专利名称：缓速器控制器的功率驱动器的制作方法
技术领域：
本实用新型公开一种缓速器控制器的功率驱动器，用于PWM型 电涡流缓速器控制器的功率开关，涉及汽车电子类产品技术领域。
技术背景
在汽车工程技术领域中，缓速器控制器的损坏问题是迄今为止一 直困扰缓速器行业的顽症。现有各类控制器的损坏原因，可以归于如 下两个方面1、开关元器件损坏2、控制电路损坏。而功率开关元 器件损坏是缓速器控制器损坏的最主要原因。而造成开关元器件损坏 的原因主要是开关过功耗应用。由于缓速器的负载是带有不完全脉冲 变压器特点的功率电感，这就使得开关器件在开关时的负载特性极度 恶化。尤其是应用慢速开关元件时，当负载关断时这种情况尤为恶劣。 虽然开关器件有一定的过功耗能力，但由此造成的功耗长期积累后， 必然造成开关器件的总体过功耗。在散热条件不好的情况下，功率开 关组件的损坏就是必然要发生的。而现在恰恰是大多数设计采用的是 这种设计。例如国内生产缓速器的最大企业的产品及许多厂家生产的 控制器都采用的是西门子公司的BTS550系列开关模块作为开关元 件。虽然这种开关模块有很多保护功能，但是最大的缺点恰恰是开关
元件本身对于感性负载的开关损耗非常大，而负载的特点决定了应用 这类器件无法避免非常大的开关损耗。即使加了非常大的散热片也是
不能根本解决问题的。 发明内容
本实用新型提供一种缓速器控制器的功率驱动器，目的是适应复 杂、恶劣应用环境条件，负载主要为电感、且含有不完全互感的低电 压大电流的、适应于汽车上的PWM开关型功率驱动器。
本实用新型的目的可以通过下述措施来达到由光电隔离驱动电 路、DC/DC变换器、功率开关电路、关断续流回路、稳压电源构成。 其中，前部与逻辑控制回路连接，后部与缓速器负载连接，完成缓速 器弱电控制逻辑信号与大电流功率输出的衔接。光电隔离驱动电路用 于控制电路和功率驱动回路完全的电隔离，由四个光电隔离驱动器并 联组成，四路输出各自独立。
所述的光电隔离驱动电路是由四路光电耦合器Jl 4组成，光电 耦合器Jl 4的输入端与前级控制电路连接，其输出端电源与三端稳 压器的输出端连接，输出端公共端接地，光电耦合器的输出端接功率 开关电路的输入端；
DC/DC变换器的输入侧Vi的正端连接输出侧Vo的负端后一同 连接到24V，输入侧的负端接地，输出侧的正端连接到功率开关电路 的24V+Vo端组成浮动泵电源；
功率开关电路是由四路相同的单元电路构成，在任一单元电路 中，均含有两个分压电阻、三极管、负载电阻、稳压二极管、IGBT 管、二极管组成的，其中，分压电阻组成三极管的饱和启动分压回路， 分压电阻的节点连接到光电耦合器的输出端并与三极管的基极连接，
三极管的集电极与负载电阻连接；负载电阻的另一端连接到浮动电源 输出的+镩，三极管的集电极连接到IGBT管的栅极、稳压二极管的 负极，IGBT三极管的发射极与稳压二极管的正极、二极管的负极、 续流回路中的二极管的负极、电阻的一端连接后作为一路输出连接到 负载的一个绕组的一端；
关断续流回路由四路相同的单元电路构成，由电阻、二极管、电 容组成的关断续流回路单元，电阻一端与二极管的负极、负载绕组的 的一端及IGBT三极管的发射极相连，电阻的另一端与二极管的正端、 电容的一端相连，电容的另一端连接到GND;
稳压电源由三端稳压器、稳压二极管、电解电容、电阻组成，电 阻的一端连接到24V电源正端，另一端与稳压二极管的负端、电解 电容的正端、三端稳压器的输入端连接，稳压二极管的正端与电容的 负端、三端稳压器的GND端一起连接到GND。
本实用新型的积极效果在于根本解除了在大电感性负载PWM 控制状态下功率开关器件的损坏的几个因素，使得功率开关元件一直 工作与正常功耗区，消除了过功耗工作状态。实践证实这种开关设计 的关断损耗仅为采用BTS550开关模块的其他开关的0.1%以下，从 而保证了功率开关组件的整体可靠性。
图1为本实用新型电路原理图。
具体实施方式
根据图1所示，由光电隔离驱动电路l、 DC/DC变换器2、功率
开关电路3、关断续流回路4、稳压电源5构成本实用新型装置，其 中，光电隔离驱动电路1由四个光电隔离驱动器Jl、 J2、 J3、 J4组成， 用于控制电路和功率驱动回路完全的电隔离，驱动器J1、 J2、 J3、 J4 输入为TTL电平信号，Jl、 J2、 J3、 J4的2脚为输入控制端；U2的 输入为输出允许控制端；以上5个输入端均为高电平有效。
DC1为DC/DC变换器2，输入端Vi接电源，输出端为Vo，其 空载变比始终为2.4: 1，当输入为24V时输出为10V ,该输出电压 叠加到24V上为Q5、 Q6、 Q7、 Q8的通导状态提供了一个可靠的饱 和开启电压。
四路开关通道完全相同。以其中输入到Jl和负载到L1.4为例阐 述如下输入高电平到Jl的端口 2，当端口 3为低电平时光电耦合器 的输入发光二极管通导。输出端6脚输出低阻低电平，使得Ql截止。 Ql集电极输出高电平。由于DC1的输出电压Vo高于Q5的饱和通 导电压，使得Q5饱和通导。负载L1.4与24V电源接通。同时由R14、 DIO、 C2组成的关断续流回路开始通过电阻R14给电容C2充电。
当Jl的输入端2变低时，或当Jl的端口 3为高电平时光电耦合 器的输入发光二极管截止。输出端6脚输出高阻高电平，JI输出电阻 与R2、 R3的配合保证使得Q1饱和通导。Ql集电极输出低电平，使 得Q5截止。当Q5由饱和通导变为截止的过程中，首先连接负载L1.4 与Q5发射极的电压跌落。当跌落约0.7V时D10通导；C2通过D10 开始给L1.4续流，并保持该点的电压。直到流经Q5发射极的电流完 全降为零后Vce开始增加。由于DIO、 C2的续流和稳压作用使得Q5
关断过程的功耗有了根本的改变由原来的短时过功耗状态变为了短 时的正常微功耗状态。
当电源电压变化时DC1的空载电压也将随之变化。D3的作用是 保证当DC1的输出电压Vo大于Q5的饱和通导电压时，使得通导时 IGBT管的栅源电压Vge保持在固定的电压值上以使Q5始终处于浅 饱和状态。这一设计保正了较低的关断过程时间。
U2的输入为功率开关的输出允许控制端。当输入为低电平时关 断所有输出。该端与控制故障检测部分连接在异常情况下关断控制 器。
权利要求1、一种缓速器控制器的功率驱动器，其特征在于由光电隔离驱动电路、DC/DC变换器、功率开关电路、关断续流回路、稳压电源构成；所述的光电隔离驱动电路是由四路光电耦合器组成，光电耦合器的输入端与前级控制电路连接，其输出端电源与三端稳压器的输出端连接，输出端公共端接地，光电耦合器的输出端接功率开关电路的输入端；DC/DC变换器的输入侧Vi的正端连接输出侧Vo的负端后一同连接到24V，输入侧的负端接地，输出侧的正端连接到功率开关电路的24V+Vo端组成浮动泵电源；功率开关电路是由四路相同的单元电路构成，在单元电路中，两个分压电阻、三极管、负载电阻、稳压二极管、IGBT管、二极管组成的，其中，分压电阻组成三极管的饱和启动分压回路，分压电阻的节点连接到光电耦合器的输出端并与三极管的基极连接，三极管的集电极与负载电阻连接；负载电阻的另一端连接到浮动电源输出的+端，三极管的集电极连接到IGBT管的栅极、稳压二极管的负极，IGBT管的发射极与稳压二极管的正极、二极管的负极、续流回路中的二极管的负极、电阻的一端连接后作为一路输出连接到负载的一个绕组的一端；关断续流回路由四路相同的单元电路构成，由电阻、二极管、电容组成的关断续流回路单元，电阻一端与二极管的负极、负载绕组的的一端及IGBT三极管的发射极相连，电阻的另一端与二极管的正端、电容的一端相连，电容的另一端连接到GND；稳压电源由三端稳压器、稳压二极管、电解电容、电阻组成，电阻的一端连接到24V电源正端，另一端与稳压二极管的负端、电解电容的正端、三端稳压器的输入端连接，稳压二极管的正端与电容的负端、三端稳压器的GND端一起连接到GND。
专利摘要本实用新型提供一种缓速器控制器的功率驱动器，由光电隔离驱动电路、DC/DC变换器、功率开关电路、关断续流回路、稳压电源构成具有四路独立的功率驱动控制回路，前部与逻辑控制回路连接，后部与缓速器负载连接，完成缓速器弱电控制逻辑信号与大电流功率输出的衔接。本专利方案根本解除了在大电感性负载PWM控制状态下功率开关器件的损坏的几个因素，使得功率开关元件一直工作与正常功耗区，消除了过功耗工作状态。实践证实这种开关设计的关断损耗仅为采用BTS550开关模块的其他开关的0.1％以下，从而保证了功率开关组件的整体可靠性。
文档编号H02P15/00GK201004615SQ20072009314
公开日2008年1月9日 申请日期2007年1月12日 优先权日2007年1月12日
发明者陈英建 申请人:长春市萨瑞斯电子有限公司