CN101477328B - 闸极驱动信号控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种闸极驱动信号控制装置，其包含：微处理器；闸极控制集成电路，与微处理器连接并将微处理器的闸极驱动信号送至闸极驱动光耦合器；晶体管开关，电连接于电源及该光耦合器的发光二极管阳极；隔离式多功能输入单元，其输出端电连接到微处理器，而同时利用硬件致能跳接器连接闸极控制集成电路。该晶体管开关可关闭闸极驱动光耦合器；此外当硬件致能跳接器断路时，隔离式多功能输入单元具备关闭闸极控制集成电路的功能。当使用者无安全考虑时，装上硬件致能跳接器使闸极控制集成电路持续呈现致能状态，不受隔离式多功能输入单元的逻辑状态变化影响。此时隔离式多功能输入单元接收外界输入信号送至微处理器输入端口，而提高其端子利用率。
Description
技术领域
本发明有关一种闸极驱动信号控制装置。
背景技术
随着工业技术的进步及对于生活质量的要求，工业及设备安全也逐渐为人们所重视。例如功能水平(PL，Performance Levels)和安全完整性水平(SIL，Safety Integrity Levels)为两个常见的工业标准，且都涉及到了安全相关的电子控制***。尽管此两个标准通过不同的方法实施，但都给用户选择最合适其使用情况提供方案。PL标准与安全控制***类别相关，最早出现在90年代，是欧洲标准EN954-1的一部分，支持欧盟(EU，European Union)机械指令(MachineryDirective)。
若考虑到一个机器或其控制***中，各种故障情况都会出现，这样就产生了各种分类，一般可命名为Category B、1、2、3和4；借此可对控制***内安全相关的部分进行分类，表现对故障的耐受程度，以及在故障条件下的性能。依据Category 3的标准，主要通过冗余或是双通道技术，进一步加强安全性。因此在某个故障发生时，不会破坏网络的完整性；且在可能的情况下，故障能被检测出来。例如罗克韦尔自动化提供安全断开“Safe-Off”功能，即可透过冗余方式提供双重保护。
图1为公知闸极驱动信号控制装置10的方框图，该闸极驱动信号控制装置10主要包含微处理器100、第一闸极控制集成电路120、及第二闸极控制集成电路140；其中该微处理器100、该第一闸极控制集成电路120、及该第二闸极控制集成电路140分别串接在一起，以传递闸极驱动信号。该闸极驱动信号更借由闸极驱动光耦合器160而控制功率单元(未标号)的闸极(图中未标出)，其中该功率单元可为绝缘栅双极晶体管(IGBT)变频器。
再者该第一闸极控制集成电路120的输入端连接到隔离式多功能输入单元180，以接收外界输入信号；且该隔离式多功能输入单元180的输入端连接到外部的硬件致能跳接器(enable jumper)182，以接收外部致能信号。该第二闸极控制集成电路140连接到外部选购的安全检测继电器(safe relay)150，以接收来自继电器的控制信号。该微处理器100接收四个控制信号SA，SB，SC，SD，其中控制信号SA用以检测安全检测继电器150是否置入***、控制信号SB用以检测安全检测继电器150是否工作正常、控制信号SC用以检测第一闸极控制集成电路120功能是否正常、控制信号SD用以检测第二闸极控制集成电路140功能是否正常。因此借由上述的外部的硬件致能跳接器182及安全检测继电器150，使用者可以依据需求切断闸极驱动信号，以达成避免单一线路故障的保护。
然而在上述的公知闸极驱动信号控制装置10中，由于需要两个闸极控制集成电路，会使成本上升，且占用较大的印刷电路板面积。再者，由于提供双检测回路，旧有线路上需提供专用的外部输入端子来致能其中的第一闸极控制集成电路120，这样会占用一个输入端。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种简化电路布局且可以提高输入端了使用率的闸极驱动信号控制装置。
为达成上述目的，本发明提供一种闸极驱动信号控制装置，通过闸极驱动光耦合器以控制功率单元的闸极，该闸极驱动信号控制装置包含：微处理器；闸极控制集成电路，与该微处理器连接，并将该微处理器的闸极驱动信号送至该与该闸极控制集成电路电连接的闸极驱动光耦合器；晶体管开关，电连接于电源及该闸极驱动光耦合器的发光二极管阳极；该晶体管开关与闸极驱动光耦合器相连接，可以受第二控制信号的控制而关闭该闸极驱动光耦合器；隔离式多功能输入单元，其输出电连接到该微处理器，而同时利用所述隔离式多功能输入单元与所述闸极控制集成电路间电连接的硬件致能跳接器连接到该闸极控制集成电路。该隔离式多功能输入单元的输入端可以选择性地控制闸极控制集成电路，或利用硬件致能跳接器关断隔离式多功能输入单元与闸极控制集成电路的控制关联性；其中该硬件致能跳接器装置连接到闸极控制集成电路上时，该隔离式多功能输入单元可以提供对于该微处理器的输入功能，且不影响闸极控制集成电路的正常动作。
采用本发明技术方案，该晶体管开关可以受第二控制信号的控制而关闭闸极驱动光耦合器的驱动电源，而达到关闭闸极驱动信号输出的功能；此外当硬件致能跳接器断路时，该隔离式多功能输入单元除了可以提供对于该微处理器的数字多功能输入功能之外，同时具备将闸极控制集成电路关闭的功能，以达到紧急关闭闸极输出的安全要求。当使用者无安全考虑时，可以硬件致能跳接器装置上去使该闸极控制集成电路持续呈现致能的状态，不受多功能输入单元的逻辑状态变化影响。此时该隔离式多功能输入单元接收外界的输入信号会送至微处理器的输入端口，且不影响闸极控制集成电路的正常功能，如此可以提高该隔离式多功能输入单元端子的利用率。
附图说明
图1为公知闸极驱动信号控制装置的方框图；
图2为本发明闸极驱动信号控制装置的方框图。
附图标记说明
闸极驱动信号控制装置10 微处理器100
第一闸极控制集成电路120 第二闸极控制集成电路140
安全检测继电器150 闸极驱动光耦合器160
隔离式多功能输入单180 硬件致能跳接器182
闸极驱动信号控制装置20 微处理器200
闸极控制集成电路220 安全检测继电器250
闸极驱动光耦合器电路260 晶体管开关290
隔离式多功能输入单元280 硬件致能跳接器282
输入端口202
具体实施方式
参见图2，为本发明闸极驱动信号控制装置20的方框图，该闸极驱动信号控制装置20主要包含微处理器200、闸极控制集成电路220与该微处理器200串接，闸极驱动光耦合器电路260接收该闸极控制集成电路220的闸极驱动信号，晶体管开关290电连接到该闸极驱动光耦合器电路260中的发光二极管阳极，且另一端电连接到电源部分(+5VDC)及安全检测继电器250的输出端。
再者，该闸极驱动信号控制装置20包含隔离式多功能输入单元280，其输出端连接到微处理器200的一端；以及该隔离式多功能输入单元280与所述闸极控制集成电路220间电连接的硬件致能跳接器282，其功能在于使该闸极控制集成电路220持续呈现致能状态。
再者，该闸极驱动信号控制装置20尚且包含外部选购的安全检测继电器(safe relay)250，该安全检测继电器250的输入端可以接收使用者的输入信号(第二控制信号)而选择性地切断该晶体管开关290。
该微处理器200接收四个控制信号SA，SB，SC，SD，其中第三控制信号SA用以检测安全检测继电器250是否置入***、第四控制信号SB用以检测安全检测继电器250是否工作正常、第五控制信号SC用以检测闸极控制集成电路220功能是否正常、第六控制信号SD用以检测晶体管开关290功能是否正常。
该隔离式多功能输入单元280的输入端可以选择性地控制闸极控制集成电路220，或利用硬件致能跳接器282关断隔离式多功能输入单元280与闸极控制集成电路220的控制关联性；具体参见图2所示，当硬件致能跳接器282断路使闸极控制集成电路220的动作受控于隔离式多功能输入单元280的逻辑状态之时，该隔离式多功能输入单元280可直接电连接该闸极控制集成电路220，该隔离式多功能输入单元280可以接收使用者的停机输入(第一控制信号)，而使闸极控制集成电路220不送出闸极驱动信号，以使功率单元停止工作。再者，当硬件致能跳接器282连接到闸极控制集成电路220，使该隔离式多功能输入单元280的逻辑输入状态不影响该闸极控制集成电路220之时，该隔离式多功能输入单元280可以将输入信号提供给微处理器200的输入端口202，因此可以提供额外的输入功能。更具体而言，当使用者无须双重的安全考虑时，可以操作硬件致能跳接器282，使该隔离式多功能输入单元280与该闸极控制集成电路220的致能控制信号无关，此时该隔离式多功能输入单元280接收外界的输入信号会送至微处理器200的输入端口202，且不影响原闸极控制集成电路220的输出驱动信号功能，以提高该隔离式多功能输入单元280端子的利用率。
再者参见上述说明，由于依据本发明的闸极驱动信号控制装置20使用晶体管开关290以取代另一个闸极控制集成电路，可以简化电路布局。该晶体管开关290可以受安全检测继电器250控制而关闭该闸极驱动光耦合器电路260，使该闸极控制信号失效(disable)，提供保护作用。再者，使用者也可以借由操作硬件致能跳接器282断路，使该隔离式多功能输入单元280可接收另一个停机信号而控制该闸极控制集成电路220，进而提供双重的保护。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种闸极驱动信号控制装置，通过闸极驱动光耦合器以控制功率单元的闸极，其特征在于，该闸极驱动信号控制装置包含：
微处理器；
闸极控制集成电路，与该微处理器电连接，并将该微处理器的闸极驱动信号送至与该闸极控制集成电路电连接的闸极驱动光耦合器；
晶体管开关，电连接于电源以及该闸极驱动光耦合器的发光二极管阳极；该晶体管开关与闸极驱动光耦合器相连接，可以受第二控制信号的控制而关闭该闸极驱动光耦合器；
隔离式多功能输入单元，其输出端电连接到该微处理器，而同时利用所述隔离式多功能输入单元与所述闸极控制集成电路间电连接的硬件致能跳接器而电连接到该闸极控制集成电路，该隔离式多功能输入单元的输入端可以选择性地控制闸极控制集成电路，或利用硬件致能跳接器关断隔离式多功能输入单元与闸极控制集成电路的控制关联性；
其中该硬件致能跳接器装置连接到闸极控制集成电路上时，该隔离式多功能输入单元可以提供对于该微处理器的输入功能，且不影响闸极控制集成电路的正常动作。
2.如权利要求1所述的闸极驱动信号控制装置，其特征在于，所述硬件致能跳接器断路时，该隔离式多功能输入单元可以提供接收该第一控制信号，以控制该闸极控制集成电路使闸极驱动信号失效。
3.如权利要求1所述的闸极驱动信号控制装置，其特征在于，所述第二控制信号通过安全检测继电器输入。
4.如权利要求3所述的闸极驱动信号控制装置，其特征在于，所述微处理器接收第三控制信号以检测该安全检测继电器是否置入***。
5.如权利要求3所述的闸极驱动信号控制装置，其特征在于，所述微处理器接收第四控制信号以检测该安全检测继电器是否工作正常。
6.如权利要求1所述的闸极驱动信号控制装置，其特征在于，所述微处理器接收第五控制信号以检测该闸极控制集成电路功能是否正常。
7.如权利要求1所述的闸极驱动信号控制装置，其特征在于，所述微处理器可以接收第六控制信号以检测该晶体管开关功能是否正常。
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| US4246526A (en) * | 1978-10-18 | 1981-01-20 | Lucas Industries Limited | Control circuit for a motor driven automatic valve |
| WO2004081681A1 (de) * | 2003-03-11 | 2004-09-23 | Sommer Antriebs- Und Funktechnik Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum steuern eines torantriebes |
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