一種具有保護(hù)功能的直流無刷電機(jī)自舉式驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種具有保護(hù)功能的直流無刷電機(jī)自舉式驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)現(xiàn)有的自舉型MOSFET驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行改進(jìn)，在自舉電容的兩端并聯(lián)一個(gè)TVS管，作為吸收電路，對(duì)自舉電容過充電時(shí)的多余電荷進(jìn)行泄放。其中在保護(hù)電路中還串聯(lián)了一個(gè)限流電阻，保護(hù)吸收電路的安全。這種方法利用TVS管的快速導(dǎo)通特性以及陡峭的伏安特性來實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的保護(hù)功能。這種方法杜絕了絕大多數(shù)的閉鎖情況，增加了驅(qū)動(dòng)電路的安全性，從而提高了產(chǎn)品的可靠性。
【專利說明】
一種具有保護(hù)功能的直流無刷電機(jī)自舉式驅(qū)動(dòng)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種具有保護(hù)功能的直流無刷電機(jī)自舉式驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]自舉式驅(qū)動(dòng)電路是直流無刷電機(jī)的重要部件，如圖1所示，當(dāng)Vs降低到IC電源電壓Vdd或下拉至地時(shí)(低端開關(guān)導(dǎo)通，高端開關(guān)關(guān)斷)，電源Vdd通過自舉電阻(Rbqqt)和自舉二極管(Dbqqt)，對(duì)自舉電容(Cbqqt)進(jìn)行充電。當(dāng)Vs被尚端開關(guān)上拉到一個(gè)較尚電壓時(shí)，由Vbs對(duì)該自舉電容充電，此時(shí)，Vbs電源浮動(dòng)，自舉二極管處于反向偏置，軌電壓(低端開關(guān)關(guān)斷，高端開關(guān)導(dǎo)通)和IC電源電壓Vdd，被隔離開。
[0003]上述直流無刷電機(jī)自舉式驅(qū)動(dòng)電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和低成本的優(yōu)點(diǎn)，但是它也有一些局限。當(dāng)開關(guān)器件關(guān)斷時(shí)，其源極的負(fù)電壓會(huì)使負(fù)載電流突然流過續(xù)流二極管，如圖2所示。該負(fù)電壓會(huì)給柵極驅(qū)動(dòng)電路的輸出端造成麻煩，因?yàn)樗苯佑绊戲?qū)動(dòng)電路或PWM控制集成電路的源極VS引腳，可能會(huì)明顯地將某些內(nèi)部電路下拉到地電平以下，如圖3所示。另外一個(gè)問題是，該負(fù)電壓可能會(huì)使自舉電容處于過充電狀態(tài)(自舉電容&.，通過自舉二極管Dboot，被電源VDD瞬間充電)。由于VDD電源以地作為基準(zhǔn)，自舉電容產(chǎn)生的最大電壓等于VDD加上源極上的負(fù)電壓振幅。
[0004]如果電壓下沖幅度超過規(guī)定的絕對(duì)最大額定值，柵極驅(qū)動(dòng)集成電路受到損害，或者柵極驅(qū)動(dòng)集成電路暫時(shí)鎖存現(xiàn)態(tài)。圖4顯示高端輸出信號(hào)沒有隨輸入信號(hào)而改變但發(fā)生閉鎖現(xiàn)象，此時(shí)，半橋電路中的外部主高端和低端開關(guān)處于短路狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提出了一種具有保護(hù)功能的直流無刷電機(jī)自舉式驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)現(xiàn)有的自舉型MOSFET驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行改進(jìn)，在自舉電容的兩端并聯(lián)一個(gè)TVS管，作為吸收電路，對(duì)自舉電容過充電時(shí)的多余電荷進(jìn)行泄放。其中在保護(hù)電路中還串聯(lián)了一個(gè)限流電阻，保護(hù)吸收電路的安全。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]所述一種具有保護(hù)功能的直流無刷電機(jī)自舉式驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:在直流無刷電機(jī)三相自舉式驅(qū)動(dòng)電路的自舉電容兩端分別并聯(lián)一個(gè)過壓保護(hù)電路;所述過壓保護(hù)電路由一個(gè)TVS管和限流電阻串聯(lián)組成;所述限流電阻阻值為2Ω?10Ω，耗散功率大于1W。
[0008]有益效果
[0009]本實(shí)用新型在自舉式驅(qū)動(dòng)電路的自舉電容兩端并聯(lián)一個(gè)過壓保護(hù)電路，防止自舉電容過充電，避免自舉式驅(qū)動(dòng)電路VB和VS兩端的寄生二極管導(dǎo)通，發(fā)生閉鎖的現(xiàn)象。一旦寄生二極管導(dǎo)通，瞬態(tài)電壓會(huì)對(duì)自舉電容充電，自舉電容兩端電壓上升，當(dāng)達(dá)到TVS管導(dǎo)通電壓時(shí)，過壓保護(hù)電路開始工作，將自舉電容里的多余電荷通過過壓保護(hù)電路中的限流電阻迅速泄放掉。當(dāng)自舉電容兩端的電壓下降到TVS管導(dǎo)通電壓以下時(shí)，保護(hù)電路退出工作狀??τ O
[0010]這種方法利用TVS管的快速導(dǎo)通特性以及陡峭的伏安特性來實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的保護(hù)功能。這種方法杜絕了絕大多數(shù)的閉鎖情況，增加了驅(qū)動(dòng)電路的安全性，從而提高了產(chǎn)品的可靠性。
【附圖說明】
[0011]圖1:自舉式驅(qū)動(dòng)電路原理圖；
[0012]圖2:半橋驅(qū)動(dòng)不意圖；
[0013]圖3:關(guān)斷時(shí)的Vs波形；
[0014]圖4:發(fā)生閉鎖情況示意圖；
[0015]圖5:TVS管的伏安特性示意圖；
[0016]圖6:TVS管的電壓/電流時(shí)間特性示意圖；
[0017]圖7:改進(jìn)后自舉驅(qū)動(dòng)電路。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0019]由于現(xiàn)有的直流無刷電機(jī)自舉式驅(qū)動(dòng)電路存在如【背景技術(shù)】中所述的問題，本實(shí)施例中對(duì)直流無刷電機(jī)自舉式驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了改進(jìn)，如圖7所示，在直流無刷電機(jī)每一相的自舉式驅(qū)動(dòng)電路的自舉電容兩端都并聯(lián)一個(gè)過壓保護(hù)電路;所述過壓保護(hù)電路由一個(gè)TVS管和限流電阻串聯(lián)組成;所述限流電阻阻值為2Ω?10Ω，耗散功率大于1W。
[0020]TVS管是一種新型高效電路保護(hù)器件，它具有極快的響應(yīng)時(shí)間(亞納秒級(jí))和相當(dāng)高的浪涌吸收能力。當(dāng)它的兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，TVS能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變?yōu)榈妥杩梗晕找粋€(gè)瞬間大電流，從而把它的兩端電壓箝制在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，從而保護(hù)后面的電路元件不受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的沖擊。正因?yàn)槿绱?，TVS可用于保護(hù)設(shè)備或電路免受靜電、電感性負(fù)載切換時(shí)產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應(yīng)雷所產(chǎn)生的過電壓。圖5所示為TVS的符號(hào)及伏安特性曲線。
[0021]TVS管和穩(wěn)壓管一樣，也是反向應(yīng)用的。其中Vr稱為最大轉(zhuǎn)折電壓，是反向擊穿之前的臨界電壓。Vb是擊穿電壓，其對(duì)應(yīng)的反向電流It(一般取值為ImA)是最大箝位電壓，當(dāng)TVS管中流過的峰值電流為Ipp的大電流時(shí)，管子兩端電壓就不再上升了。因此TVS管能夠始終把被保護(hù)的器件或設(shè)備的端口電壓限制在Vb?Vc的有效區(qū)內(nèi)。與穩(wěn)壓管不同的是，Ipp的數(shù)值可達(dá)數(shù)百安培，而箝位響應(yīng)時(shí)間僅為I X 10—12S JVS的最大允許脈沖功率為PM = Vc*Ipp，且在給定最大鉗位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大。圖6是在示波器上觀察到的TVS管在承受大電流沖擊時(shí)的電流及電壓波形。圖中，曲線I是TVS管中的電流波形?？梢钥闯觯淞鬟^TVS管的電流由ImA突然上升到峰值后，然后按指數(shù)規(guī)律下降。曲線2是TVS管兩端的電壓波形，它表示TVS中的電流突然上升時(shí)，TVS兩端電壓也隨之上升。在浪涌電壓的作用下，TVS兩極間的電壓由額定反向關(guān)斷電壓VRWM上升到擊穿電壓Vb而被擊穿。隨著擊穿電流的出現(xiàn)，流過TVS的電流將達(dá)到峰值脈沖電流Ipp，同時(shí)其兩端的電壓被箝位到預(yù)定的最大箝位電壓Vc以下。其后，隨著脈沖電流按指數(shù)衰減，該過程中，TVS兩極間的電壓也不斷下降，最后恢復(fù)到初態(tài)，這就是TVS抑制可能出現(xiàn)的浪涌脈沖功率，保護(hù)電子元器件的過程。事實(shí)上，當(dāng)TVS兩極受到反向高能量沖擊時(shí)，它能以10—12S級(jí)的速度，將其兩極間的阻抗由高變低，以吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電位箝位于預(yù)定值，從而有效地保護(hù)電子設(shè)備中的元器件免受瞬態(tài)高電壓的損害。
[0022]依據(jù)上述原理，如圖7所示，D3、D6和D14為單向TVS管，分別與限流電阻R13、R19和R23電阻串聯(lián)，組成過壓保護(hù)電路，防止C7、C10和C12自舉電容過充電，避免VB和VS兩端的寄生二極管導(dǎo)通，發(fā)生閉鎖的現(xiàn)象。一旦寄生二極管導(dǎo)通，瞬態(tài)電壓會(huì)對(duì)自舉電容充電，自舉電容兩端電壓上升，當(dāng)達(dá)到TVS管導(dǎo)通電壓時(shí)，保護(hù)電路開始工作，將自舉電容里的多余電荷通過R13、R19和R23電阻迅速泄放掉。當(dāng)自舉電容兩端的電壓下降到TVS管導(dǎo)通電壓以下時(shí)，保護(hù)電路退出工作狀態(tài)。
[0023]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有保護(hù)功能的直流無刷電機(jī)自舉式驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:在直流無刷電機(jī)三相自舉式驅(qū)動(dòng)電路中的每相驅(qū)動(dòng)電路的自舉電容兩端分別并聯(lián)一個(gè)過壓保護(hù)電路;所述過壓保護(hù)電路由一個(gè)TVS管和限流電阻串聯(lián)組成;所述限流電阻阻值為2 Ω??ο Ω，耗散功率大于1W。
【文檔編號(hào)】H02P7/28GK205490271SQ201620049299
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月19日
【發(fā)明人】唐翔, 宋軍, 方衛(wèi), 劉琳, 李琳, 宋力, 張琴琴, 田露, 李艷
【申請(qǐng)人】西安航天動(dòng)力測(cè)控技術(shù)研究所