專利名稱：緩速器控制器的功率驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開(kāi)一種緩速器控制器的功率驅(qū)動(dòng)器，用于PWM型 電渦流緩速器控制器的功率開(kāi)關(guān)，涉及汽車電子類產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
在汽車工程技術(shù)領(lǐng)域中，緩速器控制器的損壞問(wèn)題是迄今為止一 直困擾緩速器行業(yè)的頑癥。現(xiàn)有各類控制器的損壞原因，可以歸于如 下兩個(gè)方面1、開(kāi)關(guān)元器件損壞2、控制電路損壞。而功率開(kāi)關(guān)元 器件損壞是緩速器控制器損壞的最主要原因。而造成開(kāi)關(guān)元器件損壞 的原因主要是開(kāi)關(guān)過(guò)功耗應(yīng)用。由于緩速器的負(fù)載是帶有不完全脈沖 變壓器特點(diǎn)的功率電感，這就使得開(kāi)關(guān)器件在開(kāi)關(guān)時(shí)的負(fù)載特性極度 惡化。尤其是應(yīng)用慢速開(kāi)關(guān)元件時(shí)，當(dāng)負(fù)載關(guān)斷時(shí)這種情況尤為惡劣。 雖然開(kāi)關(guān)器件有一定的過(guò)功耗能力，但由此造成的功耗長(zhǎng)期積累后， 必然造成開(kāi)關(guān)器件的總體過(guò)功耗。在散熱條件不好的情況下，功率開(kāi) 關(guān)組件的損壞就是必然要發(fā)生的。而現(xiàn)在恰恰是大多數(shù)設(shè)計(jì)采用的是 這種設(shè)計(jì)。例如國(guó)內(nèi)生產(chǎn)緩速器的最大企業(yè)的產(chǎn)品及許多廠家生產(chǎn)的 控制器都采用的是西門(mén)子公司的BTS550系列開(kāi)關(guān)模塊作為開(kāi)關(guān)元 件。雖然這種開(kāi)關(guān)模塊有很多保護(hù)功能，但是最大的缺點(diǎn)恰恰是開(kāi)關(guān)
元件本身對(duì)于感性負(fù)載的開(kāi)關(guān)損耗非常大，而負(fù)載的特點(diǎn)決定了應(yīng)用 這類器件無(wú)法避免非常大的開(kāi)關(guān)損耗。即使加了非常大的散熱片也是
不能根本解決問(wèn)題的。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種緩速器控制器的功率驅(qū)動(dòng)器，目的是適應(yīng)復(fù) 雜、惡劣應(yīng)用環(huán)境條件，負(fù)載主要為電感、且含有不完全互感的低電 壓大電流的、適應(yīng)于汽車上的PWM開(kāi)關(guān)型功率驅(qū)動(dòng)器。
本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)下述措施來(lái)達(dá)到由光電隔離驅(qū)動(dòng)電 路、DC/DC變換器、功率開(kāi)關(guān)電路、關(guān)斷續(xù)流回路、穩(wěn)壓電源構(gòu)成。 其中，前部與邏輯控制回路連接，后部與緩速器負(fù)載連接，完成緩速 器弱電控制邏輯信號(hào)與大電流功率輸出的銜接。光電隔離驅(qū)動(dòng)電路用 于控制電路和功率驅(qū)動(dòng)回路完全的電隔離，由四個(gè)光電隔離驅(qū)動(dòng)器并 聯(lián)組成，四路輸出各自獨(dú)立。
所述的光電隔離驅(qū)動(dòng)電路是由四路光電耦合器Jl 4組成，光電 耦合器Jl 4的輸入端與前級(jí)控制電路連接，其輸出端電源與三端穩(wěn) 壓器的輸出端連接，輸出端公共端接地，光電耦合器的輸出端接功率 開(kāi)關(guān)電路的輸入端；
DC/DC變換器的輸入側(cè)Vi的正端連接輸出側(cè)Vo的負(fù)端后一同 連接到24V，輸入側(cè)的負(fù)端接地，輸出側(cè)的正端連接到功率開(kāi)關(guān)電路 的24V+Vo端組成浮動(dòng)泵電源；
功率開(kāi)關(guān)電路是由四路相同的單元電路構(gòu)成，在任一單元電路 中，均含有兩個(gè)分壓電阻、三極管、負(fù)載電阻、穩(wěn)壓二極管、IGBT 管、二極管組成的，其中，分壓電阻組成三極管的飽和啟動(dòng)分壓回路， 分壓電阻的節(jié)點(diǎn)連接到光電耦合器的輸出端并與三極管的基極連接，
三極管的集電極與負(fù)載電阻連接；負(fù)載電阻的另一端連接到浮動(dòng)電源 輸出的+镩，三極管的集電極連接到IGBT管的柵極、穩(wěn)壓二極管的 負(fù)極，IGBT三極管的發(fā)射極與穩(wěn)壓二極管的正極、二極管的負(fù)極、 續(xù)流回路中的二極管的負(fù)極、電阻的一端連接后作為一路輸出連接到 負(fù)載的一個(gè)繞組的一端；
關(guān)斷續(xù)流回路由四路相同的單元電路構(gòu)成，由電阻、二極管、電 容組成的關(guān)斷續(xù)流回路單元，電阻一端與二極管的負(fù)極、負(fù)載繞組的 的一端及IGBT三極管的發(fā)射極相連，電阻的另一端與二極管的正端、 電容的一端相連，電容的另一端連接到GND;
穩(wěn)壓電源由三端穩(wěn)壓器、穩(wěn)壓二極管、電解電容、電阻組成，電 阻的一端連接到24V電源正端，另一端與穩(wěn)壓二極管的負(fù)端、電解 電容的正端、三端穩(wěn)壓器的輸入端連接，穩(wěn)壓二極管的正端與電容的 負(fù)端、三端穩(wěn)壓器的GND端一起連接到GND。
本實(shí)用新型的積極效果在于根本解除了在大電感性負(fù)載PWM 控制狀態(tài)下功率開(kāi)關(guān)器件的損壞的幾個(gè)因素，使得功率開(kāi)關(guān)元件一直 工作與正常功耗區(qū)，消除了過(guò)功耗工作狀態(tài)。實(shí)踐證實(shí)這種開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì) 的關(guān)斷損耗僅為采用BTS550開(kāi)關(guān)模塊的其他開(kāi)關(guān)的0.1%以下，從 而保證了功率開(kāi)關(guān)組件的整體可靠性。


圖1為本實(shí)用新型電路原理圖。
具體實(shí)施方式

根據(jù)圖1所示，由光電隔離驅(qū)動(dòng)電路l、 DC/DC變換器2、功率
開(kāi)關(guān)電路3、關(guān)斷續(xù)流回路4、穩(wěn)壓電源5構(gòu)成本實(shí)用新型裝置，其 中，光電隔離驅(qū)動(dòng)電路1由四個(gè)光電隔離驅(qū)動(dòng)器Jl、 J2、 J3、 J4組成， 用于控制電路和功率驅(qū)動(dòng)回路完全的電隔離，驅(qū)動(dòng)器J1、 J2、 J3、 J4 輸入為T(mén)TL電平信號(hào)，Jl、 J2、 J3、 J4的2腳為輸入控制端；U2的 輸入為輸出允許控制端；以上5個(gè)輸入端均為高電平有效。
DC1為DC/DC變換器2，輸入端Vi接電源，輸出端為Vo，其 空載變比始終為2.4: 1，當(dāng)輸入為24V時(shí)輸出為10V ,該輸出電壓 疊加到24V上為Q5、 Q6、 Q7、 Q8的通導(dǎo)狀態(tài)提供了一個(gè)可靠的飽 和開(kāi)啟電壓。
四路開(kāi)關(guān)通道完全相同。以其中輸入到Jl和負(fù)載到L1.4為例闡 述如下輸入高電平到Jl的端口 2，當(dāng)端口 3為低電平時(shí)光電耦合器 的輸入發(fā)光二極管通導(dǎo)。輸出端6腳輸出低阻低電平，使得Ql截止。 Ql集電極輸出高電平。由于DC1的輸出電壓Vo高于Q5的飽和通 導(dǎo)電壓，使得Q5飽和通導(dǎo)。負(fù)載L1.4與24V電源接通。同時(shí)由R14、 DIO、 C2組成的關(guān)斷續(xù)流回路開(kāi)始通過(guò)電阻R14給電容C2充電。
當(dāng)Jl的輸入端2變低時(shí)，或當(dāng)Jl的端口 3為高電平時(shí)光電耦合 器的輸入發(fā)光二極管截止。輸出端6腳輸出高阻高電平，JI輸出電阻 與R2、 R3的配合保證使得Q1飽和通導(dǎo)。Ql集電極輸出低電平，使 得Q5截止。當(dāng)Q5由飽和通導(dǎo)變?yōu)榻刂沟倪^(guò)程中，首先連接負(fù)載L1.4 與Q5發(fā)射極的電壓跌落。當(dāng)?shù)浼s0.7V時(shí)D10通導(dǎo)；C2通過(guò)D10 開(kāi)始給L1.4續(xù)流，并保持該點(diǎn)的電壓。直到流經(jīng)Q5發(fā)射極的電流完 全降為零后Vce開(kāi)始增加。由于DIO、 C2的續(xù)流和穩(wěn)壓作用使得Q5
關(guān)斷過(guò)程的功耗有了根本的改變由原來(lái)的短時(shí)過(guò)功耗狀態(tài)變?yōu)榱硕?時(shí)的正常微功耗狀態(tài)。
當(dāng)電源電壓變化時(shí)DC1的空載電壓也將隨之變化。D3的作用是 保證當(dāng)DC1的輸出電壓Vo大于Q5的飽和通導(dǎo)電壓時(shí)，使得通導(dǎo)時(shí) IGBT管的柵源電壓Vge保持在固定的電壓值上以使Q5始終處于淺 飽和狀態(tài)。這一設(shè)計(jì)保正了較低的關(guān)斷過(guò)程時(shí)間。
U2的輸入為功率開(kāi)關(guān)的輸出允許控制端。當(dāng)輸入為低電平時(shí)關(guān) 斷所有輸出。該端與控制故障檢測(cè)部分連接在異常情況下關(guān)斷控制 器。
權(quán)利要求1、一種緩速器控制器的功率驅(qū)動(dòng)器，其特征在于由光電隔離驅(qū)動(dòng)電路、DC/DC變換器、功率開(kāi)關(guān)電路、關(guān)斷續(xù)流回路、穩(wěn)壓電源構(gòu)成；所述的光電隔離驅(qū)動(dòng)電路是由四路光電耦合器組成，光電耦合器的輸入端與前級(jí)控制電路連接，其輸出端電源與三端穩(wěn)壓器的輸出端連接，輸出端公共端接地，光電耦合器的輸出端接功率開(kāi)關(guān)電路的輸入端；DC/DC變換器的輸入側(cè)Vi的正端連接輸出側(cè)Vo的負(fù)端后一同連接到24V，輸入側(cè)的負(fù)端接地，輸出側(cè)的正端連接到功率開(kāi)關(guān)電路的24V+Vo端組成浮動(dòng)泵電源；功率開(kāi)關(guān)電路是由四路相同的單元電路構(gòu)成，在單元電路中，兩個(gè)分壓電阻、三極管、負(fù)載電阻、穩(wěn)壓二極管、IGBT管、二極管組成的，其中，分壓電阻組成三極管的飽和啟動(dòng)分壓回路，分壓電阻的節(jié)點(diǎn)連接到光電耦合器的輸出端并與三極管的基極連接，三極管的集電極與負(fù)載電阻連接；負(fù)載電阻的另一端連接到浮動(dòng)電源輸出的+端，三極管的集電極連接到IGBT管的柵極、穩(wěn)壓二極管的負(fù)極，IGBT管的發(fā)射極與穩(wěn)壓二極管的正極、二極管的負(fù)極、續(xù)流回路中的二極管的負(fù)極、電阻的一端連接后作為一路輸出連接到負(fù)載的一個(gè)繞組的一端；關(guān)斷續(xù)流回路由四路相同的單元電路構(gòu)成，由電阻、二極管、電容組成的關(guān)斷續(xù)流回路單元，電阻一端與二極管的負(fù)極、負(fù)載繞組的的一端及IGBT三極管的發(fā)射極相連，電阻的另一端與二極管的正端、電容的一端相連，電容的另一端連接到GND；穩(wěn)壓電源由三端穩(wěn)壓器、穩(wěn)壓二極管、電解電容、電阻組成，電阻的一端連接到24V電源正端，另一端與穩(wěn)壓二極管的負(fù)端、電解電容的正端、三端穩(wěn)壓器的輸入端連接，穩(wěn)壓二極管的正端與電容的負(fù)端、三端穩(wěn)壓器的GND端一起連接到GND。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種緩速器控制器的功率驅(qū)動(dòng)器，由光電隔離驅(qū)動(dòng)電路、DC/DC變換器、功率開(kāi)關(guān)電路、關(guān)斷續(xù)流回路、穩(wěn)壓電源構(gòu)成具有四路獨(dú)立的功率驅(qū)動(dòng)控制回路，前部與邏輯控制回路連接，后部與緩速器負(fù)載連接，完成緩速器弱電控制邏輯信號(hào)與大電流功率輸出的銜接。本專利方案根本解除了在大電感性負(fù)載PWM控制狀態(tài)下功率開(kāi)關(guān)器件的損壞的幾個(gè)因素，使得功率開(kāi)關(guān)元件一直工作與正常功耗區(qū)，消除了過(guò)功耗工作狀態(tài)。實(shí)踐證實(shí)這種開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)的關(guān)斷損耗僅為采用BTS550開(kāi)關(guān)模塊的其他開(kāi)關(guān)的0.1％以下，從而保證了功率開(kāi)關(guān)組件的整體可靠性。
文檔編號(hào)H02P15/00GK201004615SQ20072009314
公開(kāi)日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2007年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月12日
發(fā)明者陳英建 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春市薩瑞斯電子有限公司