CN212034105U - 一种防止igbt驱动光耦误动作的逻辑电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防止IGBT驱动光耦误动作的逻辑电路，涉及伺服驱动器技术领域，包括MCU、第一逻辑门、第二逻辑门、稳压管、三极管和驱动光耦，驱动光耦的发光二极管阳极连接三极管的集电极，驱动光耦的发光二极管阴极连接第二逻辑门的输出端，驱动光耦的输出端连接IGBT模组，三极管的发射极连接电源，三极管的发射极通过第二电阻还连接三极管的基极，三极管的基极连接稳压管的阴极，第一逻辑门的输出端分别连接稳压管的阳极、第二逻辑门的第一输入端，第二逻辑门的第二输入端连接MCU，第一逻辑门的第二输入端连接MCU，通过MCU控制第一逻辑门和第二逻辑门进而控制三极管的开断，防止驱动光耦误动作导通。

Description

一种防止IGBT驱动光耦误动作的逻辑电路

技术领域

本实用新型涉及伺服驱动器技术领域，尤其是一种防止IGBT驱动光耦误动作的逻辑电路。

背景技术

随着科技的发展，伺服驱动器的使用成本越来越低，使用范围越来越广，在很多场合，客户为了追求时间效率，开始用伺服驱动器代替变频器，因此伺服驱动器的功率越做越大。目前超过3kW的伺服驱动器，大都采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)驱动马达，与IPM(Intelligent Power Module,智能功率模块)不同的是，IGBT的驱动、保护等均需开发者设计。随着市场的扩大，大马力伺服的需求也在扩大，为了保证生产便利，在设计阶段关键元器件均需备用材料，驱动光耦就是其一。

驱动光耦关系着IGBT的开通、关断的逻辑控制，其动作的一致性、可控性涉及到IGBT的安全，尤其是在上电初期，系统电源尚未建立稳定，此时各元器件引脚电压会出现高阻态状态，即电压值会介于低电平与高电平之间。若驱动光耦的电源脚直接接入系统电源，在上电阶段会出现驱动光耦误动作，不同厂家驱动光耦导通时，管压降、电流均有所差异，然而驱动光耦导通电流越小，误动作的风险越大。若有误动作或不可控动作发生时，IGBT可能会出现上下臂同时导通而烧毁的状况，因此在设计阶段必须考虑到不同厂牌驱动光耦的特性差异，以确保IGBT可以正常使用。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种防止IGBT驱动光耦误动作的逻辑电路。使用该逻辑电路可以通过MCU控制第一逻辑门和第二逻辑门的输出状态进而控制三极管的开断，防止驱动光耦误动作导通。

本实用新型的技术方案如下：

一种防止IGBT驱动光耦误动作的逻辑电路，逻辑电路包括MCU、第一逻辑门、第二逻辑门、稳压管、三极管和驱动光耦，驱动光耦的发光二极管阳极连接三极管的集电极，驱动光耦的发光二极管阴极通过第一电阻连接第二逻辑门的输出端，驱动光耦的输出端作为逻辑电路的输出端连接IGBT模组，三极管的发射极连接电源，三极管的发射极通过第二电阻还连接三极管的基极，三极管的基极通过第三电阻连接稳压管的阴极，第一逻辑门的输出端分别连接稳压管的阳极、第二逻辑门的第一输入端，第二逻辑门的第二输入端连接MCU，第一逻辑门的第一输入端作为逻辑电路的外部输入端连接外部器件，第一逻辑门的第二输入端连接MCU，通过MCU控制第一逻辑门和第二逻辑门进而控制三极管的开断，防止驱动光耦误动作导通。

其进一步的技术方案为，IGBT模组为六臂IGBT模组，逻辑电路包括六个第二逻辑门和六个驱动光耦，各个驱动光耦的输出端作为逻辑电路的输出端分别连接对应的一个IGBT，通过MCU控制第一逻辑门和各个第二逻辑门进而控制三极管的开断，防止驱动光耦误动作导通致使六臂IGBT模组的上下臂同时导通。

其进一步的技术方案为，第四电阻的一端连接三极管的集电极和驱动光耦的发光二极管阳极的公共端，第四电阻的另一端接地。

其进一步的技术方案为，驱动光耦的发光二极管阳极和阴极之间分别并联有第五电阻和第一电容。

其进一步的技术方案为，MCU基于R5F72375FP芯片实现，第一逻辑门和第二逻辑门为逻辑或门，均基于74HC32型号实现，三极管基于2SB736型号实现，驱动光耦基于ACPL-W343型号实现。

本实用新型的有益技术效果是：

将驱动光耦的发光二极管阳极通过三极管进行控制，当电源未建立时三极管不导通，驱动光耦不动作，当电源初建立时，还未满足稳压管的导通电压因此三极管不导通，通过第四电阻接地使驱动光耦的发光二极管阳极无浮空电源，从而确保驱动光耦不会出现误动作，当电源电压稳定后，第一逻辑门和第二逻辑门可以正常工作，不会出现高阻态状态，通过MCU控制第一逻辑门使三极管导通，此时控制第二逻辑门的输出状态进而选择要导通的驱动光耦，防止六臂IGBT模组的上下臂同时导通，使用本申请的逻辑电路，无论采用何种驱动光耦，在使用时均可有效防止误动作，避免因上电初期不稳定导致IGBT模组损坏。

附图说明

图1是本申请提供的逻辑电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种防止IGBT驱动光耦误动作的逻辑电路，其电路原理图如图1所示。逻辑电路包括MCU、第一逻辑门IC1A、第二逻辑门IC1B、稳压管ZD1、三极管Q1和驱动光耦PC1。可选的，MCU基于R5F72375FP芯片实现，第一逻辑门IC1A和第二逻辑门IC1B为逻辑或门，均基于74HC32型号实现，三极管Q1基于2SB736型号实现，驱动光耦PC1基于ACPL-W343型号实现。

驱动光耦PC1的发光二极管阳极引脚1连接三极管Q1的集电极引脚3，可选的，第四电阻R4的一端连接三极管Q1的集电极引脚3和驱动光耦PC1的发光二极管阳极引脚1的公共端，第四电阻R4的另一端接地。驱动光耦PC1的发光二极管阴极引脚3通过第一电阻R1连接第二逻辑门IC1B的输出端引脚6，驱动光耦PC1的输出端作为逻辑电路的输出端连接IGBT模组。

可选的，驱动光耦PC1的发光二极管阳极引脚1和阴极引脚3之间分别并联有第五电阻R5和第一电容C1。

可选的，IGBT模组为六臂IGBT模组，因此逻辑电路包括六个第二逻辑门和六个驱动光耦，各个驱动光耦的输出端作为逻辑电路的输出端分别连接对应的一个IGBT(图中未示出六臂IGBT模组)，由于各个IGBT与对应的驱动光耦、对应的第二逻辑门的连接方式相同，在此只详细介绍其中一路的连接关系。

三极管Q1的发射极引脚1连接电源，可选的，本申请采用5V电源，当5V电源超过图中A点电压0.7V以上时，驱动光耦PC1就有导通的可能。三极管Q1的发射极引脚1通过第二电阻R2还连接三极管Q1的基极引脚2，三极管Q1的基极引脚2通过第三电阻R3连接稳压管ZD1的阴极K端，第一逻辑门IC1A的输出端引脚3分别连接稳压管ZD1的阳极B端、第二逻辑门IC1B的第一输入端引脚4，第二逻辑门IC1B的第二输入端引脚5连接MCU的引脚3。可选的，稳压管ZD1的导通电压根据所选的电源而确定，一般为电源电压的70％，因此本申请采用导通电压为3.6V的稳压管ZD1。第一逻辑门IC1A的第一输入端引脚1作为逻辑电路的外部输入端FO引脚连接外部器件，外部器件一般为电流传感器，第一逻辑门IC1A的第二输入端引脚2连接MCU的引脚1，通过MCU控制第一逻辑门IC1A和第二逻辑门IC1B进而控制三极管Q1的开断，防止驱动光耦PC1误动作导通。

本申请的逻辑电路的工作原理为：

本申请的第一逻辑门IC1A和各个第二逻辑门采用逻辑或门，当电源未建立时三极管Q1不导通，各个驱动光耦不动作。

当电源初建立时(也即电源电压低于3.6V时)，还未满足稳压管ZD1的导通电压3.6V，因此三极管Q1不导通，通过第四电阻R4接地使各个驱动光耦的发光二极管阳极无浮空电源，从而确保各个驱动光耦不会出现误动作。

当电源电压稳定后(也即电源电压高于3.6V时)，第一逻辑门IC1A和各个第二逻辑门可以正常工作，不会出现高阻态状态，FO引脚一般输入低电平，当发生驱动光耦误动作时可以通过控制外部器件使FO引脚输入高电平保护驱动光耦。MCU的引脚1输出PWM信号，通过MCU的引脚1输出高电平控制第一逻辑门IC1A输出高电平使三极管Q1关断，则各个驱动光耦不动作、六臂IGBT模组不工作。反之，通过MCU的引脚1输出低电平控制第一逻辑门IC1A输出低电平使三极管Q1导通，此时通过MCU的引脚3-引脚8控制对应的第二逻辑门的输出状态为高电平时，对应的驱动光耦不导通，与其相连的IGBT不导通。反之，对应的第二逻辑门的输出状态为低电平时，对应的驱动光耦导通，与其相连的IGBT正常工作。其中，MCU的引脚3-5对应控制六臂IGBT模组的上臂，MCU的引脚6-8对应控制六臂IGBT模组的下臂，通过交错控制上下臂的开断能够有效预防六臂IGBT模组的上下臂同时导通。需要说明的是，本申请并不限制使用逻辑门的种类，当采用不同的逻辑门则逻辑电路的导通条件会发生相应改变，在此不进行详细介绍。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种防止IGBT驱动光耦误动作的逻辑电路，其特征在于，所述逻辑电路包括MCU、第一逻辑门、第二逻辑门、稳压管、三极管和驱动光耦，所述驱动光耦的发光二极管阳极连接所述三极管的集电极，所述驱动光耦的发光二极管阴极通过第一电阻连接所述第二逻辑门的输出端，所述驱动光耦的输出端作为所述逻辑电路的输出端连接IGBT模组，所述三极管的发射极连接电源，所述三极管的发射极通过第二电阻还连接所述三极管的基极，所述三极管的基极通过第三电阻连接所述稳压管的阴极，所述第一逻辑门的输出端分别连接所述稳压管的阳极、所述第二逻辑门的第一输入端，所述第二逻辑门的第二输入端连接所述MCU，所述第一逻辑门的第一输入端作为所述逻辑电路的外部输入端连接外部器件，所述第一逻辑门的第二输入端连接所述MCU，通过所述MCU控制所述第一逻辑门和所述第二逻辑门进而控制所述三极管的开断，防止所述驱动光耦误动作导通。

2.根据权利要求1所述的防止IGBT驱动光耦误动作的逻辑电路，其特征在于，所述IGBT模组为六臂IGBT模组，所述逻辑电路包括六个所述第二逻辑门和六个所述驱动光耦，各个所述驱动光耦的输出端作为所述逻辑电路的输出端分别连接对应的一个IGBT，通过所述MCU控制所述第一逻辑门和各个所述第二逻辑门进而控制所述三极管的开断，防止所述驱动光耦误动作导通致使所述六臂IGBT模组的上下臂同时导通。

3.根据权利要求1或2所述的防止IGBT驱动光耦误动作的逻辑电路，其特征在于，第四电阻的一端连接所述三极管的集电极和所述驱动光耦的发光二极管阳极的公共端，所述第四电阻的另一端接地。

4.根据权利要求1或2所述的防止IGBT驱动光耦误动作的逻辑电路，其特征在于，所述驱动光耦的发光二极管阳极和阴极之间分别并联有第五电阻和第一电容。

5.根据权利要求1或2所述的防止IGBT驱动光耦误动作的逻辑电路，其特征在于，所述MCU基于R5F72375FP芯片实现，所述第一逻辑门和所述第二逻辑门为逻辑或门，均基于74HC32型号实现，所述三极管基于2SB736型号实现，所述驱动光耦基于ACPL-W343型号实现。

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