CN209948949U - 防止开关器件短路的pwm整形互锁电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种防止开关器件短路的PWM整形互锁电路。在采用该PWM整形互锁电路后，当控制芯片输出为两个高电平信号时，经过上述PWM整形互锁电路的整形后，输出到开关器件的输入端的信号被转换为两个低电平信号；而当控制芯片输出的两个信号不同时为高电平信号时，经过上述PWM整形互锁电路的整形后，输出到开关器件的输入端的信号与控制芯片的输出端保持一致。通过本实用新型，解决了控制芯片可能同时输出两个高电平给开关器件而导致驱动控制器损坏的问题，提高了驱动控制器的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关器件保护电路领域，具体而言，涉及一种防止开关器件短路的PWM整形互锁电路。
背景技术
空调等设备的驱动控制器正常工作时，控制芯片通过一定的控制逻辑输出PWM控制信号，以控制开关器件如(IGBT、MOSFTE)等有序开关，实现相应的功能。但在实际应用中难免存在干扰导致开关器件误动作。例如在控制芯片受到干扰后可能输出两个高电平信号给开关器件，从而使得整个电路短路，严重的情况下可能损坏整个驱动控制器。
实用新型内容
本实用新型提供了一种防止开关器件短路的PWM整形互锁电路，以至少解决相关技术中控制芯片可能同时输出两个高电平给开关器件而导致驱动控制器损坏的问题。
本实用新型实施例提供了一种PWM整形互锁电路，包括：第一与非门、第二与非门、第三与非门、第一非门、第二非门、第三非门、第四非门、第五非门和第六非门，其中，
所述第一与非门的第一输入端用于与控制芯片的第一控制端连接，所述第一与非门的第二输入端用于与所述控制芯片的第二控制端连接；
所述第二与非门的第一输入端与所述第一与非门的第一输入端连接，所述第二与非门的第二输入端与所述第一与非门的输出端连接；
所述第三与非门的第一输入端与所述第一与非门的第二输入端连接，所述第三与非门的第二输入端与所述第一与非门的输出端连接；
所述第一非门的输入端与所述第二与非门的输出端连接，所述第一非门的输出端用于与开关器件的第一输入端连接；
所述第二非门的输入端与所述第三与非门的输出端连接，所述第一非门的输出端用于与所述开关器件的第二输入端连接；
所述第三非门和所述第四非门依次串联在所述第一与非门的第一输入端和所述第二与非门的第一输入端之间；
所述第四非门和所述第五非门依次串联在所述第一与非门的第二输入端和所述第三与非门的第一输入端之间。
可选的，所述开关器件为绝缘栅双极型晶体管IGBT。
可选的，所述开关器件为金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFTE。
可选的，所述第一与非门、所述第二与非门、所述第三与非门是具有四路与非门的数字芯片中的三个与非门，所述具有四路与非门的数字芯片的第四与非门悬空。
可选的，所述第一与非门、所述第二与非门、所述第三与非门均为高速与非门。
可选的，所述具有四路与非门的数字芯片包括以下之一：SN74LS00、SN74LS01、SN74LS02、SN74LS03、SN74LS08、SN74LS09、SN74LS26、74F00、CD4011。
可选的，所述第一非门、所述第二非门、所述第三非门、所述第四非门、所述第五非门和所述第六非门是具有六路非门的数字芯片中的六个非门。
可选的，所述第一非门、所述第二非门、所述第三非门、所述第四非门、所述第五非门和所述第六非门均为斯密特触发器。
可选的，所述具有六路非门的数字芯片包括以下之一：SN74LS04、SN74LS05、SN7404、SN74HC04、SN74HC05、74F04、SN74HCT04、CD40106、SN74HC14、74F14、SN74LS14。
可选的，具有四路与非门的数字芯片或者具有六路非门的数字芯片的电源端连接有用于将干扰信号导入公共端的滤波电容。
通过本实用新型实施例提供的防止开关器件短路的PWM整形互锁电路，当控制芯片输出为两个高电平信号时，经过上述PWM整形互锁电路的整形后，输出到开关器件的输入端的信号被转换为两个低电平信号；而当控制芯片输出的两个信号不同时为高电平信号时，经过上述PWM整形互锁电路的整形后，输出到开关器件的输入端的信号与控制芯片的输出端保持一致，从而解决了控制芯片可能同时输出两个高电平给开关器件而导致驱动控制器损坏的问题，提高了驱动控制器的可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是根据本实用新型实施例的防止开关器件短路的PWM整形互锁电路的拓扑结构图；
图2是根据本实用新型实施例的防止开关器件短路的PWM整形互锁电路的优选拓扑结构图。
具体实施方式
下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本实施例中提供了一种防止开关器件短路的PWM整形互锁电路，图1是根据本实用新型实施例的防止开关器件短路的PWM整形互锁电路的拓扑结构图，如图1所示，该电路包括：第一与非门IC11、第二与非门IC12、第三与非门IC13、第一非门IC21、第二非门IC22、第三非门IC23、第四非门IC24、第五非门IC25和第六非门IC26，其中，
第一与非门IC11的第一输入端用于与控制芯片的第一控制端连接，第一与非门IC11的第二输入端用于与控制芯片的第二控制端连接；第二与非门IC12的第一输入端与第一与非门IC11的第一输入端连接，第二与非门IC12的第二输入端与第一与非门IC11的输出端连接；第三与非门IC13的第一输入端与第一与非门IC11的第二输入端连接，第三与非门IC13的第二输入端与第一与非门IC11的输出端连接；第一非门IC21的输入端与第二与非门IC12的输出端连接，第一非门IC21的输出端用于与开关器件的第一输入端连接；第二非门IC22的输入端与第三与非门IC13的输出端连接，第一非门IC21的输出端用于与开关器件的第二输入端连接；第三非门IC23和第四非门IC24依次串联在第一与非门IC11的第一输入端和第二与非门IC12的第一输入端之间；第四非门IC24和第五非门IC25依次串联在第一与非门IC11的第二输入端和第三与非门IC13的第一输入端之间。
在上述的PWM整形互锁电路中，第三非门IC23和第四非门IC24串联，串联后的输入和输出一致，即输入为高电平则经过两个非门后输出也为高电平；输入为低电平则经过两个非门后输出也为低电平。同理，第五非门IC25和第六非门IC26串联，串联后的输入和输出也一致。但是上述PWM整形互锁电路中第三非门IC23、第四非门IC24、第五非门IC25和第六非门IC26是必不可少的，串联后的两个非门主要用于起到延时器的作用，使得第二与非门IC12和第三与非门IC13的输入端信号能够同步。
可选的，开关器件可以为绝缘栅双极型晶体管IGBT、金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFTE，或者其他的可控开关器件。
可选的，第一与非门IC11、第二与非门IC12、第三与非门IC13是具有四路与非门的数字芯片中的三个与非门，如图2所示，具有四路与非门的数字芯片的第四与非门IC14悬空。
可选的，第一与非门IC11、第二与非门IC12、第三与非门IC13均为高速与非门。
可选的，具有四路与非门的数字芯片包括但不限于以下之一：SN74LS00、SN74LS01、SN74LS02、SN74LS03、SN74LS08、SN74LS09、SN74LS26、74F00、CD4011。
可选的，第一非门IC21、第二非门IC22、第三非门IC23、第四非门IC24、第五非门IC25和第六非门IC26是具有六路非门的数字芯片中的六个非门。
可选的，第一非门IC21、第二非门IC22、第三非门IC23、第四非门IC24、第五非门IC25和第六非门IC26均为斯密特触发器。
可选的，具有六路非门的数字芯片包括但不限于以下之一：SN74LS04、SN74LS05、SN7404、SN74HC04、SN74HC05、74F04、SN74HCT04、CD40106、SN74HC14、74F14、SN74LS14。
可选的，具有四路与非门的数字芯片或者具有六路非门的数字芯片的电源端连接有用于将干扰信号导入公共端GND的滤波电容C1和C2。
下面参照图1对上述PWM整形互锁电路的工作过程进行说明。
默认开关器件高电平为开，低电平为关。
当控制芯片的WH.DRIVE(即第一控制端)和WL.DRIVE控制端(即第二控制端)均输出高电平时，第一与非门将两个高电平信号进行与非运算，再将运算输出的低电平，作为第二与非门一个引脚的输入信号和第三与非门一个引脚的输入信号；同时控制芯片的WH.DRIVE控制端的高电平信号也作为第三非门芯片一个引脚的输入信号，第四非门将第三非门输出的低电平作为输入，进行非运算，将结果输入到第二与非门的另一个引脚；同理控制芯片的WL.DRIVE控制端输出高电平信号传输给第五非门的一个引脚输入端，其输出的低电平作为第六非门的输入信号，第六非门将信号作非运算后，将结果传输到第三与非门的另一个输入引脚。第二与非门、第三与非门根据输入信号进行与非运算，其输出端引脚均输出高电平，然后将两个高电平信号分别作为第一非门、第二非门的输入信号，最后UH.IGBT(即开关器件的第一输入端)、UL.IGBT(即开关器件的第二输入端)输出低电平，实现互锁。
当控制芯片的WH.DRIVE控制端输出高电平，WL.DRIVE控制端输出低电平时。第一与非门将输入的信号进行与非运算，再将运算输出的高电平，作为第二与非门一个引脚的输入信号和第三与非门一个引脚的输入信号；同时控制芯片的WH.DRIVE控制端的高电平信号也作为第三非门一个引脚的输入信号，第四非门将第三非门输出的低电平作为输入，进行非运算，将结果输入到第三与非门的另一个引脚；同理控制芯片的WL.DRIVE控制端输出低电平信号传输给第五非门一个引脚输入端，其输出的高电平作为第六非门的输入信号，第六非门将信号作非运算后，将结果传输到第三与非门的另一个输入引脚。第二与非门、第三与非门根据输入信号进行与非运算，其输出端引脚分别输出低电平和高电平，然后将两个信号分别作为第一非门、第二非门的输入信号，最后UH.IGBT输出高电平，UL.IGBT输出低电平，与控制芯片输出的信号一致。
当控制芯片的WH.DRIVE控制端输出低电平，WL.DRIVE控制端输出低电平时。第一与非门将输入的信号进行与非运算，再将运算输出的高电平，作为第二与非门一个引脚的输入信号和第三与非门一个引脚的输入信号；同时控制芯片的WH.DRIVE控制端的低电平信号也作为第三非门一个引脚的输入信号，第四非门将第三非门输出的高电平作为输入，进行非运算，将结果输入到第三与非门的另一个引脚；同理控制芯片的WL.DRIVE控制端输出低电平信号传输给第五非门一个引脚输入端，其输出的高电平作为第六非门的输入信号，第六非门将信号作非运算后，将结果传输到第三与非门的另一个输入引脚。第二与非门、第三与非门根据输入信号进行与非运算，其输出端引脚都输出高电平，然后将两个信号分别作为第一非门、第二非门的输入信号，最后UH.IGBT、UL.IGBT均输出低电平，与控制芯片输出的信号一致。
综上所述，通过本实用新型的上述实施例，在原有的控制电路中，在开关器件和控制芯片之间新增PWM整形互锁电路，当输入状态为两个高电平时，UH.IGBT与UL.IGBT输出都为低电平从而起到保护作用，当两个输入为其他状态时，其输出状态与输入保持一致。从而能够防止由于干扰而导致开关器件误动作，提高控制器的可靠性。
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，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种PWM整形互锁电路，其特征在于，包括：第一与非门、第二与非门、第三与非门、第一非门、第二非门、第三非门、第四非门、第五非门和第六非门，其中，
所述第一与非门的第一输入端用于与控制芯片的第一控制端连接，所述第一与非门的第二输入端用于与所述控制芯片的第二控制端连接；
所述第二与非门的第一输入端与所述第一与非门的第一输入端连接，所述第二与非门的第二输入端与所述第一与非门的输出端连接；
所述第三与非门的第一输入端与所述第一与非门的第二输入端连接，所述第三与非门的第二输入端与所述第一与非门的输出端连接；
所述第一非门的输入端与所述第二与非门的输出端连接，所述第一非门的输出端用于与开关器件的第一输入端连接；
所述第二非门的输入端与所述第三与非门的输出端连接，所述第一非门的输出端用于与所述开关器件的第二输入端连接；
所述第三非门和所述第四非门依次串联在所述第一与非门的第一输入端和所述第二与非门的第一输入端之间；
所述第四非门和所述第五非门依次串联在所述第一与非门的第二输入端和所述第三与非门的第一输入端之间。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关器件为绝缘栅双极型晶体管IGBT。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关器件为金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFTE。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一与非门、所述第二与非门、所述第三与非门是具有四路与非门的数字芯片中的三个与非门，所述具有四路与非门的数字芯片的第四与非门悬空。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一与非门、所述第二与非门、所述第三与非门均为高速与非门。
6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述具有四路与非门的数字芯片包括以下之一：SN74LS00、SN74LS01、SN74LS02、SN74LS03、SN74LS08、SN74LS09、SN74LS26、74F00、CD4011。
7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一非门、所述第二非门、所述第三非门、所述第四非门、所述第五非门和所述第六非门是具有六路非门的数字芯片中的六个非门。
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述第一非门、所述第二非门、所述第三非门、所述第四非门、所述第五非门和所述第六非门均为斯密特触发器。
9.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述具有六路非门的数字芯片包括以下之一：SN74LS04、SN74LS05、SN7404、SN74HC04、SN74HC05、74F04、SN74HCT04、CD40106、SN74HC14、74F14、SN74LS14。
10.根据权利要求4或7所述的电路，其特征在于，具有四路与非门的数字芯片或者具有六路非门的数字芯片的电源端连接有用于将干扰信号导入公共端的滤波电容。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN112271771A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-26 | 吴斌 | 一种充电桩遥控互锁控制电路 |
| CN113093594A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-09 | 嘉兴技领信息技术有限公司 | 一种利用单片机io口输出特性实现的互锁电路 |
| CN113839550A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-24 | 陕西省地方电力（集团）有限公司 | 一种适用于SiC MOSFET的桥臂互锁电路 |
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