TWI625909B - Drive device and its power supply reverse connection protection circuit - Google Patents

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Abstract

一種電源反接保護電路，適用於電連接於一高壓電源與一逆變器間，該高壓電源用以提供一直流電壓。極性偵測單元電連接該高壓電源以偵測該直流電壓，且根據該直流電壓的極性與該測試電壓，產生一大小相關於該直流電壓的極性的偵測電壓信號。判斷單元，電連接該極性偵測單元以接收該偵測電壓信號，並根據一預設值與該偵測電壓信號的大小的比較得到一判斷結果，且根據該判斷結果產生一切換於一導通準位及一不導通準位間的控制信號。繼電單元，電連接該高壓電源以接收該直流電壓，且電連接該判斷單元以接收該控制信號，且受該控制信號控制以決定是否輸出該直流電壓到該逆變器。

Description

驅動裝置及其電源反接保護電路
本發明是有關於一種驅動裝置，特別是指一種具電源反接保護功能的驅動裝置及其電源反接保護電路。
現有技術應用於驅動馬達中的逆變器的輸入電源為高電壓之直流電源，若因人為或其他因素導致接頭反接，則可能造成逆變器損壞，因此，如何判斷電源是否反接是未來的研究方向。
因此，本發明之目的，即在提供一種判斷出電源極性是否正確的驅動裝置。
於是，本發明驅動裝置包含一電源反接保護電路及一逆變器。
該電源反接保護電路包括一極性偵測單元、一判斷單元及一繼電單元。
該極性偵測單元電連接該高壓電源以偵測該直流電壓，且根據該直流電壓的極性與該測試電壓，產生一大小相關於該直流電壓的極性的偵測電壓信號。
該判斷單元電連接該極性偵測單元以接收該偵測電壓信號，並根據一預設值與該偵測電壓信號的大小的比較得到一判斷結果，且根據該判斷結果產生一切換於一導通準位及一不導通準位間的控制信號。
該繼電單元電連接該高壓電源以接收該直流電壓，且電連接該判斷單元以接收該控制信號，且受該控制信號控制以決定是否輸出該直流電壓。
該逆變器電連接該繼電單元與該馬達之間，且當接收到來自該繼電單元的該直流電壓時，用以驅動該馬達。
本發明之功效在於：具電源反接保護功能以避免逆變器燒毀。
1‧‧‧高壓電源
2‧‧‧電源反接保護電路
21‧‧‧極性偵測單元
i‧‧‧輸入端
R2‧‧‧第二電阻
R3‧‧‧第三電阻
R4‧‧‧第四電阻
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
C3‧‧‧第三電容
D‧‧‧二極體
22‧‧‧判斷單元
MCU‧‧‧微處理器
23‧‧‧繼電單元
24‧‧‧繼電驅動器
25‧‧‧繼電器
3‧‧‧逆變器
4‧‧‧馬達
5‧‧‧差分放大器
6‧‧‧運算放大器
Cdc‧‧‧直流電容
CTL‧‧‧控制信號
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明具電源反接保護功能的驅動裝置之一實施例的一電路圖； 圖2是該實施例的一信號量測圖；及圖3是該實施例的另一信號量測圖。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，本發明具電源反接保護功能的驅動裝置之一實施例，適用於電連接一高壓電源1，高壓電源1具有二個用以提供一直流電壓的接頭，並驅動一馬達4，且該驅動裝置包含一電源反接保護電路2、一逆變器3及一直流電容Cdc。
該電源反接保護電路2包括一極性偵測單元21、一繼電單元23及一判斷單元22。
極性偵測單元21電連接該高壓電源1以偵測該直流電壓，且根據該直流電壓的極性與該測試電壓，產生一大小相關於該直流電壓的極性的偵測電壓信號。該極性偵測單元21包括二個輸入端i、一個二極體D、一開關S、一第二電阻R2、一第一電容C1、一第三電阻R3、一第二電容C2、一第三電容C3及一差分放大器5。
二個輸入端i分別電連接該高壓電源1的二端。第二電阻具有一電連接該二輸入端的一相對應者的第一端及一第二端。開 關具有一電連接該第二電阻的第二端的第一端及一第二端，且受控制切換於導通與不導通間。第一電容具有一電連接該開關的第二端的第一端及一第二端。第二電容具有一電連接該該開關的第二端的第一端及一接收該第一電壓(在本實施例為接地GND，電壓準位是0)的第二端。第三電容具有接收該第一電壓的第一端，及一電連接該二輸入端的一相對應者的第二端。二極體具有一電連接該第一電容的第二端的陽極及一陰極。第三電阻具有電連接該二極體的陰極的第一端，及一接收一第一電壓的第二端。差分放大器5具有一電連接該第三電阻R3的第一端的非反相輸入端(+)、一接收該第一電壓的反相輸入端(-)，及一提供該偵測電壓信號的輸出端。
判斷單元22電連接該極性偵測單元21以接收該偵測電壓信號，並根據一預設值與該偵測電壓信號的大小的比較得到一判斷結果，且根據該判斷結果產生一切換於一導通準位及一不導通準位間的控制信號。該判斷單元22包括一比較器6及一微處理器MCU，該比較器6具有一接收該偵測電壓信號的非反相輸入端(+)、一接收一正比於該預設值的臨界電壓的反相輸入端(-)，及一提供一輸出的輸出端。微處理器MCU電連接該比較器6的輸出端以接收該比較器6的輸出，且根據該比較器6的輸出產生一控制信號，當該偵測電壓信號的大小於一預定時間區間內大於該臨界電壓 時，該控制信號處於該導通準位，反之，該控制信號處於該不導通準位。
繼電單元23電連接該高壓電源1以接收該直流電壓，且電連接該判斷單元22以接收該控制信號CTL，且受該控制信號CTL控制以決定是否輸出該直流電壓，該繼電單元23包括一繼電器25及一繼電驅動器24。
繼電器25電連接該高壓電源1與該逆變器3間，且受控制切換於導通與不導通間，當導通時，該繼電器25將來自該高壓電源的該直流電壓傳遞到該逆變器，當不導通時，該繼電器則不將來自該高壓電源的該直流電壓傳遞到該逆變器。繼電驅動器電連接該繼電器，且接收該控制信號，並根據該控制信號來控制該繼電器。
逆變器電連接該繼電單元與該馬達之間，且當接收到來自該繼電單元的該直流電壓時，用以驅動該馬達。
直流電容Cd具有一電連接該逆變器的第一端及一接地的第二端。
如圖2所示，為上述實施例的信號量測圖，當時間=10ms時，且高壓電源的直流電壓預設為+50V，二極體導通，第三電阻R3的跨壓逐漸拉升，而使偵測電壓信號於一預定時間(18ms~90ms)內超過該臨界電壓(本案預設臨界電壓=2V，但 不限於此)，比較器6的輸出轉為高電位，比較器6的輸出的一上升緣進而使微處理器MCU的輸出控制信號CTL為高準位(也就是本案定義的導通準位)，使繼電驅動器24控制該繼電器25切換為導通，使該直流電壓經由該繼電器25傳遞到該逆變器3。如圖3，當時間=10ms時，且高壓電源的直流電壓預設為-50V，二極體D不導通，第三電阻R3的跨壓維持在0V，而使該偵測電壓信號不超過該臨界電壓，使比較器6的輸出與控制信號CTL皆為低準位(也就是本案定義的不導通準位，0V)，使繼電驅動器24控制該繼電器25切換為不導通，使該直流電壓無法傳遞到該逆變器3。
綜上所述，上述實施例具有以下優點：
1.利用極性偵測單元21和判斷單元22，可判斷出電源極性是否正確，若電源極性不正確則禁止高壓電源供電給逆變器3，以避免逆變器3燒毀。
2.僅使用第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3即可達到差分放大器5和判斷單元22隔離於高壓電源的偵測效果，可滿足與高壓直流電源兩端絕緣要求。
3.極性偵測單元21和判斷單元22可獨立於繼電單元23和直流電容Cdc，由於繼電單元23在一般系統已具備，因此無需額外損耗元件，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (6)

  1. 一種具電源反接保護功能的驅動裝置，適用於電連接一提供一直流電壓的高壓電源，並驅動一馬達，且該驅動裝置包含：一電源反接保護電路，包括：一極性偵測單元，電連接該高壓電源以偵測該直流電壓，且根據該直流電壓的極性與該測試電壓，產生一大小相關於該直流電壓的極性的偵測電壓信號；一判斷單元，電連接該極性偵測單元以接收該偵測電壓信號，並根據一預設值與該偵測電壓信號的大小的比較得到一判斷結果，且根據該判斷結果產生一切換於一導通準位及一不導通準位間的控制信號，一繼電單元，電連接該高壓電源以接收該直流電壓，且電連接該判斷單元以接收該控制信號，且受該控制信號控制以決定是否輸出該直流電壓，一逆變器，電連接該繼電單元與該馬達之間，且當接收到來自該繼電單元的該直流電壓時，用以驅動該馬達；該極性偵測單元包括：二個輸入端，分別電連接該高壓電源的二端；一第二電阻，具有一電連接該二輸入端的一相對應者的第一端及一第二端；一開關，具有一電連接該第二電阻的第二端的第一端及一第二端，且受控制切換於導通與不導通間； 一第一電容，具有一電連接該開關的第二端的第一端及一第二端；一第二電容，具有一電連接該該開關的第二端的第一端及一接收該第一電壓的第二端；一第三電容，具有接收該第一電壓的第一端，及一電連接該二輸入端的一相對應者的第二端；一個二極體，具有一電連接該第一電容的第二端的陽極及一陰極；及一第三電阻，具有電連接該二極體的陰極的第一端，及一接收一第一電壓的第二端。
  2. 如請求項1所述的驅動裝置，其中，該極性偵測單元更包括：一差分放大器，具有一電連接該第三電阻的第一端的非反相輸入端、一接收該第一電壓的反相輸入端，及一提供該偵測電壓信號的輸出端。
  3. 如請求項1所述的驅動裝置，其中，該繼電單元包括：一繼電器，電連接該高壓電源與該逆變器間，且受控制切換於導通與不導通間，當導通時，該繼電器將來自該高壓電源的該直流電壓傳遞到該逆變器，當不導通時，該繼電器則不將來自該高壓電源的該直流電壓傳遞到該逆變器；及一繼電驅動器，電連接該繼電器，且接收該控制信號，並根據該控制信號來控制該繼電器。
  4. 一種電源反接保護電路，適用於電連接於一高壓電源與一逆變器間，該高壓電源用以提供一直流電壓，且該電源反接保護電路包含：一極性偵測單元，電連接該高壓電源以偵測該直流電壓，且根據該直流電壓的極性與該測試電壓，產生一大小相關於該直流電壓的極性的偵測電壓信號；一判斷單元，電連接該極性偵測單元以接收該偵測電壓信號，並根據一預設值與該偵測電壓信號的大小的比較得到一判斷結果，且根據該判斷結果產生一切換於一導通準位及一不導通準位間的控制信號；及一繼電單元，電連接該高壓電源以接收該直流電壓，且電連接該判斷單元以接收該控制信號，且受該控制信號控制以決定是否輸出該直流電壓到該逆變器；該極性偵測單元包括：二個輸入端，分別電連接該高壓電源的二端；一第二電阻，具有一電連接該二輸入端的一相對應者的第一端及一第二端；一開關，具有一電連接該第二電阻的第二端的第一端及一第二端，且受控制切換於導通與不導通間；一第一電容，具有一電連接該開關的第二端的第一端及一第二端；一第二電容，具有一電連接該該開關的第二端的第一端及一接收該第一電壓的第二端； 一第三電容，具有接收該第一電壓的第一端，及一電連接該二輸入端的一相對應者的第二端；一個二極體，具有一電連接該第一電容的第二端的陽極及一陰極；及一第三電阻，具有電連接該二極體的陰極的第一端，及一接收一第一電壓的第二端。
  5. 如請求項4所述的電源反接保護電路，其中，該極性偵測單元更包括：一差分放大器，具有一電連接該第三電阻的第二端的非反相輸入端、一接收該第一電壓的反相輸入端，及一提供該偵測電壓信號的輸出端。
  6. 如請求項4所述的電源反接保護電路，其中，該繼電單元包括：一繼電器，電連接該高壓電源與該逆變器間，且受控制切換於導通與不導通間，當導通時，該繼電器將來自該高壓電源的該直流電壓傳遞到該逆變器，當不導通時，該繼電器則不將來自該高壓電源的該直流電壓傳遞到該逆變器；及一繼電驅動器，電連接該繼電器，且接收該控制信號，並根據該控制信號來控制該繼電器。
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