CN102868292B - 一种防桥臂直通的驱动互锁电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及桥臂驱动电路技术领域，特别是指一种防桥臂直通的驱动互锁电路。包括A桥输出电路、B桥输出电路互锁信号控制电路，所述互锁信号控制电路在B桥控制信号PWM_B有效时封锁A桥输出电路，所述互锁信号控制电路在A桥控制信号PWM_A有效时封锁B桥输出电路，因此在两个死区之间，当其中一个开关管的控制信号为有效时，互锁信号控制电路输出封锁信号封锁另一个开关管的输出电路，使该输出电路输出无效，该输出电路控制的开关管无法导通，因此在该两个死区之间始终至多有一个开关管导通，杜绝了两个开关管同时导通导致桥臂直通进而损坏开关管的问题。

Description

一种防桥臂直通的驱动互锁电路
技术领域
本发明涉及桥臂驱动电路技术领域，特别涉及一种防桥臂直通的驱动互锁电路。
背景技术
在如今广泛应用的电力电子技术中，许多被广泛应用的电路拓扑如半桥、全桥、推挽等架构，一旦出现上下桥臂开关管直通的现象，就会导致此桥臂短路，形成很大的短路电流，造成开关管炸毁。而近年来，由于嵌入式技术的发展，在越来越多的应用中，桥臂开关管的PWM驱动控制信号都是由DSP/MCU等发出。而DSP/MCU可能会因工作电源的不稳定等因素，导致程序运行错误误发错误的控制信号；或者从DSP到开关管驱动电路之间的长距离走线受到机器内部其他信号干扰；从而引起上下桥臂开关管直通。
为了避免错误的驱动信号导致上下桥臂开关直通，在靠近开关管驱动电路的位置加入控制信号的封锁电路就显得非常重要了。
驱动的干扰通常有两种：一种是上桥臂或下桥臂开关管已处于开通状态时，另一桥臂的驱动控制信号被干扰而使得该桥臂开关管也导通，导致上下桥臂直通；另一种是上下桥臂互相干扰或受同一干扰源干扰而使得上下桥臂开关管同时从关断状态向导通状态转换。目前的一些互锁保护电路通常只针对其中一部份情况可以有效保护，还不够完善。
如专利文献CN102035192A公开了一种不间断电源控制信号互锁保护电路,包括PWM信号检波电路、互锁信号判断电路和PWM驱动信号封锁电路、故障信号消失自恢复电路;该发明对IGBT上下桥臂控制信号的是否互锁进行监测,因某种因素导致控制信号错误,出现上下桥臂存在共同导通的逻辑时,立即封锁驱动信号,防止IGBT出现上下直通。但是该发明无法保证在电路产生封锁信号时，驱动信号未被传送至输出端，在面对第一种干扰情况时，即一个桥臂已经开通时，另一个桥臂的驱动受到干扰，此时驱动互锁的信号显然不能及时封锁上下桥臂的驱动，造成上下桥直通。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种能够有效防止同一桥臂上下桥直通的现象的防桥臂直通的驱动封锁电路。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供了一种防桥臂直通的驱动互锁电路，包括A桥输出电路和B桥输出电路，所述A桥输出电路的输出端向外输出A桥驱动信号OUT_A，所述B桥输出电路的输出端向外输出B桥驱动信号OUT_B，所述A桥输出电路的控制信号输入端Delay_A耦合A桥控制信号PWM_A，所述B桥输出电路的控制信号输入端Delay_B耦合B桥控制信号PWM_B，还包括和互锁信号控制电路，所述互锁信号控制电路在B桥控制信号PWM_B有效时封锁A桥输出电路直至A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B均无效，所述互锁信号控制电路在A桥控制信号PWM_A有效时封锁B桥输出电路直至A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B均无效。
其中，所述A桥输出电路的控制信号输入端Delay_A与A桥控制信号PWM_A之间连接有A桥延时电路，所述B桥输出电路的控制信号输入端Delay_B与B桥控制信号PWM_B之间连接有B桥延时电路。
其中，所述互锁信号控制电路包括A桥封锁电路、B桥封锁电路和复位电路，所述A桥封锁电路的输出端向A桥输出电路输出封锁信号，所述B桥封锁电路的输出端向B桥输出电路输出封锁信号，所述A桥封锁电路的一个输入端耦合B桥控制信号PWM_B，另一个输入端耦合复位电路输出的复位信号，所述B桥封锁电路的一个输入端耦A桥控制信号PWM_A，另一个输入端耦合复位电路输出的复位信号，所述复位电路输同时耦合A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B，所述复位电路输出端Reset仅当A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B均无效时输出有效的复位信号用以解除封锁。
其中，所述A桥输出电路的控制信号输入端Delay_A与A桥控制信号PWM_A之间连接有A桥延时电路，所述B桥输出电路的控制信号输入端Delay_B与B桥控制信号PWM_B之间连接有B桥延时电路，所述复位电路为延时复位电路，其延时时间长于A桥延时电路的延时时间以及B桥延时电路的延时时间。
其中，所述A桥封锁电路当B桥控制信号PWM_B有效时不接受复位，所述B桥封锁电路当A桥控制信号PWM_A有效时不接受复位。
本发明的有益效果：本发明提供一种防桥臂直通的驱动互锁电路，在两个死区（即A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B均无效）之间，当其中一个开关管的控制信号为有效时，互锁信号控制电路输出封锁信号封锁另一个开关管的输出电路，使该输出电路输出无效，该输出电路控制的开关管无法导通，因此在该两个死区之间始终至多有一个开关管导通，杜绝了两个开关管同时导通导致桥臂直通进而损坏开关管的问题。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明一种防桥臂直通的驱动互锁电路的实施例的结构示意图。
图2为本发明一种防桥臂直通的驱动互锁电路的实施例的互锁信号控制电路的结构示意图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
本发明一种防桥臂直通的驱动互锁电路的具体实施方式之一，如图1所示，包括：A桥输出电路1和B桥输出电路2，所述A桥输出电路1的输出端向外输出A桥驱动信号OUT_A，所述B桥输出电路2的输出端向外输出B桥驱动信号OUT_B，所述A桥输出电路1的控制信号输入端Delay_A耦合A桥控制信号PWM_A，所述B桥输出电路2的控制信号输入端Delay_B耦合B桥控制信号PWM_B，还包括和互锁信号控制电路3，所述互锁信号控制电路3包括A桥输出端和B桥输出端，所述A桥输出端的输出信号与A桥输出电路1的互锁信号输入端Protect_A连接，所述B桥输出端的输出信号与B桥输出电路2的互锁信号输入端Protect_B连接。
所述互锁信号控制电路3在B桥控制信号PWM_B有效时向互锁信号输入端Protect_A输出一个有效的封锁信号直至A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B均无效，该封锁信号封锁A桥输出电路1，此时无论A桥控制信号PWM_A是否有效，A桥输出电路1输出的A桥驱动信号OUT_A都无效，即A桥的开关管不导通。A桥输出电路1输入输出表如下：
所述互锁信号控制电路3在A桥控制信号PWM_A有效时向互锁信号输入端Protect_B输出一个有效的封锁信号直至A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B均无效，该封锁信号封锁B桥输出电路2，此时无论B桥控制信号PWM_B是否有效，A桥输出电路1输出的A桥驱动信号OUT_B无效，即B桥的开关管不导通。B桥输出电路2输入输出表如下：
因此，在两个死区（即A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B均无效）之间，当其中一个开关管的控制信号为有效时，互锁信号控制电路3输出封锁信号封锁另一个开关管的输出电路，使该输出电路输出无效，该输出电路控制的开关管无法导通，因此在该两个死区之间始终至多有一个开关管导通，杜绝了两个开关管同时导通导致桥臂直通进而损坏开关管的问题。
其中，所述A桥输出电路1的控制信号输入端Delay_A与A桥控制信号PWM_A之间连接有A桥延时电路4，所述B桥输出电路2的控制信号输入端Delay_B与B桥控制信号PWM_B之间连接有B桥延时电路5。因此A桥控制信号PWM_A至A桥输出电路1的控制信号输入端Delay_A延后于互锁信号控制电路3输出的封锁信号至A桥输出电路1的互锁信号输入端Protect_A，B桥控制信号PWM_B至B桥输出电路2的控制信号输入端Delay_B延后于互锁信号控制电路3输出的封锁信号至B桥输出电路2的互锁信号输入端Protect_B，这确保了封锁信号的优先使能，防止了可能由于封锁信号的生成和传输时间较长导致未能及时封锁输出电路时控制信号已经到达并使开关管导通进而产生直通的意外。提高了本电路的可靠性。
如图2所述，所述互锁信号控制电路3包括A桥封锁电路32、B桥封锁电路33和延时复位电路31，所述A桥封锁电路32的输出端向A桥输出电路1输出封锁信号，所述B桥封锁电路33的输出端向B桥输出电路2输出封锁信号，所述A桥封锁电路32的一个输入端耦合B桥控制信号PWM_B，另一个输入端耦合延时复位电路31输出的复位信号，所述B桥封锁电路33的一个输入端耦A桥控制信号PWM_A，另一个输入端耦合延时复位电路31输出的复位信号，所述延时复位电路31输同时耦合A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B，所述延时复位电路31输出端Reset仅当A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B均无效时输出有效的复位信号用以解除封锁。
所述A桥输出电路1的控制信号输入端Delay_A与A桥控制信号PWM_A之间连接有A桥延时电路4，所述B桥输出电路2的控制信号输入端Delay_B与B桥控制信号PWM_B之间连接有B桥延时电路5，所述延时复位电路31的延时时间长于A桥延时电路4的延时时间以及B桥延时电路5的延时时间。
所述A桥封锁电路32当B桥控制信号PWM_B有效时不接受复位，所述B桥封锁电路33当A桥控制信号PWM_A有效时不接受复位。
对于延时复位电路31，当A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B均无效（即死区）时输出端Reset输出一个有效的信号，即一复位信号。
对于A桥封锁电路32，当B桥控制信号PWM_B有效时其输出一个有效的封锁信号给A桥输出电路1直到有复位信号输入，A桥封锁电路32的输入输出表如下：
对于B桥封锁电路33，当A桥控制信号PWM_A有效时其输出一个有效的封锁信号给B桥输出电路2直到有复位信号输入，B桥封锁电路33的输入输出表如下：
综上，由延时复位电路31、A桥封锁电路32和B桥封锁电路33构成的互锁信号控制电路3能够有效地对A桥输出电路1和B桥输出电路2进行封锁，同时在A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B均无效时（即死区）产生复位信号解除二者封锁。
同时，延时复位电路31延时时间大于A桥延时电路4的延时时间和B桥延时电路5的延时时间，避免由于复位信号过快产生使封锁信号提前无效，导致A桥输出电路1可能产生有效的驱动从而使开关管导通进而产生直通的危险。进一步的，A桥封锁电路32和B桥封锁电路33在控制信号有效时不接受复位信号，进一步避免复位信号过快或者出错是同时解除A桥封锁电路32和B桥封锁电路33的封锁导致直通危险。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (2)

1.一种防桥臂直通的驱动互锁电路，包括A桥输出电路（1）和B桥输出电路（2），所述A桥输出电路（1）的输出端向外输出A桥驱动信号OUT_A，所述B桥输出电路（2）的输出端向外输出B桥驱动信号OUT_B，所述A桥输出电路（1）的控制信号输入端Delay_A耦合A桥控制信号PWM_A，所述B桥输出电路（2）的控制信号输入端Delay_B耦合B桥控制信号PWM_B，其特征在于：还包括互锁信号控制电路（3），所述互锁信号控制电路（3）在B桥控制信号PWM_B有效时封锁A桥输出电路（1）直至A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B均无效，所述互锁信号控制电路（3）在A桥控制信号PWM_A有效时封锁B桥输出电路（2）直至A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B均无效，所述互锁信号控制电路（3）包括复位电路，所述复位电路同时耦合A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B，所述复位电路输出端Reset仅当A桥控制信号PWM_A和B桥控制信号PWM_B均无效时输出有效的复位信号用以解除封锁。
2.根据权利要求1所述的一种防桥臂直通的驱动互锁电路，其特征在于：所述A桥输出电路（1）的控制信号输入端Delay_A与A桥控制信号PWM_A之间连接有A桥延时电路（4），所述B桥输出电路（2）的控制信号输入端Delay_B与B桥控制信号PWM_B之间连接有B桥延时电路（5）。
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