CN209659144U - 一种h桥电路用保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种H桥电路用保护装置，H桥电路上设有保护装置，包括使动电路、MOS管保护电路和过载保护电路，使动电路连接在H桥MOS管的输入端，通过接入同一个触发信号以驱动H桥，避免H桥两侧的MOS管同时导通以烧毁MOS管，使动电路由连接在MOS管栅极的控制器与门和连接在与门之间的控制器非门组成；MOS管保护电路包括输入保护电路和输出保护电路，分别连接在MOS管的栅极和源漏极上，以保证MOS管的正常工作；过载保护电路包括过压保护模块和反向过流保护模块，均连接在H桥电路中MOS管的源漏极之间，过压保护模块有效的抑制了电路中的正向和反向浪涌冲击，反向过流模块保护了MOS管中的寄生反向二极管，使得其不因电路中反向的过大电流而损坏。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机驱动H桥电路保护技术领域，特别是涉及一种H桥电路用保护装置。
背景技术
H桥是一种电子电路，可使其连接的负载或输出端两端电压反相/电流反向。这类电路可用于机器人及其它实作场合中直流电动机的顺反向控制及转速控制、步进电机控制（双极型步进电机还必须要包含两个H桥的电机控制器），电能变换中的大部分直流-交流变换器（如逆变器及变频器）、部分直流-直流变换器（推挽式变换器）等，以及其它的功率电子装置。
H桥是一个典型的直流电机控制电路，因为它的电路形状酷似字母H，故得名与“H桥”。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠。所以H桥广泛应用于电机驱动等场合，但是因为其结构的特殊性，H桥在工作时又极易因为其感性负载的特性以及电源特性造成很多干扰，导致造成H桥电路的元器件损伤，最终无法正常运行。所以提出一种H桥电路的保护装置是很有必要的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：为了克服上述缺陷，提出一种H桥电路用保护装置，避免因为H桥特殊的电路结构而对其内部元器件带来的损伤。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种H桥电路用保护装置，包括H桥电路， H桥电路由两两对称分布的MOS管构成，所述H桥电路上设有保护装置，包括使动电路、MOS管保护电路和过载保护电路，所述使动电路连接在H桥MOS管的输入端，通过接入同一个触发信号以驱动H桥，避免H桥两侧的MOS管同时导通以烧毁MOS管，使动电路由连接在MOS管栅极的控制器与门和连接在与门之间的控制器非门组成；MOS管保护电路包括输入保护电路和输出保护电路，分别连接在MOS管的栅极和源漏极上，以保证MOS管的正常工作；过载保护电路包括过压保护模块和反向过流保护模块，均连接在H桥电路中MOS管的源漏极之间，过压保护模块有效的抑制了电路中的正向和反向浪涌冲击，反向过流模块保护了MOS管中的寄生反向二极管，使得其不因电路中反向的过大电流而损坏。
进一步地，所述输入保护电路包括连接在与门输出端与MOS管栅极之间的输入电阻、连接在栅极与源极之间的二极管和保护电阻。
进一步地，所述输出保护电路包括连接在MOS管源漏极之间用于钳位的二极管和RC缓冲电路。
进一步地，所述反向过流保护模块由双向TVS管构成，过压保护模块由二极管D3构成。
由于采用了上述方案，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出一种H桥电路用保护装置，其好处是：
（1）本实用新型的使能电路可保证H桥电路在运行时其同侧只有一个MOS管导通，且接入信号较少，使得电机的运转及其运转方向便于控制，提高了电机的工作效率。
（2）本实用新型的MOS管保护电路分别设置在MOS管的栅极和其源漏极之间，避免因为在通断的瞬间，其过高信号对MOS管带来的冲击，以保证MOS管的正常工作。
（3）本实用新型的过载保护电路采用简单的元器件以抑制电路中的正反向浪涌冲击和避免MOS管中的寄生反向二极管因为过大的反向电流而损坏。
附图说明
图1是本实用新型所述H桥电路用保护装置的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例
如图1所示，一种H桥电路用保护装置，包括H桥电路，其中H桥电路包括4个MOS管，MOS管均对称的分布至两侧。H桥广泛应用于电机驱动等场合，因为其结构的特殊性，在使用时需要设置保护装置以保证电路的正常运行，从而可使得电机正常工作。为此，本实用新型针对H桥电路结构的特殊性，设计了保护装置，以保证H桥电路的正常运行。
具体地说，如图1所示，所述保护装置包括使动电路、MOS管保护电路和过载保护电路，通过三个电路对H桥中结构和元器件的保护，可有效避免因为其结构特殊性在运行时带来的弊端，以保证电机的正常运行。
因为H桥中设有两两对称分布的MOS管，如果其同侧即上下连接的MOS管同时导通，那么整个电路的电流就会从正极穿过这两个MOS管从而回到负极，此时，因为H桥电路中除了MOS管以外没有其他的负载，电流会达到最大值，造成短路最终烧坏MOS管，所以为了保证H桥两同侧的MOS管不会同时导通，在所述H桥电路上设有使动电路。
所述使动电路包括控制器U1~U6,所述U1~U4为与门，U5、U6为非门，所述与门控制器采用7409系列，非门控制器的型号为CD4069，同侧的MOS管上下连接后输出信号至电机，所述与门的输出端作为H桥的驱动信号输入，其一个输入端均连接同一触发信号，U1的另一输入端与U5的输出端连接，U2的另一输入端与U5的输入端连接，同理，U3的另一输入端与U6的输出端连接，U4的另一输入端与U6的输入端连接，如此，因为4个与门控制器均连接同一个触发信号，通过一个触发信号就能控制整个H桥的通断，两个非门通过输入不同的方向信号以控制电机的正反转。相较于常用的H桥电路，本实用新型设置的使能电路可保证H桥电路在运行时其同侧只有一个MOS管导通，且接入信号较少，使得电机的运转及其运转方向便于控制，提高了电机的工作效率。
进一步地，因为H桥均采用MOS管搭建，但是MOS管在使用时具有较脆弱的承受短时过载能力，所以在H桥电路上还设有MOS管保护电路。
具体地说，所述MOS管保护电路包括输入保护电路和输出保护电路，电阻R1~R8和二极管D4~D7构成MOS管的输入保护电路，因为MOS管的输出阻抗较低，如果直接驱动MOS管，会使得其源极与漏极之间发生电压的震荡，所以在每个MOS管的栅极与其连接的控制器之间串联有输入电阻，即电阻R1、R2、R5、R6，以避免MOS管出现误导通的现象。MOS管栅极和源极之间的阻抗比较高，在MOS管的栅极还设有二极管以限制栅极电压在二极管的稳压值以下，保证驱动时，MOS管不被击穿，即二极管D4、D5、D6、D7。进一步地，在二极管上还并联有保护电阻，保护电阻的设置可释放栅极上的电荷，不让电荷积累,即电阻R3、R4、R7、R8。具体地说，输入电阻的一端连接控制器的输出端，其另一端与MOS管的栅极连接后与保护电阻和二极管的一端连接，保护电阻和二极管的另一端连接至MOS管的源级。
电阻R9、R10、电容C1、C2和二极管D8、D9构成MOS管的输出保护电路。MOS管的源极和漏极之间的击穿电压一般都较大，在通断的瞬间，极易产生尖峰电压，进而损坏MOS管，H桥在使用中，需要其由较快的开关速度，但因为这样，产生的电压也就更大，所以为了防止损坏元器件，通过二极管实现钳位，电容与电阻组成的RC电路以在通断瞬间实现缓冲，避免因为大电压造成元器件的损坏。具体地说，二极管和电容的一端连接MOS管的漏极，二极管的另一端连接MOS管的源极，电容的另一端连接电阻的一端，电阻的另一端连接MOS管的源极。
进一步地，因为电机在工作时，由于其感性负载的特性，极易在H桥电路上引入信号过载的情况，如此会造成整个电路的损坏。所以在H桥电路上还设有过载保护电路。
具体的说，过载保护电路涉及过压保护模块和反向过流保护模块，其中反向过流保护模块由一个快恢复、低导通电压，可承受瞬时浪涌电流的二极管D3构成，二极管D3的一端与MOS管Q1、Q3的漏极连接，其另一端与MOS管Q2、Q4的源极连接。当使能电路出现线路或元器件损坏，导致H桥上下的MOS管都关断时，此时由于负载的反向电动势等原因，会存在反向过流，电流将流过H桥中MOS管的寄生反向二极管，并导致其损坏，增加二极管D3后，反向电流通过该二极管泄放，有效的保证了了H桥的正常工作。过压保护模块由双向TVS管构成，包括二极管D1、D2，二极管D1的一端与二极管D3的一端连接，其另一端连接二极管D2的一端，二极管D2的另一端与二极管D3的另一端连接。通过该双向TVS管的设置，可抑制过大的电压冲击，同时因为其双向设置的原因，无论是来自电源、负载或者其他干扰的正向浪涌冲击和反向冲击，都能有效的抑制，以保证H桥的正常工作。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种H桥电路用保护装置，包括H桥电路， H桥电路由两两对称分布的MOS管构成，其特征在于：所述H桥电路上设有保护装置，包括使动电路、MOS管保护电路和过载保护电路，所述使动电路连接在H桥MOS管的输入端，通过接入同一个触发信号以驱动H桥，避免H桥两侧的MOS管同时导通以烧毁MOS管，使动电路由连接在MOS管栅极的控制器与门和连接在与门之间的控制器非门组成；MOS管保护电路包括输入保护电路和输出保护电路，分别连接在MOS管的栅极和源漏极上，以保证MOS管的正常工作；过载保护电路包括过压保护模块和反向过流保护模块，均连接在H桥电路中MOS管的源漏极之间，过压保护模块有效的抑制了电路中的正向和反向浪涌冲击，反向过流模块保护了MOS管中的寄生反向二极管，使得其不因电路中反向的过大电流而损坏。
2.根据权利要求1所述的一种H桥电路用保护装置，其特征在于：所述输入保护电路包括连接在与门输出端与MOS管栅极之间的输入电阻、连接在栅极与源极之间的二极管和保护电阻。
3.根据权利要求1所述的一种H桥电路用保护装置，其特征在于：所述输出保护电路包括连接在MOS管源漏极之间用于钳位的二极管和RC缓冲电路。
4.根据权利要求1所述的一种H桥电路用保护装置，其特征在于：所述反向过流保护模块由双向TVS管构成，过压保护模块由二极管D3构成。
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| CN201920331689.4U CN209659144U (zh) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 一种h桥电路用保护装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112186835A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-05 | 广东省大湾区集成电路与系统应用研究院 | 一种充电电路 |
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2019
- 2019-03-15 CN CN201920331689.4U patent/CN209659144U/zh active Active
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