CN208638276U - 一种用于永磁机构驱动的h桥驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及驱动电路技术领域，具体为一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路。一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路，包括光耦电路、驱动电路、H桥电路，其特征在于，还包括PWM电路和保护电路；所述光耦电路的信号输出收端与所述驱动电路的信号接收端相连接，所述PWM电路的信号输出收端与所述驱动电路的信号接收端相连接，所述驱动电路的信号输出收端与所述H桥电路的信号接收端相连接，所述H桥电路的信号输出端与所述保护电路的信号接收端相连接，所述保护电路的信号输出端与所述H桥电路的信号接收端相连接。本实用新型利用PWN驱动，电流小，电容充电速度快，成本可以大大降低，加入保护电路，当输出过载或短路时，保护电路。
Description
技术领域
本实用新型涉及驱动电路技术领域，具体为一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路。
背景技术
现有的电机功率驱动大都采用的H桥式结构，常规的H桥式结构都是由4个三极管与一个电机组成H形的电路结构，也因此称之为H桥。传统的永磁机构的H桥是直接用高低电平驱动，这种方式导致电流大，电容充放电速度慢，而且成本也大。
所以我们需要设计一种的永磁机构的H桥驱动电路可以改善上述问题，利用PWN驱动，电流小，电容充电速度快，成本可以大大降低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种利用PWN驱动，电流小，电容充电速度快的H桥驱动电路。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路，包括光耦电路、驱动电路、H桥电路，其特征在于，还包括PWM电路和保护电路；
所述光耦电路的信号输出收端与所述驱动电路的信号接收端相连接，所述PWM电路的信号输出收端与所述驱动电路的信号接收端相连接，所述驱动电路的信号输出收端与所述H桥电路的信号接收端相连接，所述H桥电路的信号输出端与所述保护电路的信号接收端相连接，所述保护电路的信号输出端与所述H桥电路的信号接收端相连接。
作为本技术方案的优选，所述PWM电路包括第一CMOS半导体、第二CMOS半导体、第三CMOS半导体和第一二极管；
所述第一CMOS半导体的第一输入端与所述光耦电路的第一信号输出端相连接，所述第一CMOS半导体的第二输入端与PWM信号源相连接；
所述第二CMOS半导体的第一输入端与所述光耦电路的第二号输出端相连接，所述第二CMOS半导体的第二输入端与PWM信号源相连接；
所述第一CMOS半导体的输出端与所述第三CMOS半导体的第一输入端相连接，所述第二CMOS半导体的输出端与所述第三CMOS半导体的第二输入端相连接；
所述第一二极管的负极与所述第三CMOS半导体的输出端相连接，所述第一二极管的正极与所述驱动电路的输入端相连接。
作为本技术方案的优选，所述保护电路包括第四CMOS半导体、第二二极管和保护芯片；
所述第四CMOS半导体的一个输入端与直流电压端相连接，所述第四CMOS半导体的另一个输入端与所述保护芯片的输出端相连接；
所述第二二极管的负极与所述第四CMOS半导体的输出端相连接，所述第二二极管的正极与所述驱动电路的输入端相连接。
作为本技术方案的优选，所述H桥电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管和中心驱动电路。
作为本技术方案的优选，所述驱动电路包括第一驱动芯片和第二驱动芯片；
所述第一驱动芯片的逻辑输入端与所述第一CMOS半导体的输出端相连接，所述第一驱动芯片的关断逻辑输入端与所述第一二极管的正极相连接，所述第一驱动芯片的高侧栅极驱动输出端与所述第一三极管的基极相连接，所述第一驱动芯片的低侧栅极驱动输出端与所述第二三极管的基极相连接；
所述第二驱动芯片的逻辑输入端与所述第二CMOS半导体的输出端相连接，所述第二驱动芯片的关断逻辑输入端与所述第一二极管的正极相连接，所述第二驱动芯片的高侧栅极驱动输出端与所述第三三极管的基极相连接，所述第二驱动芯片的低侧栅极驱动输出端与所述第四三极管的基极相连接。
作为本技术方案的优选，所述第一驱动芯片的关断逻辑输入端通过第一电阻与15V电压输入端相连接，所述第二驱动芯片的关断逻辑输入端通过所述第一电阻与15V电压输入端相连接。
作为本技术方案的优选，所述第一CMOS半导体的第一输入端与15V电压输入端相连接，所述第二CMOS半导体的第一输入端与15V电压输入端相连接。
作为本技术方案的优选，所述第一CMOS半导体、所述第二CMOS半导体、所述第三CMOS半导体和所述第四CMOS半导体均为型号为CD4011BM的半导体。
作为本技术方案的优选，所述第一驱动芯片的型号和所述第二驱动芯片的型号均为IR2104S。
本技术方案的有益效果为：
1.加入PWN信号和PWN电路，电流小，电容充电速度快，大大降低成本。
2.设计保护电路，当输出过载或短路时，保护电路输出高电平，SD一直处于低电平，这样驱动没输出，从而保护电路，延长电路的使用寿命，大大降低使用成本。
附图说明
图1是传统H桥驱动电路的框图；
图2是传统H桥驱动电路的电路原理图；
图3是本实用新型一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路的框图；
图4是本实用新型一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路的电路原理图；
图5是本实用新型一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路不工作时的电路信号原理分析图；
图6是本实用新型一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路分闸状态时的电路信号原理分析图；
图7是分闸状态时本技术方案和传统技术方案的效果比较图；
图8是本实用新型一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路合闸状态时的电路信号原理分析图；
图9是合闸状态时本技术方案和传统技术方案的效果比较图。
具体实施方式
以下具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1
如图1、图2所示，为传统H桥驱动电路的框图。
传统的永磁机构的H桥是直接用高低电平驱动，自举电容C4和自举电容C6充电靠电阻，电阻长时间导通发烫，消耗不必要的能量，转换率偏低，提高了驱动成本。
且传统的永磁机构的H桥驱动信号输入后经光耦电路1放的信号，通过驱动电路驱动H桥电路，H桥电路在驱动线圈工作。整个过程中如果遇到过载的情况，会直接对电路造成永久性的最坏。
如图3、图4示，为本实用新型一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路的框图。
本技术方案设计了一种电流小，电容充电速度快，大大降低成本的用于永磁机构的H桥驱动电路，在传统H桥驱动电路的基础上加入PWN电路7和保护电路8，驱动信号输入光耦电路4后，信号经光耦电路4传递和放大后输入驱动电路5，驱动信号输入光耦电路4的同时PWM电路7输入PWN信号给光耦电路4，可大大降低驱动信号的使用电流，驱动电路5输出驱动信号给H桥电路6，H桥电路6中的自举电容C1和或自举电容C3通过H桥电路6中下桥臂充电。保护电路8当电路中过载货短路时输出高电平给驱动电路5，驱动电路5使H桥电路6的SD引脚处于低电平，驱动没输出，从而保护电路。
实施例2
如图4、图5所示，基于实施例1 。
当电路不工作状态下，当分合闸按钮（即IO_Open和IO_Close）没有动作时，H桥中的两个上桥臂（Q1和Q2）不导通，下桥臂(Q3和Q4)导通，同时自举电容C1通过下桥臂Q3充电，自举电容C3通过下桥臂Q4充电。
分合闸按钮没有动作，所述光耦电路4的第一信号输出端41和所述光耦电路4的第二信号输出端42均输出高电平。所述光耦电路4的第一信号输出端41输出的信号与所述第一CMOS半导体的第一输入端711相连接，所述第一CMOS半导体的输出端713输出高低电平相间的信号至所述第三CMOS半导体的第一输入端731；所述光耦电路4的第二信号输出端42与所述第二CMOS半导体的第一输入端721相连接，所述第二CMOS半导体的输出入端723输出高低相间的信号至所述第三CMOS半导体的第二输入端732。第三CMOS半导体的输出端733输出高低相间的信号，所述第三CMOS半导体的输出端733与第一二极管的负极连接，所述第一二极管的正极与所述第一驱动芯片的关断逻辑输入端511相连接，所述第一二极管的正极与所述第二驱动芯片的关断逻辑输入端521相连接，所述第一二极管的正极通过连接电阻后接地。所述第三CMOS半导体的输出端733输出高低电平相间的信号。H桥电路6中的两个上桥臂（Q1和Q2）不导通，下桥臂(Q3和Q4)导通，同时自举电容C1通过下桥臂Q3充电，自举电容C3通过下桥臂Q4充电。
实施例2
如图4、图6所示，基于实施例1 。
当分闸按钮动作时，H桥电路6中Q1和Q4导通，形成一个回路，驱动线圈工作，同时自举电容C3通过下桥臂Q4充电。
当分闸按钮动作时，所述光耦电路4的第一信号输出端41输出高低电平相间的信号，所述光耦电路4的第二信号输出端42输出高电平信号。所述光耦电路4的第一信号输出端41输出的信号与所述第一CMOS半导体的第一输入端711相连接，所述第一CMOS半导体的输出端713输出高电平的信号至所述第三CMOS半导体的第一输入端731；所述光耦电路4的第二信号输出端42与所述第二CMOS半导体的第一输入端721相连接，所述第二CMOS半导体的输出端723输出高低相间的信号至所述第三CMOS半导体的第二输入端732。第三CMOS半导体的输出端733输出高低相间的信号，所述第三CMOS半导体的输出端733与第一二极管的负极连接，所述第一二极管的正极与所述第一驱动芯片的关断逻辑输入端（SD接口端）511相连接，所述第一二极管的正极与所述第二驱动芯片的关断逻辑输入端521相连接，所述第一二极管的正极通过连接电阻后接地。所述第三CMOS半导体的输出端733输出高低电平相间的信号。
所述第一驱动芯片的逻辑输入端512（IN接口端）输出高电平、所述第一驱动芯片的高侧栅极驱动输出端513（HO接口端）输出高低电平相间的信号、所述第一驱动芯片的低侧栅极驱动输出端514（LO接口端）不输出信号。
所述第二驱动芯片的逻辑输入端522输出高低电平相间的信号、所述第二驱动芯片的高侧栅极驱动输出端523不输出信号、所述第二驱动芯片的低侧栅极驱动输出端524（LO接口端）输出高低电平相间的信号。
H桥电路6中的Q1和Q4导通，形成一个回路，驱动线圈工作，同时自举电容C3通过下桥臂Q4充电。
如图7所示，为分闸按钮动作时传统方案与本方案的效果比较图。图7左边为本方案较之传统方案分闸后电容充同样的电量需要的时间比较，表明本方案分闸后电容充同样的电量需要的时间更短。图7右边为本方案较之传统方案分闸后电容充电时相同的电流需要的电压比教，表明本方案分闸后电容充电时相同的电流需要的电压更小。
在需要的电流更小。
实施例3
如图4、图8所示，基于实施例1 。
当合闸按钮动作时，H桥电路6中Q2和Q3导通，形成一个回路，反向驱动线圈工作，同时自举电容C1通过下桥臂Q2充电。
当合闸按钮动作时，所述光耦电路4的第一信号输出端41输出高电平信号，所述光耦电路4的第二信号输出端42输出高低电平相间的信号。所述光耦电路4的第一信号输出端41输出的信号与所述第一CMOS半导体的第一输入端711相连接，所述第一CMOS半导体的输出端713输出高低电平相间的信号至所述第三CMOS半导体的第一输入端731；所述光耦电路4的第二信号输出端42与所述第二CMOS半导体的第一输入端721相连接，所述第二CMOS半导体的输出端723输出高电平信号至所述第三CMOS半导体的第二输入端732。第三CMOS半导体的输出端733输出高低相间的信号，所述第三CMOS半导体的输出端733与第一二极管的负极连接，所述第一二极管的正极与所述第一驱动芯片的关断逻辑输入端511相连接，所述第一二极管的正极与所述第二驱动芯片的关断逻辑输入端521相连接，所述第一二极管的正极通过连接电阻后接地。所述第三CMOS半导体的输出端733输出高低电平相间的信号。
所述第一驱动芯片的逻辑输入端512输出高低电平相间的信号、所述第一驱动芯片的高侧栅极驱动输出端513输出不输出信号、所述第一驱动芯片的低侧栅极驱动输出端514输出高低电平相间的信号。
所述第二驱动芯片的逻辑输入端522输出高电平的信号、所述第二驱动芯片的高侧栅极驱动输出端523输出高低电平相间的信号、所述第二驱动芯片的低侧栅极驱动输出端524不输出信号。
H桥电路6中的Q1和Q4导通，形成一个回路，驱动线圈工作，同时自举电容C3通过下桥臂Q4充电。
如图9所示，为合闸按钮动作时，传统方案与本方案的效果比较图。表明本方案较之传统方案合闸后相同的电流需要的电压更小。
实施例4
基于实施例1 。
当输出过载或短路时，保护电路8输出高电平，所述第一驱动芯片的关断逻辑输入端511和所述第二驱动芯片的关断逻辑输入端512一直处于低电平，驱动没输出，从而保护电路。
Claims (9)
1.一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路，包括光耦电路、驱动电路、H桥电路，其特征在于，还包括PWM电路和保护电路；
所述光耦电路的信号输出收端与所述驱动电路的信号接收端相连接，所述PWM电路的信号输出收端与所述驱动电路的信号接收端相连接，所述驱动电路的信号输出收端与所述H桥电路的信号接收端相连接，所述H桥电路的信号输出端与所述保护电路的信号接收端相连接，所述保护电路的信号输出端与所述H桥电路的信号接收端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路，其特征在于，所述PWM电路包括第一CMOS半导体、第二CMOS半导体、第三CMOS半导体和第一二极管；
所述第一CMOS半导体的第一输入端与所述光耦电路的第一信号输出端相连接，所述第一CMOS半导体的第二输入端与PWM信号源相连接；
所述第二CMOS半导体的第一输入端与所述光耦电路的第二号输出端相连接，所述第二CMOS半导体的第二输入端与PWM信号源相连接；
所述第一CMOS半导体的输出端与所述第三CMOS半导体的第一输入端相连接，所述第二CMOS半导体的输出端与所述第三CMOS半导体的第二个输入端相连接；
所述第一二极管的负极与所述第三CMOS半导体的输出端相连接，所述第一二极管的正极与所述驱动电路的输入端相连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路，其特征在于，所述保护电路包括第四CMOS半导体、第二二极管和保护芯片；
所述第四CMOS半导体的一个输入端与直流电压端相连接，所述第四CMOS半导体的另一个输入端与所述保护芯片的输出端相连接；
所述第二二极管的负极与所述第四CMOS半导体的输出端相连接，所述第二二极管的正极与所述驱动电路的输入端相连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路，其特征在于，所述H桥电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管和中心驱动电路。
5.根据权利要求4所述的一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括第一驱动芯片和第二驱动芯片；
所述第一驱动芯片的逻辑输入端与所述第一CMOS半导体的输出端相连接，所述第一驱动芯片的关断逻辑输入端与所述第一二极管的正极相连接，所述第一驱动芯片的高侧栅极驱动输出端与所述第一三极管的基极相连接，所述第一驱动芯片的低侧栅极驱动输出端与所述第二三极管的基极相连接；
所述第二驱动芯片的逻辑输入端与所述第二CMOS半导体的输出端相连接，所述第二驱动芯片的关断逻辑输入端与所述第一二极管的正极相连接，所述第二驱动芯片的高侧栅极驱动输出端与所述第三三极管的基极相连接，所述第二驱动芯片的低侧栅极驱动输出端与所述第四三极管的基极相连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路，其特征在于，所述第一驱动芯片的关断逻辑输入端通过第一电阻与15V电压输入端相连接，所述第二驱动芯片的关断逻辑输入端通过所述第一电阻与15V电压输入端相连接。
7.根据权利要求2所述的一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路，其特征在于，所述第一CMOS半导体的第一输入端与15V电压输入端相连接，所述第二CMOS半导体的第一输入端与15V电压输入端相连接。
8.根据权利要求3所述的一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路，其特征在于，所述第一CMOS半导体、所述第二CMOS半导体、所述第三CMOS半导体和所述第四CMOS半导体均为型号为CD4011BM的半导体。
9.根据权利要求5所述的一种用于永磁机构驱动的H桥驱动电路，其特征在于，所述第一驱动芯片的型号和所述第二驱动芯片的型号均为IR2104S。
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