CN206533299U - 功率驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种功率驱动电路，包括结构相同的上桥臂电路及下桥臂电路，上桥臂电路及下桥臂电路串行连接，且连接的中点为功率驱动电路的信号输出端，上桥臂电路和下桥臂电路均包括一PWM输入端及并联连接的多个MOS管，PWM输入端包括正、负极，每个MOS管的栅极与对应的PWM输入端的正极连接，每个MOS管的源极与对应的PWM输入端的负极连接，上桥臂电路上的每个MOS管的漏极通过一连接电路与下桥臂电路上的PWM输入端的负极连接，下桥臂电路上的每个MOS管的漏极与上桥臂电路上的PWM输入端的负极连接。本实用新型中的功率驱动电路，由于MOS管具有成本低、开关速度快、易并联、所需驱动功率低等优点，进而降低了功率驱动电路的整体成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种功率驱动电路。
背景技术
随着磁性材料、电力电子器件和数字处理器技术的不断进步，电机也得到了迅猛发展，电机是国民生产和人们日常生活中的重要动力来源，有着举足轻重的地位，电机通常都需要设置驱动电路，以完成电机的启动。
现有技术当中，目前使用的电机驱动电路，通常采用绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)或智能功率模块(Intelligent PowerModule，简称IPM)来作为功率器件，如电动汽车的电机驱动***，而IGBT和IPM的成本非常高，无形中会增大电机的设计成本，同时IGBT和IPM所需要的额定电压和额定电流值都非常高，从而使得IGBT和IPM所需要的驱动功率非常高，导致整个驱动电路的电能损坏非常高，不符合节能的设计理念。
实用新型内容
基于此，本实用新型的目的是提供一种成本低的功率驱动电路。
一种功率驱动电路，包括结构相同的上桥臂电路及下桥臂电路，所述上桥臂电路及所述下桥臂电路串行连接，且连接的中点为所述功率驱动电路的信号输出端，所述上桥臂电路和所述下桥臂电路均包括一PWM输入端及并联连接的多个MOS管，所述PWM输入端包括正、负极；
每个所述MOS管的栅极与对应的所述PWM输入端的正极电性连接，每个所述MOS管的源极与对应的所述PWM输入端的负极电性连接，所述上桥臂电路上的每个所述MOS管的漏极通过一连接电路与所述下桥臂电路上的所述PWM输入端的负极电性连接，所述下桥臂电路上的每个所述MOS管的漏极与所述上桥臂电路上的所述PWM输入端的负极电性连接。
上述功率驱动电路，由于采用所述MOS管作为功率器件，而MOS管的成本低，且远低于现有技术当中所提到的IGBT和IPM，从而使得所述功率驱动电路的具有成本低的优点，同时MOS管还具有开关速度快、易并联、所需驱动功率低等优点，能够降低所述功率驱动电路的设计难度及功率损耗，进一步地降低了所述功率驱动电路的设计成本。不仅如此，由于每个所述MOS管的栅极、源极对应与对应的正、负极连接，所述上桥臂电路上的每个所述MOS管的漏极通过所述连接电路与所述下桥臂电路上的负极连接，所述下桥臂电路上的每个所述MOS管的漏极与所述上桥臂电路的负极连接，使得每个所述MOS管的均流性好，承受大电流能力变强，其扩大功率使用并不存在很大的障碍，保证了功率电路的高可靠性。
进一步地，每个所述MOS管的栅极通过一限流电阻与对应的所述PWM输入端的正极电性连接。
进一步地，所述限流电阻的取值范围为5Ω～70Ω。
进一步地，所述上桥臂电路和所述下桥臂电路还分别包括至少一个滤波电容，每个所述滤波电容对应与一个所述限流电阻并联连接，且连接在对应的所述PWM输入端的正、负极之间，以构成一RC滤波电路。
进一步地，所述上桥臂电路和所述下桥臂电路上的所述MOS管的数量取值范围为7至12个。
进一步地，所述上桥臂电路和所述下桥臂电路桥臂还分别包括一TVS管，所述TVS管连接在对应的所述PWM输入端的正、负极之间。
进一步地，所述上桥臂电路和所述下桥臂电路桥臂还分别包括一分流电阻，每个所述分流电阻连接在对应的所述PWM输入端的正、负极之间。
进一步地，所述连接电路包括至少两个无感电容，所有的所述无感电容相互之间并列连接，每个所述无感电容的一端与所述上桥臂电路上的每个所述MOS管的漏极电性连接，另一端与所述下桥臂电路上的所述PWM输入端的负极电性连接。
进一步地，所述上桥臂电路上的每个所述MOS管的栅极相互电性连接后与对应的所述PWM输入端的正极电性连接，所述上桥臂电路上的每个所述MOS管的源极相互电性连接后与对应的所述PWM输入端的负极电性连接，所述上桥臂电路上的每个所述MOS管的漏极相互电性连接后与所述连接电路电性连接。
进一步地，所述下桥臂电路上的每个所述MOS管的栅极相互电性连接后与对应的所述PWM输入端的正极电性连接，所述下桥臂电路上的每个所述MOS管的源极相互电性连接后与对应的所述PWM输入端的负极电性连接，所述下桥臂电路上的每个所述MOS管的漏极相互电性连接后与所述上桥臂电路上的所述PWM输入端的负极电性连接。
附图说明
图1为本实用新型第一实施例中的功率驱动电路的电路结构示意图。
图2为图1中I处的放大示意图。
图3为本实用新型第二实施例中的功率驱动电路的电路结构示意图。
主要元件符号说明：
| 上桥臂电路 | 10 | 下桥臂电路 | 20 |
| 连接电路 | 30 | PWM输入端 | 11 |
| MOS管 | 12 | 正极 | 111 |
| 负极 | 112 | 无感电容 | 31 |
| 限流电阻 | 13 | 滤波电容 | 14 |
| TVS管 | 15 | 分流电阻 | 16 |
| 信号输出端 | 40 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图2，所示为本实用新型第一实施例中的功率驱动电路，包括上桥臂电路10、下桥臂电路20及连接电路30。
所述上桥臂电路10和所述下桥臂电路20的结构相同且串行连接，且连接的中点为所述功率驱动电路的信号输出端40，所述功率驱动电路可通过所述信号输出端40与电机电性连接，以驱动电机运作。所述上桥臂电路10和所述下桥臂电路20均包括一PWM(PulseWidth Modulation，也称脉冲宽度调制)输入端11及并联连接的多个MOS管12。所述PWM输入端11包括正极111及负极112，所述上桥臂电路10上的所有所述MOS管12相互并联连接在对应的正极111及负极112之间，即相互并联连接在所述上桥臂电路10上的所述PWM输入端11的正极111与负极112之间。所述下桥臂电路20上的所有所述MOS管12相互并联连接在对应的正极111及负极112之间，即相互并联连接在所述下桥臂电路20上的所述PWM输入端11的正极111与负极112之间。在本实施例当中，所述上桥臂电路10和所述下桥臂电路20上的所述MOS管12的数量均为7个，而在其它实施例当中，可以根据实际的电路需求布置其它数量的所述MOS管12，但所述上桥臂电路10和所述下桥臂电路20上的所述MOS管12的数量取值范围应为7至12个。
具体地，每个所述MOS管12的栅极与对应的所述PWM输入端11的正极111电性连接，每个所述MOS管12的源极与对应的所述PWM输入端11的负极112电性连接，即同一桥臂电路上的所述MOS管12的栅极、源极对应与自身桥臂电路上的正极111、负极112电性连接。所述上桥臂电路10上的每个所述MOS管12的漏极通过一所述连接电路30与所述下桥臂电路20上的所述PWM输入端11的负极112电性连接，所述下桥臂电路20上的每个所述MOS管12的漏极与所述上桥臂电路10上的所述PWM输入端11的负极112电性连接。
进一步地，所述上桥臂电路10上的每个所述MOS管12的栅极相互电性连接后与对应的所述PWM输入端11的正极111电性连接，即与自身桥臂电路上的正极111电性连接。所述上桥臂电路10上的每个所述MOS管12的源极相互电性连接后与对应的所述PWM输入端11的负极112电性连接，即与自身桥臂电路上的负极112电性连接。所述上桥臂电路10上的每个所述MOS管12的漏极相互电性连接后与所述连接电路30电性连接。同样的，所述下桥臂电路20上的每个所述MOS管12的栅极相互电性连接后与对应的所述PWM输入端11的正极111电性连接，即与自身桥臂电路上的正极111电性连接。所述下桥臂电路20上的每个所述MOS管12的源极相互电性连接后与对应的所述PWM输入端11的负极112电性连接，即与自身桥臂电路上的负极112电性连接。所述下桥臂电路20上的每个所述MOS管12的漏极相互电性连接后与所述上桥臂电路10上的所述PWM输入端11的负极112电性连接。
所述连接电路30包括至少两个无感电容31，所有的所述无感电容31相互之间并列连接，每个所述无感电容31的一端与所述上桥臂电路10上的每个所述MOS管12的漏极电性连接，另一端与所述下桥臂电路20上的所述PWM输入端11的负极112电性连接。通过设置的所述无感电容31，能够去除电压尖峰，确保所述功率驱动电路的稳定。在本实施例当中，所述连接电路30包括两个所述无感电容31，而在其它实施例当中，可以根据实际的电路需求布置其它数量的所述无感电容31。
综上，本实用新型上述实施例当中的功率驱动电路，由于采用MOS管作为功率器件，而MOS管的成本低，且远低于现有技术当中所提到的IGBT和IPM，从而使得所述功率驱动电路的具有成本低的优点，同时MOS管还具有开关速度快、易并联、所需驱动功率低等优点，能够降低所述功率驱动电路的设计难度及功率损耗，进一步地降低了所述功率驱动电路的设计成本。不仅如此，由于每个所述MOS管12的栅极、源极对应与对应的正、负极连接，所述上桥臂电路10上的每个所述MOS管12的漏极通过所述连接电路30与所述下桥臂电路20上的负极112连接，所述下桥臂电路20上的每个所述MOS管12的漏极与所述上桥臂电路10的负极112连接，使得每个所述MOS管12的均流性好，承受大电流能力变强，其扩大功率使用并不存在很大的障碍，保证了功率电路的高可靠性。
需要指出得是，所述功率驱动电路为单相功率驱动电路，可作为单相控制电器(如单相异步电机)的驱动电路，而当被驱动电器为多相控制电器时，可以采用对应数量的所述功率驱动电路，以驱动该被驱动电器，而所有的所述功率驱动电路可以单独分离设置或者相互之间并联连接设置。例如，当被驱动电器为三相异步电机时，可以采用三个所述功率驱动电路来驱动三相异步电机，即分别将三个所述功率驱动电路的所述信号输出端40对应连接在三相异步电机的三个输入端上，而三个所述功率驱动电路可以单独分离设置，同时也可以相互之间并联连接设置，以构成一三相逆变桥驱动电路。
请参阅图3，所示为本实用新型第二实施例中的功率驱动电路，本实施例当中的功率驱动电路与第一实施例当中的功率驱动电路大抵相同，本实施例当中的功率驱动电路在第一实施例的基础上，包括以下不同之处：
每个所述MOS管12的栅极通过一限流电阻13与对应的所述PWM输入端11的正极111电性连接，所述限流电阻13的取值范围为5Ω～70Ω，通过设置的所述限流电阻13，使得所述MOS管12并联后，提高了均流的效果，所述限流电阻13的阻值可根据所述MOS管12的栅极电流范围和所述MOS管12的驱动信号电压计算得到。
所述上桥臂电路10和所述下桥臂电路20还分别包括至少一个滤波电容14，每个所述滤波电容14对应与一个所述限流电阻13并联连接，且连接在对应的所述PWM输入端11的正极111和负极112之间，以构成一RC滤波电路，以实现对电压信号进行调节，防止出现过压等故障现象。可以理解的，每个桥臂电路上的所述滤波电容14的数量不得超过自身桥臂电路上的所述限流电阻13的数量。在本实施例当中，所述上桥臂电路10和所述下桥臂电路20分别包括两个所述滤波电容14。
所述上桥臂电路10和所述下桥臂电路20还分别包括一TVS(TRANSIENT VOLTAGESUPPRESSOR，也称瞬变电压抑制二极管)管15，所述TVS管15连接在对应的所述PWM输入端11的正极111和负极112之间。所述TVS管15为双向瞬变抑制二极管，能够使所述MOS管12的栅极驱动电压稳定在18V以下，以防止所述MOS管12因受瞬态高能量的冲击而损坏。
所述上桥臂电路10和所述下桥臂电路20还分别包括一分流电阻16，每个所述分流电阻16连接在对应的所述PWM输入端11的正极111和负极112之间。可以理解的，通过调节所述分流电阻16的阻值，可以调节流向所述MOS管12的电流，能够起到限流的作用。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种功率驱动电路，包括结构相同的上桥臂电路及下桥臂电路，其特征在于：所述上桥臂电路及所述下桥臂电路串行连接，且连接的中点为所述功率驱动电路的信号输出端，所述上桥臂电路和所述下桥臂电路均包括一PWM输入端及并联连接的多个MOS管，所述PWM输入端包括正、负极；
每个所述MOS管的栅极与对应的所述PWM输入端的正极电性连接，每个所述MOS管的源极与对应的所述PWM输入端的负极电性连接，所述上桥臂电路上的每个所述MOS管的漏极通过一连接电路与所述下桥臂电路上的所述PWM输入端的负极电性连接，所述下桥臂电路上的每个所述MOS管的漏极与所述上桥臂电路上的所述PWM输入端的负极电性连接。
2.根据权利要求1所述的功率驱动电路，其特征在于，每个所述MOS管的栅极通过一限流电阻与对应的所述PWM输入端的正极电性连接。
3.根据权利要求2所述的功率驱动电路，其特征在于，所述限流电阻的取值范围为5Ω～70Ω。
4.根据权利要求2所述的功率驱动电路，其特征在于，所述上桥臂电路和所述下桥臂电路还分别包括至少一个滤波电容，每个所述滤波电容对应与一个所述限流电阻并联连接，且连接在对应的所述PWM输入端的正、负极之间，以构成一RC滤波电路。
5.根据权利要求1所述的功率驱动电路，其特征在于，所述上桥臂电路和所述下桥臂电路上的所述MOS管的数量取值范围为7至12个。
6.根据权利要求1所述的功率驱动电路，其特征在于，所述上桥臂电路和所述下桥臂电路桥臂还分别包括一TVS管，所述TVS管连接在对应的所述PWM输入端的正、负极之间。
7.根据权利要求1所述的功率驱动电路，其特征在于，所述上桥臂电路和所述下桥臂电路桥臂还分别包括一分流电阻，每个所述分流电阻连接在对应的所述PWM输入端的正、负极之间。
8.根据权利要求1所述的功率驱动电路，其特征在于，所述连接电路包括至少两个无感电容，所有的所述无感电容相互之间并列连接，每个所述无感电容的一端与所述上桥臂电路上的每个所述MOS管的漏极电性连接，另一端与所述下桥臂电路上的所述PWM输入端的负极电性连接。
9.根据权利要求1所述的功率驱动电路，其特征在于，所述上桥臂电路上的每个所述MOS管的栅极相互电性连接后与对应的所述PWM输入端的正极电性连接，所述上桥臂电路上的每个所述MOS管的源极相互电性连接后与对应的所述PWM输入端的负极电性连接，所述上桥臂电路上的每个所述MOS管的漏极相互电性连接后与所述连接电路电性连接。
10.根据权利要求1所述的功率驱动电路，其特征在于，所述下桥臂电路上的每个所述MOS管的栅极相互电性连接后与对应的所述PWM输入端的正极电性连接，所述下桥臂电路上的每个所述MOS管的源极相互电性连接后与对应的所述PWM输入端的负极电性连接，所述下桥臂电路上的每个所述MOS管的漏极相互电性连接后与所述上桥臂电路上的所述PWM输入端的负极电性连接。
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