CN218276658U

CN218276658U - 驱动电路和驱动器

Info

Publication number: CN218276658U
Application number: CN202221849361.XU
Authority: CN
Inventors: 张晶
Original assignee: Suzhou Yuankong Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Yuankong Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2022-07-18
Filing date: 2022-07-18
Publication date: 2023-01-10
Anticipated expiration: 2032-07-18

Abstract

本实用新型公开了一种驱动电路和驱动器。驱动电路包括：双向输入模块、驱动模块和保护模块。所述双向输入模块的第一端接入第一输入信号，所述双向输入模块的第二端接入第二输入信号，所述双向输入模块的第三端接地，所述双向输入模块的第四端与所述驱动模块的控制端电连接，所述双向输入模块的第五端接入电源信号；所述驱动模块的输入端接入所述电源信号，所述驱动模块的输出端与所述保护模块的第一端连接，所述保护模块的第二端作为所述驱动电路的输出端。本实用新型实施例可以使驱动电路适用于多种驱动需求，提高驱动电路的通用性。

Description

驱动电路和驱动器

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种驱动电路和驱动器。

背景技术

目前，工业场景中的机器设备通常通过外接驱动器，经由控制器控制驱动器工作，来满足相关设备的驱动需求。然而，同一场景下的不同设备，以及不同场景中的机器设备对于驱动器的体积和功率需求均不同，现有的驱动电路的通用性较差，很难采用一款驱动器全面覆盖各种设备的驱动需求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种驱动电路和驱动器，以使驱动电路适用于多种驱动需求，提高驱动电路的通用性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种驱动电路，包括：双向输入模块、驱动模块和保护模块；

所述双向输入模块的第一端接入第一输入信号，所述双向输入模块的第二端接入第二输入信号，所述双向输入模块的第三端接地，所述双向输入模块的第四端与所述驱动模块的控制端电连接，所述双向输入模块的第五端接入电源信号；所述驱动模块的输入端接入所述电源信号，所述驱动模块的输出端与所述保护模块的第一端连接，所述保护模块的第二端作为所述驱动电路的输出端。

可选地，所述双向输入模块包括：双向光电耦合器和第一电阻；

所述双向光电耦合器的第一端与所述双向输入模块的第一端电连接，所述双向光电耦合器的第二端与所述双向输入模块的第二端电连接，所述双向光电耦合器的第三端与所述双向输入模块的第三端电连接，所述双向光电耦合器的第四端分别与所述第一电阻的第一端和所述双向输入模块的第四端电连接；所述第一电阻的第二端与所述双向输入模块的第五端电连接。

可选地，所述双向输入模块还包括：第二电阻、第三电阻和第一电容；

所述第二电阻连接在所述双向光电耦合器的第一端和所述双向输入模块的第一端之间；所述第一电容连接在所述双向光电耦合器的第一端和所述双向光电耦合器的第二端之间；所述第三电阻连接在所述双向光电耦合器的第四端和所述双向输入模块的第四端之间。

可选地，所述驱动模块包括：第一晶体管；所述第一晶体管的控制极与所述驱动模块的控制端电连接，所述第一晶体管的第一极与所述驱动模块的输入端电连接，所述第一晶体管的第二极与所述驱动模块的输出端电连接。

可选地，所述驱动模块还包括：第四电阻和第五电阻；

所述第四电阻连接在所述第一晶体管的控制极和所述驱动模块的控制端之间；所述第五电阻连接在所述第一晶体管的第一极和所述驱动模块的控制端之间。

可选地，所述驱动模块还包括：第一稳压二极管；所述第一稳压二极管连接在所述第一晶体管的第一极和第二极之间。

可选地，所述第一晶体管为PMOS管。

可选地，所述保护模块包括：过流保护元件和静电防护元件；

所述过流保护元件的第一端与所述保护模块的第一端电连接，所述过流保护元件的第二端分别与所述保护模块的第二端和所述静电防护元件的第一端电连接，所述静电防护元件的第二端接地。

可选地，所述保护模块还包括：第二稳压二极管；所述第二稳压二极管连接在所述保护模块的第一端和所述过流保护元件的第一端之间。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种驱动器，包括：至少一条如本实用新型实施例所提供的驱动电路。

本实用新型实施例提供的驱动电路中，设置有双向输入模块、驱动模块和保护模块。双向输入模块具备双向识别功能，对两输入信号的高低电平关系无限制，只要两输入信号的差值符合双向输入模块的动作条件，双向输入模块就可以动作并输出对应的驱动控制信号，有效提高了驱动电路的输入信号兼容性。并且，驱动模块响应驱动控制信号导通时，直接将电源信号作为驱动信号输出，那么只要改变电源信号的电压值，就可以改变驱动电路的输出电压，使得该驱动电路输出的驱动信号可控可变，扩展了驱动电路的输出状态。以及，保护模块可以提供电气保护功能，从而提高驱动电路的可靠性。因此，相比于现有技术，该驱动电路在输入信号兼容性、输出信号可控性以及电路可靠性方面均进行了改进，使驱动电路可以适用于多种驱动需求，提高了驱动电路的通用性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

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是本实用新型实施例提供的一种驱动电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种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”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本实用新型实施例提供了一种驱动电路。图1是本实用新型实施例提供的一种驱动电路的结构示意图。参见图1，该驱动电路包括：双向输入模块10、驱动模块20和保护模块30。双向输入模块10的第一端11接入第一输入信号S，双向输入模块10的第二端12接入第二输入信号X1，双向输入模块10的第三端13接地，双向输入模块10的第四端14与驱动模块20的控制端21电连接，双向输入模块10的第五端15接入电源信号VDD；驱动模块20的输入端22接入电源信号VDD，驱动模块20的输出端23与保护模块30的第一端31连接，保护模块30的第二端32作为驱动电路的输出端，输出驱动信号Y1。

其中，双向输入模块10用于根据第一输入信号S和第二输入信号X1确定将地信号还是电源信号VDD作为驱动控制信号输出。驱动模块20用于根据驱动控制信号判断自身是否导通，当驱动模块20导通时，驱动模块20将电源信号VDD作为驱动信号输出。保护模块30用于提供过流过压等保护功能，以实现对其前端连接的驱动控制电路以及其后端连接的负载设备的保护。

示例性地，双向输入模块10可以包括双向光电耦合器等具有电气隔离功能可进行双向识别的开关器件。这样，一则，双向输入模块10在传输信号的同时可以起到电气隔离的效果，防止电路中的信号串扰，保证驱动电路的可靠性。二则，双向输入模块10具备双向识别功能，对两输入信号的高低电平关系无限制，只要第一输入信号S和第二输入信号X1的差值达到双向输入模块的动作下限，双向输入模块10即可动作，生成对应的驱动控制信号。也就是说，只要第一输入信号S和第二输入信号X1的电压值所对应的能够被双向输入模块10识别出的逻辑值不同，无论是S＝0，X1＝1，还是S＝1，X1＝0，都可以控制双向输入模块10动作，输出相同的驱动控制信号(例如地信号的低电平)；其他情况下，双向输入模块10输出另外的驱动控制信号(例如电源信号VDD的高电平)，这样可以有效提高驱动电路的输入信号兼容性。

驱动模块20可以包括晶体管等受控开关器件，以根据驱动控制信号的值控制驱动模块20是否导通。需要说明的是，由于驱动模块20导通时，可以直接将电源信号VDD作为驱动信号Y1输出，只要改变电源信号VDD的电压值，就可以改变驱动电路的输出电压，即该驱动电路输出的驱动信号Y1可控可变，这样可以有效丰富该驱动电路的适用场景，使得该驱动电路适用于工业控制。

保护模块30可包括保险丝、压敏电阻、瞬态抑制二极管以及气体放电管等保护器件，具体可根据实际需求设置，此处不做限定。

本实用新型实施例提供的驱动电路中，设置有双向输入模块10、驱动模块20和保护模块30。双向输入模块10具备双向识别功能，对两输入信号的高低电平关系无限制，只要两输入信号的差值符合双向输入模块10的动作条件，双向输入模块10就可以动作并输出对应的驱动控制信号，有效提高了驱动电路的输入信号兼容性。并且，驱动模块20响应驱动控制信号导通时，直接将电源信号VDD作为驱动信号Y1输出，那么只要改变电源信号VDD的电压值，就可以改变驱动电路的输出电压，使得该驱动电路输出的驱动信号Y1可控可变，扩展了驱动电路的输出状态。以及，保护模块30可以提供电气保护功能，从而提高驱动电路的可靠性。因此，相比于现有技术，该驱动电路在输入信号兼容性、输出信号可控性以及电路可靠性方面均进行了改进，使驱动电路可以适用于多种驱动需求，提高了驱动电路的通用性。

上述各实施方式示例性地给出了驱动电路的功能模块，下面结合图2，就驱动电路可能具有的具体结构进行说明，但不作为对本实用新型的限定。

图2是本实用新型实施例提供的另一种驱动电路的结构示意图。参见图2，在一种实施方式中，可选地，驱动电路包括第一接口J1。第一接口J1中包括输入引脚和电源引脚。具体地，输入引脚包括：第一输入引脚41，可作为驱动电路的输入信号负端，用于引入第一输入信号S；以及第二输入引脚42，可作为驱动电路的输入信号正端，用于引入第二输入信号X1。电源引脚包括：第一电源引脚43，可作为驱动电路的输入电源正端，接入电源信号VDD；以及第二电源引脚44，可作为驱动电路的输入电源负端，直接接地。示例性地，电源信号VDD可以是直流24V电压信号。

双向输入模块10包括：双向光电耦合器U1和第一电阻R1。双向光电耦合器U1的第一端与双向输入模块10的第一端电连接，进而与第一输入引脚41连接，接入第一输入信号S。双向光电耦合器U1的第二端与双向输入模块10的第二端电连接，进而与第二输入引脚42连接，接入第二输入信号X1。双向光电耦合器U1的第三端与双向输入模块10的第三端电连接，接入地信号。双向光电耦合器U1的第四端分别与第一电阻R1的第一端和双向输入模块10的第四端电连接，用于输出驱动控制信号。第一电阻R1作为上拉电阻，其第二端与双向输入模块10的第五端电连接，接入电源信号VDD。

双向输入模块10由双向光电耦合器U1构成，其能够识别NPN或PNP型信号，也就是说，当S＝0，X1＝1或S＝1，X1＝0时，双向光电耦合器U1的发射部发光，使得双向光电耦合器U1的接收部导通(即使得双向输入模块10的第三端和第四端之间导通)，此时地信号作为驱动控制信号，经由双向光电耦合器U1的第三端和第四端输出。而其他情况下，例如S＝0，X1＝0或S＝1，X1＝1时，双向光电耦合器U1的发射部不发光，使得双向光电耦合器U1的接收部关断，双向光电耦合器U1无信号输出，此时电源信号VDD作为驱动控制信号，经由第一电阻R1输出。综上所述，双向输入模块10能有效识别NPN或PNP型信号，使得驱动电路的输入信号兼容性更好，应用更广泛。

继续参见图2，在上述各实施方式的基础上，可选地，双向输入模块10还包括：第二电阻R2、第三电阻R3和第一电容C1，构成双向光电耦合器U1的输入输出保护电路，具备限流和滤波等作用，可以提高驱动电路的安全性和可靠性。具体地，第二电阻R2连接在双向光电耦合器U1的第一端和双向输入模块10的第一端之间；第一电容C1连接在双向光电耦合器U1的第一端和双向光电耦合器U1的第二端之间；第三电阻R3连接在双向光电耦合器U1的第四端和双向输入模块10的第四端之间。

继续参见图2，在一种实施方式中，可选地，驱动模块20包括：第一晶体管PQ1。第一晶体管PQ1的控制极与驱动模块20的控制端电连接，接入驱动控制信号；第一晶体管PQ1的第一极与驱动模块20的输入端电连接，接入电源信号VDD；第一晶体管PQ1的第二极与驱动模块20的输出端电连接，用于输出驱动信号。本实施例设置驱动模块20由晶体管构成，使得驱动模块20的结构简单，易于实现。

进一步地，第一晶体管可以选用PMOS管，尤其是大功率PMOS管。相比于现有技术中采用功率三极管的方案，PMOS管可以可靠实现大功率驱动控制，从而避免在大功率的场景下三极管由于发热量很大而容易损坏的问题。

进一步地，为了避免第一晶体管PQ1损坏，驱动模块20中还可包括：第一稳压二极管ZD1，连接在第一晶体管PQ1的第一极和第二极之间。这样，在PMOS管两端并联第一稳压二极管ZD1，可以消除负载关断时参数的反应电压，避免负载浪涌电压对PMOS管的损坏，从而保证驱动电路的可靠性，并延长驱动电路的使用寿命。

另外，驱动模块20中还可以包括第四电阻R4，连接在第一晶体管PQ1的控制极和驱动模块20的控制端之间，作为第一晶体管PQ1的栅极电阻。以及，驱动模块20中还可以包括第五电阻R5，连接在第一晶体管PQ1的第一极和驱动模块20的控制端之间。第五电阻R5可作为上拉电阻，在双向光电耦合器U1关断，双向输入模块10输出高电平的驱动控制信号时，辅助保证传输至第一晶体管PQ1控制极的信号为高电平，保证第一晶体管PQ1为关断状态，不输出驱动信号，从而保证驱动电路的可靠性。

上述驱动模块20构成高边驱动输出电路，能有效驱动感性负载，输出端采用大功率PMOS场效应管，驱动功率可达100W(24V/5A)，适用于大部分工业应用场景。

继续参见图2，在一种实施方式中，可选地，保护模块30包括：过流保护元件PF1和静电防护元件PD1。过流保护元件PF1的第一端与保护模块30的第一端电连接，过流保护元件PF1的第二端分别与保护模块30的第二端和静电防护元件PD1的第一端电连接，静电防护元件PD1的第二端接地。示例性地，过流保护元件PF1可以是保险丝，静电防护元件PD1可以是TVS管。

继续参见图2，在上述各实施方式的基础上，可选地，保护模块30还包括：第二稳压二极管ZD2。第二稳压二极管ZD2连接在保护模块30的第一端和过流保护元件PF1的第一端之间。第二稳压二极管ZD2可作为防反接器件，防止输出反接时外部电源信号或电流等倒灌入驱动电路，对驱动电路以及外部电路造成损坏。

示例性地，驱动电路还可以包括第二接口J2，作为驱动电路的输出接口。具体地，第二接口J2可包括：第一输出引脚51，与保护模块30的第二端电连接，接入驱动信号Y1，作为驱动电路的输出正端；以及第二输出引脚52，接地，作为驱动电路的输出负端。

综上所述，本实用新型实施例提供的驱动电路，基于双向光电耦合器U1和大功率PMOS场效应管(第一晶体管PQ1)构建驱动电路，具备以下优势：1、PMOS管消耗电压低(几乎不消耗电压)，驱动电流小于10mA，易于控制器驱动控制，电路兼容性好。2、使用大功率的PMOS输出，高边驱动，能驱动感性负载；开关频率最高可以达到5Khz，适用于绝大多数工业应用场景。3、输出带TVS管，可以起到静电防护的效果，且输出带过流保护，保护后端设备。4、输出防反接，保护后端设备。5、采用双向型光耦，能识别NPN或PNP型信号，信号兼容性更好，应用更广泛。6、输出电压取决于电源信号电压，驱动信号可控可变，PMOS管可以通过大电流，驱动功率可达100W(24V/5A)，适用场景丰富，适用于工业控制。该驱动电路可以有效驱动感性负载，如电磁炉，接触器，微型电机，智能电网、智能家居等。

本实用新型实施例还提供了一种驱动器，包括至少一条如本实用新型任意实施例所提供的驱动电路，具有相应的有益效果。当该驱动器集成有多条驱动电路时，可以同时满足不同设备或同一设备不同部分的驱动需求。示例性地，同一驱动器中不同的驱动电路可以分别接入不同的输入信号和电源信号，也可以部分或全部接入相同的输入信号和电源信号，具体可根据实际需求设置，此处不做限定。综上，本实用新型实施例可提供能够集成在板卡端的小型化、带隔离、大功率、多通道的驱动器，尽可能多的覆盖工控设备的驱动需求，减少针对不同设备分别设置驱动器的情况，简化驱动结构，并简化设备接线。

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

1.一种驱动电路，其特征在于，包括：双向输入模块、驱动模块和保护模块；

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述双向输入模块包括：双向光电耦合器和第一电阻；

3.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述双向输入模块还包括：第二电阻、第三电阻和第一电容；

4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动模块包括：第一晶体管；所述第一晶体管的控制极与所述驱动模块的控制端电连接，所述第一晶体管的第一极与所述驱动模块的输入端电连接，所述第一晶体管的第二极与所述驱动模块的输出端电连接。

5.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动模块还包括：第四电阻和第五电阻；

6.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动模块还包括：第一稳压二极管；所述第一稳压二极管连接在所述第一晶体管的第一极和第二极之间。

7.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述第一晶体管为PMOS管。

8.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述保护模块包括：过流保护元件和静电防护元件；

9.根据权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，所述保护模块还包括：第二稳压二极管；所述第二稳压二极管连接在所述保护模块的第一端和所述过流保护元件的第一端之间。

10.一种驱动器，其特征在于，包括：至少一条如权利要求1-9任一项所述的驱动电路。