信号发生线路控制多个开关管成为可能。
通常在驱动信号发生源，如控制的CPU或驱动脉冲发生电路都设计成输出互补逻辑的信号，但是信号从CPU或驱动脉冲发生电路传送到隔离驱动电路过程中，受干扰，或者元器件发生故障，造成传送到隔离驱动电路出现同时为有效电平的错误状态。这种情况下，如果隔离驱动电路不能正确处理，将根据两个有效电平输出让两个开关管同时导通的驱动信号，造成两个开关管同时导通而发生短路损坏。严重的情形会有进发火花，冒烟等现象。
因此，有必要设计一种可以防止两个开关管同时导通的驱动电路。
实用新型内容
为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种互锁驱动电路。
本实用新型包括两路结构相同的驱动单元，用于输出两路输出驱动电压，两路驱动单元采用不同的驱动信号驱动，所述驱动单元包括限流模块、钳位模块、光电耦合器，其中，驱动电源输出端通过限流模块与光电耦合器原边二极管的阳极相连，所述光电耦合器原边二极管的阴极接第一驱动信号输入端，所述光电耦合器的输出端输出驱动电压，所述钳位模块输入端接限流模块和光电耦合器原边二极管的阳极之间，所述钳位模块的输出端与另一路驱动信号输入端相连。
本实用新型作进一步改进，还包括防反偏模块，所述防反偏模块设置在限流模块和光电耦合器原边二极管的阳极之间。
本实用新型作进一步改进，所述防反偏模块为二极管D3101，其中，所述二极管D3101的阳极与限流模块相连，所述二极管D3101的阴极接光电耦合器原边二极管的阳极。
本实用新型作进一步改进，所述钳位模块为二极管D3102，所述二极管D3102的阳极与限流模块输出端相连。
本实用新型作进一步改进，所述限流模块为限流电阻。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：电路简单有效，从硬件上实现两路互锁，从而防止两路驱动电路同时输出正电平的可能，有效避免干扰或误动作造成开关管短路。
附图说明
图1为现有技术电路原理图；
图2为本实用新型一实施例电路原理图；
图3为本实用新型应用场景一示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
如图2所示，本实用新型本实用新型包括两路结构相同的驱动单元，用于输出两路输出驱动电压，两路驱动单元采用不同的驱动信号驱动，所述驱动单元包括限流模块、钳位模块、光电耦合器，其中，驱动电源输出端通过限流模块与光电耦合器原边二极管的阳极相连，所述光电耦合器原边二极管的阴极接第一驱动信号输入端，所述光电耦合器的输出端输出驱动电压，所述钳位模块输入端接限流模块和光电耦合器原边二极管的阳极之间，所述钳位模块的输出端与另一路驱动信号输入端相连。
通过设置钳位模块，从而使本实用新型从硬件上实现两路互锁，从而防止两路驱动电路同时输出正电平的可能，有效避免干扰或误动作造成开关管短路。
优选地，本例还包括防反偏模块，所述防反偏模块设置在限流模块和光电耦合器原边二极管的阳极之间。从而不会使电流倒流，本实用新型结构更加稳定。
具体地，第一路驱动单元包含：VCC是光电耦合器(简称光耦)原边驱动电源，限流电阻R3101第一脚接VCC，第二脚接防反偏二极管D3101的阳极，防反偏二极管D3101的阴极接光耦U3201原边二极管的阳极，光耦原边二极管的阴极接驱动信号输入端PWM1。
第二路驱动单元包含：VCC是原边驱动电源，限流电阻R3201第一脚接VCC，第二脚接防反偏二极管D3201的阳极，防反偏二极管D3201的阴极接光耦U3201原边二极管的阳极，光耦U3201原边二极管的阴极接驱动信号输入端PWM2。
其中，第一路驱动单元中进一步包括钳位二极管D3102，钳位二极管D3102阳极接在第一驱动单元防反偏二极管D3101的阳极，阴极接至第二路驱动单元的驱动信号输入端PWM2。
第二路驱动单元中进一步包括钳位二极管D3202，钳位二极管D3202阳极接在第一驱动单元防反偏二极管D3201的阳极，阴极接至第一路驱动单元的驱动信号输入端PWM1。
第一路驱动信号PWM1为有效状态的低阻抗时，第一路驱动单元输出正电平，第二路驱动电路的反偏二极管阳极电压被钳位低电平，不管第二路驱动单元的驱动信号PWM2的状态为何，都不可能有电流流过第二路的光耦原边二极管，因此第二路驱动电路的输出不可能正电平，同样，第一路驱动信号PWM2为有效状态的低阻抗时，第二路驱动电路输出正电平，第一路驱动电路的反偏二极管阳极电压被钳位低电平，不管第二驱动信号PWM1的状态为何，都不可能有电流流过第一路的光耦原边二极管，因此第一路驱动电路的输出不可能为正电平。所以防止了两路驱动电路同时输出正电平的可能，避免了干扰或误动作造成开关管短路的问题。
本例的工作原理为：
驱动信号源PWM1，PWM2逻辑互补，其中PWM1，PWM2有效状态为低阻抗，无效状态为高阻抗。具体举例PWM1低阻时，电流从电源VCC流经限流电阻R3101和二极管D3101、光耦原边二极管、PWM1低阻通路流回电源VCC的参考地，光耦次边输出端则接通隔离电源V3101的正极，DRV1+相对DRV1-为正电平，幅值接近隔离电源V3101电压。此时，第二路驱动单元的电压则被钳制为低电平，从而避免光耦导通。反之，PWM1为无效时，呈高阻态，光耦原边二极管无电流，光耦次边输出端接通隔离电源V3102负极，DRV1+相对DRV1-为负电平，幅值接近隔离电源V3102负电压。
本实用新型每路驱动单元的输出端与1个以上开关管相连，能够同时驱动所有与之相连的开关管。在一个包括多个开关管的逆变器电路中，也可以同时包括多组本实用新型的互锁驱动电路。在作为本实用新型的一个实施例，如图3所示，本例为一种3电平逆变器，本例包括两对开关管，每个驱动单元同时驱动两个开关管。其中，第一开关管Q401和第三开关管Q403采用一组本发明之互锁驱动电路，其中第二开关管Q402和第四开关管Q404采用另一组本发明之互锁驱动电路。
本实用新型电路简单有效，可应用于开关电源、变频器、不间断电源等高频电力电子产品中功率开关半导体器件的驱动。
以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种互锁驱动电路，包括两路结构相同的驱动单元，用于输出两路输出驱动电压，两路驱动单元采用不同的驱动信号驱动，其特征在于：所述驱动单元包括限流模块、钳位模块、光电耦合器，其中，驱动电源输出端通过限流模块与光电耦合器原边二极管的阳极相连，所述光电耦合器原边二极管的阴极接第一驱动信号输入端，所述光电耦合器的输出端输出驱动电压，所述钳位模块输入端接限流模块和光电耦合器原边二极管的阳极之间，所述钳位模块的输出端与另一路驱动信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的互锁驱动电路，其特征在于：还包括防反偏模块，所述防反偏模块设置在限流模块和光电耦合器原边二极管的阳极之间。
3.根据权利要求2所述的互锁驱动电路，其特征在于：所述防反偏模块为二极管D3101，其中，所述二极管D3101的阳极与限流模块相连，所述二极管D3101的阴极接光电耦合器原边二极管的阳极。
4.根据权利要求1-3任一项所述的互锁驱动电路，其特征在于：所述钳位模块为二极管D3102，所述二极管D3102的阳极与限流模块输出端相连。
5.根据权利要求1-3任一项所述的互锁驱动电路，其特征在于：所述限流模块为限流电阻。
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| CN201821343234.6U CN208461687U (zh) | 2018-08-20 | 2018-08-20 | 一种互锁驱动电路 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110034697A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-19 | 无锡格林威德焊接科技有限公司 | 基于arm的二次逆变控制方法及装置 |
| CN114884337A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-08-09 | 深圳市高斯宝电气技术有限公司 | 一种heric逆变电路 |
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