保护电路的制作方法

本实用新型涉及汽车领域，特别是涉及一种用于三相电机驱动电路的保护电路。

背景技术：

随着汽车电动助力转向(eps)技术的日渐成熟，电动助力转向技术正逐步取代传统助力转向而成为乘用车动力转向系统的主流技术。另外，由于三相电机)效率高、振动小、寿命长等优点，其被作为驱动单元而广泛地应用于汽车电动助力转向系统。

为了使用整车蓄电池电源对三相电机进行操作，对每个相位进行控制并为其提供电力，通常采用三相桥驱动电路对电源输入进行控制。三相桥驱动电路是由诸如mosfet、igbt、bjt之类的半导体开关器件构成的一种特定开关网络，如图1所示。通过pwm控制半导体开关器件的导通和关闭而产生预期相电流，进而达到控制三相电机的目的。此外，为了满足iso26262功能安全标准中规定的防止方向盘堵转的安全设计目标，断相保护电路成为了三相桥驱动电路的必选项，如图2所示。然而，断相保护电路的增加导致电路本身的可靠性下降，当电机发生反拖工况时，会产生很高的过冲电压，断相开关器件的存在可能导致该过冲电压无处泄放，同时，开关器件也会直接受到过冲电压的冲击，因此，开关器件在该工况下容易损伤甚至损毁。

已公开中国发明专利《用于多相位缓冲电路的系统和方法》(cn201610306060.5)中提出了一种基于电容器充放电特性的保护电路，当出现瞬时过冲电压时，电容器会吸收瞬时能量，从而减少对开关器件的冲击。但是，当发生持续过压冲击时，电容在充满电之后，将无法继续对开关器件进行保护。

技术实现要素：

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于三相电机驱动电路能为过冲电压提供持续泄放通道，能在发生持续过压冲击时对开关器件提供保护的保护电路。

为解决上述技术问题，本实用新型提供用于三相电机驱动电路的保护电路，所述三相电机驱动电路包括三相电机电流采样模块1、开关控制电路2和h桥4，三相电机电流采样模块1连接h桥4，h桥4通过开关控制电路2连接三相电机3，所述开关控制电路2是分别连接在三相电机电流采样模块1和三相电机3三相之间的第一开关器件q7、第二开关器件q8和第三开关器件q9，该保护电路包括：

第一瞬态抑制防反电路5，其连接于h桥4和三相电机3之间，其用于泄放反拖电机电压；

第二瞬态抑制防反电路6，其连接于三相电机电流采样模块1和三相电机3之间，其用于泄放反拖电机电压；

第三瞬态抑制防反电路7，其连接于三相电机电流采样模块1和三相电机3之间，其用于泄放反拖电机电压。

h桥是一个典型的直流电机控制电路，因为它的电路形状酷似字母h，故得名与“h桥”

瞬态二极管(transientvoltagesuppressor)简称tvs，是一种二极管形式的高效能保护器件。当tvs二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

可选择的，第一瞬态抑制防反电路5、第二瞬态抑制防反电路6和第三瞬态抑制防反电路7结构相同，包括串联的至少一个防反二极管和至少一个瞬态抑制二极管。

可选择的，第一瞬态抑制防反电路5与第一开关器件q7并联，第二瞬态抑制防反电路6与第二开关器件q8并联，第三瞬态抑制防反电路7与第三开关器件q9并联。

可选择的，第一瞬态抑制防反电路5的第一防反二极管d6阴极与第一瞬态抑制二极管d1阴极连接，第一瞬态抑制二极管d1阳极作为该第一瞬态抑制防反电路5第一连接端连接在三相电机第一相a和第一开关器件q7之间；

第二瞬态抑制防反电路6的第二防反二极管d5阴极与第二瞬态抑制二极管d2阴极连接，第二瞬态抑制二极管d2阳极作为该第二瞬态抑制防反电路6第一连接端连接三相电机第二相b和第二开关器件q8之间；

第三瞬态抑制防反电路7的第三防反二极管d4阴极与第三瞬态抑制二极管d3阴极连接，第三瞬态抑制二极管d3阳极作为该第三瞬态抑制防反电路7第一连接端连接三相电机第三相c和第三开关器件q9之间；

其中，第一防反二极管d6阴极、第二防反二极管d5阴极和第三防反二极管d4阴极相连。

可选择的，第一瞬态抑制防反电路5的第一防反二极管d6阳极与第一瞬态抑制二极管d1阴极连接，第一瞬态抑制二极管d1阳极作为该第一瞬态抑制防反电路5第一连接端连接三相电机第一相a和第一开关器件q7之间；

第二瞬态抑制防反电路6的第二防反二极管d5阳极与第二瞬态抑制二极管d2阴极连接，第二瞬态抑制二极管d2阳极作为该第二瞬态抑制防反电路6第一连接端连接三相电机第二相b和第二开关器件q8之间；

第三瞬态抑制防反电路7的第三防反二极管d4阳极与第三瞬态抑制二极管d3阴极连接，第三瞬态抑制二极管d3阳极作为该第三瞬态抑制防反电路7第一连接端连接三相电机第三相c和第三开关器件q9之间；

其中，第一防反二极管d6阳极、第二防反二极管d5阳极和第三防反二极管d4阳极相连。

可选择的，第一瞬态抑制防反电路5一端连接三相电机第一相a和第一开关器件q7之间，另一端接地；

第二瞬态抑制防反电路6一端连接三相电机第二相b和第二开关器件q8之间，另一端接地；

第三瞬态抑制防反电路7一端连接三相电机第三相c和第三开关器件q9之间，另一端接地。

可选择的，第一瞬态抑制防反电路5的第一防反二极管d6阴极与第一瞬态抑制二极管d1阴极连接，第一瞬态抑制二极管d1阳极连接在三相电机第一相a和第一开关器件q7之间；

第二瞬态抑制防反电路6的第二防反二极管d5阴极与第二瞬态抑制二极管d2阴极连接，第二瞬态抑制二极管d2阳极连接在三相电机第二相b和第二开关器件q8之间；

第三瞬态抑制防反电路7的第三防反二极管d4阴极与第三瞬态抑制二极管d3阴极连接，第三瞬态抑制二极管d3阳极连接在三相电机第三相c和第三开关器件q9之间；

其中，第一防反二极管d6阴极、第二防反二极管d5阴极和第三防反二极管d4阴极相连，第一防反二极管d6阳极、第二防反二极管d5阳极和第三防反二极管d4阳极接地。

可选择的，第一瞬态抑制防反电路5一端连接三相电机第一相a和第一开关器件q7之间，另一端连接电池正极+vbat；

第二瞬态抑制防反电路6一端连接三相电机第二相b和第二开关器件q8之间，另一端连接电池正极+vbat；

第三瞬态抑制防反电路7一端连接三相电机第三相c和第三开关器件q9之间，另一端连接电池正极+vbat。

可选择的，第一瞬态抑制防反电路5的第一防反二极管d6阳极与第一瞬态抑制二极管d1阴极连接，第一瞬态抑制二极管d1阳极连接在三相电机第一相a和第一开关器件q7之间；

第二瞬态抑制防反电路6的第二防反二极管d5阳极与第二瞬态抑制二极管d2阴极连接，第二瞬态抑制二极管d2阳极连接在三相电机第二相b和第二开关器件q8之间；

第三瞬态抑制防反电路7的第三防反二极管d4阳极与第三瞬态抑制二极管d3阴极连接，第三瞬态抑制二极管d3阳极连接在三相电机第三相c和第三开关器件q9之间；

其中，第一防反二极管d6阳极、第二防反二极管d5阳极和第三防反二极管d4阳极相连，第一防反二极管d6阴极、第二防反二极管d5阴极和第三防反二极管d4阴极连接电池正极+vbat。

本实用新型通过在使用由瞬态抑制二极管和防反二极管组成的瞬态抑制防反电路网络来实现对三相电机驱动电路的保护。瞬态抑制二极管是保护电路的关键元件，需根据实际情况选择瞬态抑制二极管参数。在三相电机每一相的瞬态抑制二极管和防反二极管之间建立共用电器节点，可实现将三相泄放路径耦合至一起。

本实用新型至少能实现以下技术效果：

1、为过冲电压提供持续泄放通道，有效地保护三相驱动电路。

2、瞬态抑制防反电路中的瞬态抑制二极管对瞬时过冲电压响应速度快于电容器，对开关器件保护能力更强；

3、在持续过冲电压作用时，电容器存电容量有限，将无法起到持续保护开关器件的作用，而瞬态抑制二极管可以持续对开关器件进行保护。

附图说明

本实用新型附图旨在示出根据本实用新型的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本实用新型附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本实用新型附图不应当被解释为限定或限制由根据本实用新型的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1是现有技术结构示意图一。

图2是现有技术结构示意图二。

图3是本实用新型第一实施例结构示意图。

图4是本实用新型第二实施例结构示意图。

图5是本实用新型第三实施例结构示意图。

图6是本实用新型第四实施例结构示意图。

图7是本实用新型第五实施例结构示意图。

附图标记说明

三相电机电流采样模块1

开关控制电路2

三相电机3

h桥4

三相电机第一相a

三相电机第二相b

三相电机第三相c

第一开关器件q7

第二开关器件q8

第三开关器件q9

第一瞬态抑制防反电路5

第一防反二极管d6

第一瞬态抑制二极管d1

第二瞬态抑制防反电路6

第二防反二极管d5

第二瞬态抑制二极管d2

第三瞬态抑制防反电路7

第三防反二极管d4

第三瞬态抑制二极管d3

电池8。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本实用新型的其他优点与技术效果。本实用新型还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离实用新型总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实用新型下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本实用新型的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。

应当理解的是，当元件被称作“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可以直接连接或结合到另一元件，或者可以存在中间元件。不同的是，当元件被称作“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。在全部附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。如在这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意组合和所有组合。

第一实施例，如图3所示，本实用新型提供用于三相电机驱动电路的保护电路，所述三相电机驱动电路包括三相电机电流采样模块1、开关控制电路2和h桥4，三相电机电流采样模块1连接h桥4，h桥4通过开关控制电路2连接三相电机3，所述开关控制电路2是分别连接在h桥4和三相电机三相之间的第一开关器件q7、第二开关器件q8和第三开关器件q9，h桥包括第一mos串(q1和q4)、第二mos串(q2和q5)以及第三mos串(q3和q6)，第一～第三mos串为并联，第一～第三mos串一端连接电池正极，另一端通过三相电机电流采样模块1连接地，该保护电路包括：

第一瞬态抑制防反电路5，其连接于h桥4和三相电机3之间，其用于泄放反拖电机电压；

第二瞬态抑制防反电路6，其连接于三相电机电流采样模块1和三相电机3之间，其用于泄放反拖电机电压；

第三瞬态抑制防反电路7，其连接于三相电机电流采样模块1和三相电机3之间，其用于泄放反拖电机电压。

本实用新型第一实施例通过在使用三个瞬态抑制防反电路组成网络来实现对三相电机驱动电路的保护。瞬态抑制防反电路中可以选择采用瞬态抑制二极管，根据实际情况选择瞬态抑制二极管参数。在三相电机每一相的瞬态抑制防反电路之间建立共用电器节点，可实现将三相泄放路径耦合至一起。

第二实施例，如图4所示，本实用新型提供用于三相电机驱动电路的保护电路，所述三相电机驱动电路包括三相电机电流采样模块1、开关控制电路2和h桥4，三相电机电流采样模块1连接h桥4，h桥4通过开关控制电路2连接三相电机3，所述开关控制电路2是分别连接在h桥4和三相电机三相之间的第一开关器件q7、第二开关器件q8和第三开关器件q9，h桥4包括第一mos串(q1和q4)、第二mos串(q2和q5)以及第三mos串(q3和q6)，第一～第三mos串为并联，第一～第三mos串一端连接电池正极，另一端通过三相电机电流采样模块1连接地，该保护电路包括：

第一瞬态抑制防反电路5、第二瞬态抑制防反电路6和第三瞬态抑制防反电路7结构相同，包括串联的至少一个防反二极管和至少一个瞬态抑制二极管；

第一瞬态抑制防反电路5的第一防反二极管d6阴极与第一瞬态抑制二极管d1阴极连接，第一瞬态抑制二极管d1阳极作为该第一瞬态抑制防反电路5第一连接端连接在三相电机第一相a和第一开关器件q7之间；

第二瞬态抑制防反电路6的第二防反二极管d5阴极与第二瞬态抑制二极管d2阴极连接，第二瞬态抑制二极管d2阳极作为该第二瞬态抑制防反电路6第一连接端连接三相电机第二相b和第二开关器件q8之间；

第三瞬态抑制防反电路7的第三防反二极管d4阴极与第三瞬态抑制二极管d3阴极连接，第三瞬态抑制二极管d3阳极作为该第三瞬态抑制防反电路7第一连接端连接三相电机第三相c和第三开关器件q9之间；

其中，第一瞬态抑制防反电路5与第一开关器件q7并联，第二瞬态抑制防反电路6与第二开关器件q8并联，第三瞬态抑制防反电路7与第三开关器件q9并联，第一防反二极管d6阴极、第二防反二极管d5阴极和第三防反二极管d4阴极相连。

在每一个开关器件(此处以mosfet为例)两端施加由瞬态抑制二极管和防反二极管组成的保护电路，在每一相的瞬态抑制二极管和防反二极管之间建立共用电器节点。当电机发生高速反拖工况时，电机会变为发电机，并产生过冲电压。以第一相q1、q4、q7、d1、d6组成的电路为例，若反拖电机电压为正且过大时，则过冲电压可通过q7和q1内的体二极管泄放至电池正极；若反拖电机电压为负且过大时，则负冲电压可通过q4的体二极管、防反二极管d6和瞬态二极管d1泄放至电池负极。而共用节点的增加，可使得产生负冲电压时的泄放路径增加。

第三实施例，如图5所示，本实用新型提供用于三相电机驱动电路的保护电路，所述三相电机驱动电路包括三相电机电流采样模块1、开关控制电路2和h桥4，三相电机电流采样模块1连接h桥4，h桥4通过开关控制电路2连接三相电机3，所述开关控制电路2是分别连接在h桥4和三相电机三相之间的第一开关器件q7、第二开关器件q8和第三开关器件q9，h桥4包括第一mos串(q1和q4)、第二mos串(q2和q5)以及第三mos串(q3和q6)，第一～第三mos串为并联，第一～第三mos串一端连接电池正极，另一端通过三相电机电流采样模块1连接地，该保护电路包括：

第一瞬态抑制防反电路5、第二瞬态抑制防反电路6和第三瞬态抑制防反电路7结构相同，包括串联的至少一个防反二极管和至少一个瞬态抑制二极管；

第一瞬态抑制防反电路5的第一防反二极管d6阳极与第一瞬态抑制二极管d1阴极连接，第一瞬态抑制二极管d1阳极作为该第一瞬态抑制防反电路5第一连接端连接三相电机第一相a和第一开关器件q7之间；

第二瞬态抑制防反电路6的第二防反二极管d5阳极与第二瞬态抑制二极管d2阴极连接，第二瞬态抑制二极管d2阳极作为该第二瞬态抑制防反电路6第一连接端连接三相电机第二相b和第二开关器件q8之间；

第三瞬态抑制防反电路7的第三防反二极管d4阳极与第三瞬态抑制二极管d3阴极连接，第三瞬态抑制二极管d3阳极作为该第三瞬态抑制防反电路7第一连接端连接三相电机第三相c和第三开关器件q9之间；

其中，第一瞬态抑制防反电路5与第一开关器件q7并联，第二瞬态抑制防反电路6与第二开关器件q8并联，第三瞬态抑制防反电路7与第三开关器件q9并联，第一防反二极管d6阳极、第二防反二极管d5阳极和第三防反二极管d4阳极相连。

第三实施例相较于上述第二实施例，其开关器件q7、q8、q9和防反二极管d4、d5、d6方向对置，其过冲电压和负冲电压的泄放路径与图4实施例相反。以第一相q1、q4、q7、d1、d6组成的电路为例，若反拖电机电压为正且过大时，过冲电压可通过瞬态抑制二极管d1、防反二极管d6和q1的体二极管泄放至电池正极。若反拖电机电压为负且过大时，则负冲电压可通过q4体二极管和q7体二极管泄放至电池负极。

此外，还应当理解的是，尽管在这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应当受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离根据本实用新型的示例性实施例的教导的情况下，以下所讨论的第一元件、组件、区域、层或部分也可以被称作第二元件、组件、区域、层或部分。

第四实施例，如图6所示，本实用新型提供用于三相电机驱动电路的保护电路，所述三相电机驱动电路包括三相电机电流采样模块1、开关控制电路2和h桥4，三相电机电流采样模块1连接h桥4，h桥4通过开关控制电路2连接三相电机3，所述开关控制电路2是分别连接在h桥4和三相电机三相之间的第一开关器件q7、第二开关器件q8和第三开关器件q9，h桥4包括第一mos串(q1和q4)、第二mos串(q2和q5)以及第三mos串(q3和q6)，第一～第三mos串为并联，第一～第三mos串一端连接电池正极，另一端通过三相电机电流采样模块1连接地，该保护电路包括：

第一瞬态抑制防反电路5一端连接三相电机第一相a和第一开关器件q7之间，另一端接地；第一瞬态抑制防反电路5的第一防反二极管d6阴极与第一瞬态抑制二极管d1阴极连接，第一瞬态抑制二极管d1阳极连接在三相电机第一相a和第一开关器件q7之间；

第二瞬态抑制防反电路6一端连接三相电机第二相b和第二开关器件q8之间，另一端接地；第二瞬态抑制防反电路6的第二防反二极管d5阴极与第二瞬态抑制二极管d2阴极连接，第二瞬态抑制二极管d2阳极连接在三相电机第二相b和第二开关器件q8之间；

第三瞬态抑制防反电路7一端连接三相电机第三相c和第三开关器件q9之间，另一端接地；第三瞬态抑制防反电路7的第三防反二极管d4阴极与第三瞬态抑制二极管d3阴极连接，第三瞬态抑制二极管d3阳极连接在三相电机第三相c和第三开关器件q9之间；

其中，第一防反二极管d6阴极、第二防反二极管d5阴极和第三防反二极管d4阴极相连，第一防反二极管d6阳极、第二防反二极管d5阳极和第三防反二极管d4阳极接地。

第四实施例在每一相输出端与电池负极施加由瞬态抑制二极管和防反二极管组成的保护电路，同样，在每一相的瞬态抑制二极管和防反二极管之间建立共用电器节点。以第一相q1、q4、q7、d1、d4组成的电路为例，若反拖电机电压为正且过大时，则过冲电压可通过q7和q1内的体二极管泄放至电池正极；若反拖电机电压为负且过大时，则负冲电压可通过防反二极管d4和瞬态二极管d1泄放至电池负极。

第五实施例，如图7所示，本实用新型提供用于三相电机驱动电路的保护电路，所述三相电机驱动电路包括三相电机电流采样模块1、开关控制电路2和h桥4，三相电机电流采样模块1连接h桥4，h桥4通过开关控制电路2连接三相电机3，所述开关控制电路2是分别连接在h桥4和三相电机三相之间的第一开关器件q7、第二开关器件q8和第三开关器件q9，h桥4包括第一mos串(q1和q4)、第二mos串(q2和q5)以及第三mos串(q3和q6)，第一～第三mos串为并联，第一～第三mos串一端连接电池正极，另一端通过三相电机电流采样模块1连接地，该保护电路包括：

第一瞬态抑制防反电路5一端连接三相电机第一相a和第一开关器件q7之间，另一端连接电池正极+vbat；第一瞬态抑制防反电路5的第一防反二极管d6阳极与第一瞬态抑制二极管d1阴极连接，第一瞬态抑制二极管d1阳极连接在三相电机第一相a和第一开关器件q7之间；

第二瞬态抑制防反电路6一端连接三相电机第二相b和第二开关器件q8之间，另一端连接电池正极+vbat；第二瞬态抑制防反电路6的第二防反二极管d5阳极与第二瞬态抑制二极管d2阴极连接，第二瞬态抑制二极管d2阳极连接在三相电机第二相b和第二开关器件q8之间；

第三瞬态抑制防反电路7一端连接三相电机第三相c和第三开关器件q9之间，另一端连接电池正极+vbat；第三瞬态抑制防反电路7的第三防反二极管d4阳极与第三瞬态抑制二极管d3阴极连接，第三瞬态抑制二极管d3阳极连接在三相电机第三相c和第三开关器件q9之间；

其中，第一防反二极管d6阳极、第二防反二极管d5阳极和第三防反二极管d4阳极相连，第一防反二极管d6阴极、第二防反二极管d5阴极和第三防反二极管d4阴极连接电池正极+vbat。

第五实施例相较于第四实施例，保护电路建立在每一相输出端与电池正极之间。以第一相q1、q4、q7、d1、d4组成的电路为例，若反拖电机电压为正且过大时，过冲电压可通过防反二极管d4和瞬态二极管d1泄放至电池正极；若反拖电机电压为负且过大时，则负冲电压可通过q4体二极管和q7体二极管泄放至电池负极。

除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本实用新型所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。

以上通过具体实施方式和实施例对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。