CN218243333U - 适用于安全防护的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种适用于安全防护的驱动电路。该驱动电路包括：驱动控制模块、储能模块、选通模块、限位模块以及开关模块；驱动控制模块的输出端与储能模块的第一端连接，储能模块的第二端与选通模块的第一端连接，驱动控制模块的接地端、选通模块的第二端、限位模块的第一端以及开关模块的控制端均与第一接地点连接，选通模块的第三端、限位模块的第二端以及开关模块的第二端均与第二接地点连接，开关模块的第一端与固定电位连接；本设计在驱动电路出现短路、断路及被干扰的情况，不会在持续输入高电平或低电平的情况下产生驱动信号，导致功率器件或整个电路失效，从而提高了驱动电路产生驱动信号的可靠性和稳定性以及安全性。

Description

适用于安全防护的驱动电路

技术领域

本实用新型实施例涉及驱动电路技术领域，尤其涉及一种适用于安全防护的驱动电路。

背景技术

在电路安全设计中，当驱动电路出现短路、断路及被干扰的情况，会导致功率器件或整个电路失效。因此驱动电路的可靠性和稳定性对于整个电路至关重要。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种适用于安全防护的驱动电路，以提高驱动电路产生驱动信号的可靠性和稳定性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种适用于安全防护的驱动电路，其包括：驱动控制模块、储能模块、选通模块、限位模块以及开关模块；

驱动控制模块的输出端与储能模块的第一端连接，储能模块的第二端与选通模块的第一端连接，驱动控制模块的接地端、选通模块的第二端、限位模块的第一端以及开关模块的控制端均与第一接地点连接，选通模块的第三端、限位模块的第二端以及开关模块的第二端均与第二接地点连接，开关模块的第一端与固定电位连接；

驱动控制模块用于根据输入信号控制储能模块的充放电状态；选通模块用于根据储能模块的充放电状态，选通储能模块的充放电回路；限位模块用于根据储能模块的充放电状态产生控制信号；开关模块用于根据控制信号产生驱动信号。

可选地，限位模块包括限位储能单元和泄放单元；

限位储能单元的第一端和泄放单元的第一端连接，并作为限位模块的第一端；限位储能单元的第二端和泄放单元的第二端连接，并作为限位模块的第二端；

限位储能单元用于在储能模块的放电过程中存储能量，并产生控制信号；泄放单元用于在储能模块停止放电后，消耗限位储能单元存储的电能。

可选地，限位储能单元包括第一电容，泄放单元包括第一电阻。

可选地，选通模块包括第一选通单元和第二选通单元；

第一选通单元的第一端与第二选通单元的第二端连接，并作为选通模块的第一端，第一选通单元的第二端作为选通模块的第二端，第二选通单元的第一端作为选通模块的第三端；

第一选通单元用于在储能模块充电时，导通储能模块的充电回路；第二选通单元用于在储能模块放电时，导通储能模块的放电回路。

可选地，第一选通单元包括第一二极管，第二选通单元包括第二二极管；

第一二极管的阳极作为第一选通单元的第一端，第一二极管的阴极作为第一选通单元的第二端；第二二极管的阳极作为第二选通单元的第一端，第二二极管的阴极作为第二选通单元的第二端。

可选地，适用于安全防护的驱动电路还包括限流模块；

驱动控制模块通过限流模块与储能模块连接，限流模块用于限制驱动控制模块与储能模块之间传输的电流大小。

可选地，限流模块包括第一限流单元和第二限流单元；

驱动控制模块包括第一信号输出端和第二信号输出端；

第一限流单元的第一端与第一信号输出端连接，第二限流单元的第一端与第二信号输出端连接，第一限流单元的第二端、第二限流单元的第二端以及储能模块的第一端连接；

第一限流单元用于限制驱动控制模块输出给储能模块的电流大小，第二限流单元用于限制储能模块输出给驱动控制模块的电流大小。

可选地，第一限流单元包括第二电阻，第二限流单元包括第三电阻。

可选地，开关模块包括金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管以及碳化硅晶体管中的至少一种。

可选地，驱动控制模块包括具有隔离功能的驱动芯片；

储能模块包括第二电容。

本实用新型实施例的驱动控制模块可以根据不同的输入信号控制储能模块的充放电状态。由于储能模块具有隔直通交的功能，因此可以筛选驱动控制模块产生的驱动控制信号，并可以根据驱动控制信号存储电能或释放电能。选通模块可以在储能模块存储电能时导通储能模块的充电回路，可以在储能模块释放电能时导通储能模块的放电回路，使得限位模块的电位逐渐升高，产生控制信号。开关模块接收到控制信号产生驱动信号。由此可知，当产生输入信号的电路或驱动电路出现短路或断路时，输入驱动控制模块的输入信号无法使其产生特定的驱动控制信号，从而无法使驱动电路产生驱动信号。当驱动电路收到外界的电磁干扰或信号干扰的情况，无法使储能模块进行正常的充电和放电，因此也无法使驱动电路产生驱动信号。综上可知，本设计在驱动电路出现短路、断路及被干扰的情况，不会在持续输入高电平或低电平的情况下产生驱动信号导致功率器件或整个电路失效，从而提高了驱动电路产生驱动信号的可靠性和稳定性以及安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实用新型实施例提供了一种适用于安全防护的驱动电路，图1为本实用新型实施例提供的一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图。如图1所示，该适用于安全防护的驱动电路包括：驱动控制模块110、储能模块120、选通模块130、限位模块140以及开关模块150；驱动控制模块110的输出端与储能模块120的第一端连接，储能模块120的第二端与选通模块130的第一端连接，驱动控制模块110的接地端、选通模块130的第二端、限位模块140的第一端以及开关模块150的控制端均与第一接地点160连接，选通模块130的第三端、限位模块140的第二端以及开关模块150的第二端均与第二接地点170连接，开关模块150的第一端与固定电位180连接；驱动控制模块110用于根据输入信号控制储能模块120的充放电状态；选通模块130用于根据储能模块120的充放电状态，选通储能模块120的充放电回路；限位模块140用于根据储能模块120的充放电状态产生控制信号；开关模块150用于根据控制信号产生驱动信号。

其中，根据上述的连接关系，驱动电路产生驱动信号的工作原理为：驱动控制模块110可以根据不同的输入信号产生不同的驱动控制信号。储能模块120具有隔直通交的功能，因此可以筛选驱动控制模块110产生的驱动控制信号，并可以根据驱动控制模块110产生的特定的驱动控制信号存储电能或释放电能。选通模块130可以在储能模块120存储电能时导通储能模块120的充电回路，可以在储能模块120释放电能时导通储能模块120的放电回路，使得限位模块140上的电位逐渐升高。当限位模块140的电位上升到一定的电位时，可以产生控制信号。开关模块150接收到控制信号时，可以产生驱动信号。

示例性地，当驱动控制模块110输入持续的高电平信号或低电平信号，驱动控制模块110可以输出第一驱动控制信号，其中第一驱动控制信号可以为稳定的低电平信号或高电平信号。由于储能模块120具有隔直通交的特点，此时驱动控制模块110产生的第一驱动控制信号无法通过储能模块120传输给与储能模块120连接的后续电路。此外，由于储能模块120具有隔直通交的特点，使得驱动电路内部没有电流产生，驱动电路内无电流电压变化，因此驱动电路的漏电流几乎为零，可以降低驱动电路的损耗。

当驱动控制模块110输入脉冲信号时，驱动控制模块110可以输出第二驱动控制信号，其中第二驱动控制信号可以为高低电压不断变化的脉冲信号。由于储能模块120具有隔直通交的特点，此时驱动控制模块110产生的第二驱动控制信号可以使储能模块120存储电能或释放电能。示例性地，第二驱动控制信号由低电平变为高电平时，选通模块130可以选通储能模块120与第一接地点160，导通储能模块120的充电回路，使储能模块120存储电能。当第二驱动控制信号由高电平变为低电平时，选通模块130选通储能模块120与限位模块140，导通储能模块120的放电回路，储能模块120可以将存储的电能释放给限位模块140，限位模块140可以在储能模块120的放电过程中不断地积累电荷，从而使限位模块140的电位逐渐升高。当限位模块140的电位上升到一定的程度时时产生控制信号。开关模块150接收到控制信号时，开关模块150产生驱动信号。

本实用新型实施例的驱动控制模块可以根据不同的输入信号控制储能模块的充放电状态。由于储能模块具有隔直通交的功能，因此可以筛选驱动控制模块产生的驱动控制信号，并可以根据驱动控制信号存储电能或释放电能。选通模块可以在储能模块存储电能时导通储能模块的充电回路，可以在储能模块释放电能时导通储能模块的放电回路，使得限位模块的电位逐渐升高，产生控制信号。开关模块接收到控制信号产生驱动信号。由此可知，当产生输入信号的电路或驱动电路出现短路或断路时，输入驱动控制模块的输入信号无法使其产生特定的驱动控制信号，从而无法使驱动电路产生驱动信号。当驱动电路收到外界的电磁干扰或信号干扰的情况，无法使储能模块进行正常的充电和放电，因此也无法使驱动电路产生驱动信号。综上可知，本设计在驱动电路出现短路、断路及被干扰的情况，不会在持续输入高电平或低电平的情况下产生驱动信号导致功率器件或整个电路失效，从而提高了驱动电路产生驱动信号的可靠性和稳定性以及安全性。

图2为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图。如图2所示，限位模块140包括限位储能单元141和泄放单元142；限位储能单元141的第一端和泄放单元142的第一端连接，并作为限位模块140的第一端；限位储能单元141的第二端和泄放单元142的第二端连接，并作为限位模块140的第二端；限位储能单元141用于在储能模块120的放电过程中存储能量，并产生控制信号；泄放单元142用于在储能模块120停止放电后，消耗限位储能单元141存储的电能。

其中，驱动控制模块110的接地端、选通模块130的第二端、限位储能单元141的第一端、泄放单元142的第一端以及开关模块150的控制端均与第一接地点160连接；选通模块130的第三端、限位储能单元141的第二端、泄放单元142的第二端以及开关模块150的第二端均与第二接地点160连接。其中第一接地点160和第二接地点160不导通。示例性地，当储能模块120放电时，选通模块130选通储能模块120与限位模块140，储能模块120的放电回路导通，即储能模块120的电能依次通过驱动控制模块110的接地端和第一接地点160流向限位储能单元141。由此，储能模块120可以将存储的电能释放给限位储能单元141，限位储能单元141可以在储能模块120的放电过程中不断地积累电荷，从而使限位储能单元141的电位逐渐升高，当限位储能单元141的电位上升到一定的电位时，可以产生控制信号。储能模块120停止放电后，限位储能单元141和泄放单元142形成回路，限位储能单元141开始放电，使泄放单元142消耗限位储能单元141存储的电能。

图3为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图，如图3所示，限位储能单元141包括第一电容C1，泄放单元142包括第一电阻R1。

其中，第一电容C1可以存储电能，第一电阻R1可以消耗电能。储能模块120可以将存储的电能释放给第一电容C1，第一电容C1可以在储能模块120的放电过程中不断地积累电荷，从而使第一电容C1的电位逐渐升高，当第一电容C1的电位上升到一定的电位时产生控制信号。储能模块120停止放电后，第一电容C1和第一电阻R1形成回路，第一电容C1开始放电，使第一电阻R1消耗第一电容C1存储的电能。

图4为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图，如图4所示，选通模块130包括第一选通单元131和第二选通单元132；第一选通单元131的第一端与第二选通单元132的第二端连接，并作为选通模块130的第一端，第一选通单元131的第二端作为选通模块130的第二端，第二选通单元132的第一端作为选通模块130的第三端；第一选通单元131用于在储能模块120充电时，导通储能模块120的充电回路；第二选通单元132用于在储能模块120放电时，导通储能模块120的放电回路。

其中，第一选通单元131的第一端、第二选通单元132的第二端以及储能模块120的第二端连接，第一选通单元131的第二端、限位模块140的第一端以及开关模块150的控制端均与第一接地点160连接，第二选通单元132的第一端、限位模块140的第二端以及开关模块150的第二端均与第二接地点160连接。第一选通单元131在储能模块120充电时，导通储能模块120与第一接地电的充电回路，也就是导通储能模块120的充电回路，使储能模块120可以存储电能。第二选通单元132在储能模块120放电时，选通储能模块120与限位模块140，也就是导通储能模块120的放电回路，储能模块120可以将存储的电能释放给限位模块140，限位模块140可以在储能模块120的放电过程中不断地积累电荷，从而使限位模块140的电位逐渐升高。

图5为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图，如图5所示，第一选通单元131包括第一二极管D1，第二选通单元132包括第二二极管D2；第一二极管D1的阳极作为第一选通单元131的第一端，第一二极管D1的阴极作为第一选通单元131的第二端；第二二极管D2的阳极作为第二选通单元132的第一端，第二二极管D2的阴极作为第二选通单元132的第二端。

其中，第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阴极以及储能模块120的第二端连接，第一二极管D1的阴极、限位模块140的第一端以及开关模块150的控制端均与第一接地点160连接，第二二极管D2的阳极、限位模块140的第二端以及开关模块150的第二端均与第二接地点160连接。由于电流可以从二极管的阳极流入到二极管的阴极，因此第一二极管D1在储能模块120充电时，可以导通储能模块120的充电回路。第二二极管D2在储能模块120放电时，选通储能模块120与限位模块140，也就是导通储能模块120的放电回路。

图6为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图，如图6所示，适用于安全防护的驱动电路，还包括限流模块190；驱动控制模块110通过限流模块190与储能模块120连接，限流模块190用于限制驱动控制模块110与储能模块120之间传输的电流大小。

具体地，当储能模块120充电时，限流模块190可以限制驱动控制模块110输入储能模块120的电流大小；当储能模块120放电时，限流模块190可以限制储能模块120输入驱动控制模块110的电流大小。

图7为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图，如图7所示，限流模块190包括第一限流单元191和第二限流单元192；驱动控制模块110包括第一信号输出端和第二信号输出端；第一限流单元191的第一端与第一信号输出端连接，第二限流单元192的第一端与第二信号输出端连接，第一限流单元191的第二端、第二限流单元192的第二端以及储能模块120的第一端连接；第一限流单元191用于限制驱动控制模块110输出给储能模块120的电流大小，第二限流单元192用于限制储能模块120输出给驱动控制模块110的电流大小。

具体地，当第二驱动控制信号由低电平变为高电平时，驱动控制模块110的第一信号输出端导通，驱动控制模块110的第二信号输出端断开。此时，驱动控制模块110的第一信号输出端输出的电能依次流过第一限流单元191、储能模块120、第一二极管D1以及第一接地点160连接的充电回路，使储能模块120充电存储电能。其中，第一限流单元191在储能模块120充电时，限制驱动控制模块110输出给储能模块120的电流大小，防止储能模块120输入电流过大被烧损。

当第二驱动控制信号由高电平变为低电平时，驱动控制模块110的第二信号输出端导通，驱动控制模块110的第一信号输出端断开。此时，储能模块120第一端输出的电能依次流过第二限流单元192、驱动控制模块110、第一接地点160、限位储能单元141以及第二二极管D2连接的放电回路，使储能模块120释放电能。其中，第二限流单元192在储能模块120放电时，限制储能模块120输出给驱动控制模块110的电流大小，防止驱动控制模块110输入电流过大被烧损。

图8为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图，如图8所示，第一限流单元191包括第二电阻R2，第二限流单元192包括第三电阻R3。

具体地，第二电阻R2的第一端与驱动控制模块110的第一信号输出端连接，第三电阻R3的第一端与驱动控制模块110的第二信号输出端连接，第二电阻R2的第二端、第三电阻R3的第二端以及储能模块120的第一端连接。第二电阻R2可以在储能模块120充电时，限制驱动控制模块110输出给储能模块120的电流大小，防止储能模块120输入电流过大被烧损。第三电阻R3可以在储能模块120放电时，限制储能模块120输出给驱动控制模块110的电流大小，防止驱动控制模块110输入电流过大被烧损。

可选的，开关模块150包括金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管以及碳化硅晶体管中的至少一种。

具体地，金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管以及碳化硅晶体管均可以利用电信号来控制自身的导通状态，进而产生驱动信号。

图9为本实用新型实施例提供的另一种适用于安全防护的驱动电路的结构示意图，如图9所示，驱动控制模块包括具有隔离功能的驱动芯片111；储能模块120包括第二电容C2。

其中，驱动芯片111可以隔离驱动芯片111的输入端与输出端，可以提高驱动电路的安全性。第二电容C2具有隔直通交的特点，储能模块采用第二电容C2，可以筛选驱动控制模块产生的驱动控制信号，可以实现根据驱动控制模块产生的特定的驱动控制信号存储电能或释放电能。

可选的，继续参考图9，在上述实施例中，需要注意的是：第一电容C1上升到可以产生控制信号的电位大小与开关模块150的阈值电压相关。其中，在第二电容C2的放电过程中，第一电容C1的电压V_C1为：V_C1＝V_CC*(V_C2/(V_C1+V_C2))+V_Init；其中V_C2为第二电容C2的电压，V_CC为驱动控制模块的第一信号输出端输出的最大电压，V_Init为第一电容C1的初始电压。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于安全防护的驱动电路，其特征在于，包括：驱动控制模块、储能模块、选通模块、限位模块以及开关模块；

所述驱动控制模块的输出端与所述储能模块的第一端连接，所述储能模块的第二端与所述选通模块的第一端连接，所述驱动控制模块的接地端、所述选通模块的第二端、所述限位模块的第一端以及所述开关模块的控制端均与第一接地点连接，所述选通模块的第三端、所述限位模块的第二端以及所述开关模块的第二端均与第二接地点连接，所述开关模块的第一端与固定电位连接；

所述驱动控制模块用于根据输入信号控制所述储能模块的充放电状态；所述选通模块用于根据所述储能模块的充放电状态，选通所述储能模块的充放电回路；所述限位模块用于根据所述储能模块的充放电状态产生控制信号；所述开关模块用于根据所述控制信号产生驱动信号。

2.根据权利要求1所述的适用于安全防护的驱动电路，其特征在于，所述限位模块包括限位储能单元和泄放单元；

所述限位储能单元的第一端和所述泄放单元的第一端连接，并作为所述限位模块的第一端；所述限位储能单元的第二端和所述泄放单元的第二端连接，并作为所述限位模块的第二端；

所述限位储能单元用于在所述储能模块的放电过程中存储能量，并产生控制信号；所述泄放单元用于在所述储能模块停止放电后，消耗所述限位储能单元存储的电能。

3.根据权利要求2所述的适用于安全防护的驱动电路，其特征在于，所述限位储能单元包括第一电容，所述泄放单元包括第一电阻。

4.根据权利要求1所述的适用于安全防护的驱动电路，其特征在于，所述选通模块包括第一选通单元和第二选通单元；

所述第一选通单元的第一端与所述第二选通单元的第二端连接，并作为所述选通模块的第一端，所述第一选通单元的第二端作为所述选通模块的第二端，所述第二选通单元的第一端作为所述选通模块的第三端；

所述第一选通单元用于在所述储能模块充电时，导通所述储能模块的充电回路；所述第二选通单元用于在所述储能模块放电时，导通所述储能模块的放电回路。

5.根据权利要求4所述的适用于安全防护的驱动电路，其特征在于，所述第一选通单元包括第一二极管，所述第二选通单元包括第二二极管；

所述第一二极管的阳极作为所述第一选通单元的第一端，所述第一二极管的阴极作为所述第一选通单元的第二端；所述第二二极管的阳极作为所述第二选通单元的第一端，所述第二二极管的阴极作为所述第二选通单元的第二端。

6.根据权利要求1所述的适用于安全防护的驱动电路，其特征在于，还包括限流模块；

所述驱动控制模块通过所述限流模块与所述储能模块连接，所述限流模块用于限制所述驱动控制模块与所述储能模块之间传输的电流大小。

7.根据权利要求6所述的适用于安全防护的驱动电路，其特征在于，所述限流模块包括第一限流单元和第二限流单元；

所述驱动控制模块包括第一信号输出端和第二信号输出端；

所述第一限流单元的第一端与所述第一信号输出端连接，所述第二限流单元的第一端与所述第二信号输出端连接，所述第一限流单元的第二端、所述第二限流单元的第二端以及所述储能模块的第一端连接；

所述第一限流单元用于限制所述驱动控制模块输出给所述储能模块的电流大小，所述第二限流单元用于限制所述储能模块输出给所述驱动控制模块的电流大小。

8.根据权利要求7所述的适用于安全防护的驱动电路，其特征在于，所述第一限流单元包括第二电阻，所述第二限流单元包括第三电阻。

9.根据权利要求1所述的适用于安全防护的驱动电路，其特征在于，所述开关模块包括金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管以及碳化硅晶体管中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的适用于安全防护的驱动电路，其特征在于，所述驱动控制模块包括具有隔离功能的驱动芯片；

所述储能模块包括第二电容。

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