一种多电平驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多电平驱动电路。
【背景技术】
[0002] 在工业控制及自动化系统中，有些高电压大电流开关的断开和闭合无法直接由人 操作，需要由低电压小电流的控制器去控制高电压大电流的开关；同时，在工业测量系统 中，需要将测量系统和控制、显示系统进行电气隔离，前后级电路隔离电压高，隔离芯片相 对于数字信号的传输是透明的，隔离对系统的测量精度和线性度均没有影响。
[0003]目前，常用的工业控制及自动化、测量系统中经常用到进行电平转换的驱动电 路：将低电平转换为高电平的驱动电路、将高电平转换为低电平的驱动电路。应用比较广泛 的电平转换的驱动方式是用继电器实现由低电平到高电平的转换，用低电压、小电流控制 回路驱动高电压、大电流回路。这种电平转换的优势在于：实现了用低电平、小电流来控制 大电流、高电平；同时，通过光电隔离实现了高低电平之间的电隔离，减少了电磁干扰。
[0004] 然而，现有技术中的电平转换驱动电路也存在着不足：输入端驱动电平只有一种， 不能实现多种电平驱动同一种电平，无法满足现在复杂共同控制的需要。而且，现有技术中 的电平转换驱动电路只能是由低电平驱动高电平，无法实现高电平驱动低电平。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种多电平驱动电路，用以解决现有技术中的电平转换驱动 电路不能实现多种电平驱动同一种电平的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明的方案包括：
[0007] -种多电平驱动电路，包括至少两条驱动控制支路，电压电流调整电路连接隔离 控制电路构成所述驱动控制支路；所述电压电流调整电路作为输入端用于连接对应的多电 平电源；所述隔离控制电路作为输出端并联后接入所述电压电流控制回路。
[0008] 所述电压电流控制回路包括继电器，所述继电器线圈的一端接入正向电压，所述 继电器线圈的另一端串联驱动控制支路的输出端接地。
[0009] 所述驱动控制支路还包括整流电路和滤波电路；整流电路依次滤波电路、电压电 流调整电路和隔离控制电路构成驱动控制支路；所述整流电路作为输入端用于连接对应的 多电平交流电源。
[0010] 所述隔离控制电路为光耦隔离电路。
[0011] 所述电压电流调整电路为三个串联的电阻Rl、R2、R3。
[0012] 所述整流电路为全桥整流电路。
[0013] 所述滤波电路为LC滤波电路，所述无源滤波电路包括并联的电容C1~C3和串联 的电感L。
[0014] 本发明的有益效果是：通过整流电路依次连接滤波电路、电压电流调整电路和隔 离控制电路构成驱动控制支路；并通过多条驱动控制支路实现多种电平同时驱动一种电 平，从而满足工业控制及自动化和工业测量系统中的应用需求。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明实施例的结构示意图；
[0016] 图2是本发明实施例的整流电路的电路图；
[0017] 图3是本发明实施例的滤波电路的电路图；
[0018] 图4是本发明实施例的电压电流调整电路的电路图；
[0019] 图5是本发明实施例的隔离控制电路的电路图；
[0020] 图6是本发明实施例的电压电流控制电路的电路图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0022] 如图1所示，本发明实施例的多电平驱动电路包括η (η多2)条驱动控制支路，电 压电流调整电路连接隔离控制电路构成驱动控制支路；电压电流调整电路作为输入端连接 对应的多电平电源；隔离控制电路作为输出端并联后接入所述电压电流控制回路。
[0023] 当对应的输入电源为交流电源时，所述驱动控制支路还包括整流电路和滤波电 路；整流电路依次滤波电路、电压电流调整电路和隔离控制电路构成驱动控制支路；整流 电路作为输入端连接对应的多电平交流电源。
[0024] 整流电路的作用是把输入的交流电转换成直流电，其具体电路图如图2所示，通 过4个二极管Dl、D2、D3、D4组成全桥整流电路。当输入电流Vin为正半周期时，对二极管 Dl、D4施加正向电压，二极管Dl，D4导通；对二极管D2、D3加反向电压，二极管D2、D3截 止；电路中构成Vin、Dl、负载、D4的通电回路，在后级负载回路上形成上正下负的半波整形 电压。当Vin为负半周期时，对二极管D2、D3施加正向电压，二极管D2，D3导通；对二极管 Dl、D4加反向电压，二极管Dl、D4截止；电路中构成Vin、D2、负载、D3的通电回路，同样在 后级负载回路上形成上正下负的半波整形电压。
[0025] 整流后的直流电压进入滤波回路，滤波电路的作用是滤除电流中的纹波和外部引 入的高频干扰。如果输入电源为直流电压则直接进入滤波回路；如果输入电源为交流电压， 则整流回路对交流电压进行整流，整流后的直流电压进入滤波回路，滤波回路滤除交流电 压整流后输出的直流电压中叠加的纹波。同时，滤波电路还能滤除外部引入的各种中高频 干扰信号，从而保证不会引起隔离控制回路的误动作。
[0026] 滤波电路采用无源滤波电路，其具体电路图如图3所示，通过并联的电容C1~C3 和串联的电感L组成低通滤波电路。当并联的电容C1~C3在输入电压升高时，给电容器 充电，把部分能量存储在电容器中；当输入电压降低时，电容两端电压以指数规律放电，把 存储的能量释放出来，向负载电路放电，通过电容C1~C3的充放电过程使得负载电路上得 到的输出电压比较平滑，因此起到了平波作用。采用电感滤波，当输入电压增高时，与负载 串联的电感L中的电流增加，因此电感L将存储部分磁场能量，当电流减小时，又将能量释 放出来，使负载电流变得平滑，因此，电感L同样起到了平波作用。
[0027] 电压电流调整回路用于对滤波后的电压信号进行电压分压、电流限流，保证隔离 控制回路能够正常工作。其具体电路图如图4所示，通过串联的电阻R1、R2、R3进行分压限 流。根据分压原理可知：根据后级隔离控制电路的性能可知始终为1. IV 左右。当不同电平输入时，根据公式可以选择不同的电阻阻值，从而实现分压限流的功能。 分压电路出来的电平施加于隔离控制电路。
[0028] 隔离控制电路的具体电路图如图5所示，光电耦合器U1通过光介质实现前端控制 电路和后级功率主电路的隔离、前级电路对后级电路的控制，后级功率主回路随着前级控 制电路的电平有无而闭合或断开。当隔离控制电路用于控制系统时，后级电路不会随着前 级电路的输入电平的变化而进行线性的改变，仅实现断开或闭合功能。当隔离控制电路用 于测量系统时，后级电路的输出随前级电路的输入的变化而线性改变，从而实现测量功能。 如果光电耦合器U1使用线性光耦，同时增加相关反馈回路，并且将线性光耦的副边输出接 入AD转换芯片，由于线性光耦的输出是输入的变化而线性变化的，因此可以实现对模拟量 的测量，即此驱动电路就可以应用于测量系统中。
[0029] 电压电流控制回路属于功率回路，其具体电路图如图6所示。每条驱动控制支路 均串联继电器J1A的常开触点，同时，各驱动控制支路均接入继电器J1A的线圈构成回路。 当任意一条驱动控制支路有控制信号输入时，均可以驱动电压电路控制回路，进而控制功 率回路。
[0030] 下面通过具体例子对上述实施例进行说明。；例如，输入端包括5路输入电压：一 路交流220V输入，直流110V、24V、12V、5V输入各一路。各路电平驱动回路之间相互隔离，任 意一路电路损坏不影响其它各电平回路的正常工作。通过调整各路电压电流调整回路的电 阻值，对滤波后的电压信号进行电压分压、电流限流，保证隔离控制回路能够正常工作。用 于模拟量测量时，需要将各电平回路使用的普通光耦更换为线性光耦，同时去掉电压、流路 控制回路，将各电平回路的光耦副边输出接入AD转换芯片，实现模拟量的测量。
[0031] 在上述实施例中，所述隔离控制电路是光耦隔离电路；作为其他实施方式，所述隔 离控制电路是其他类型的隔离控制电路。
[0032] 在上述实施例中，所述电压电流调整电路包括串联的电阻R1、R2、R3。作为其他实 施方式，所述电压电流调整电路包括依次串联的三个电阻Rl、R2和R3 ;所述电阻R1和R3 的两端分别并联电阻R2和R4。
[0033] 在上述实施例中，所述整流电路是全桥整流电路，作为其他实施方式，所述整流电 路是全波整流电路。
[0034] 在上述实施例中，所述无源滤波电路包括三个并联的电容C1~C3和串联的电感 L。作为其他实施方式，所述无源滤波电路为其他形式的滤波电路。
【主权项】
1. 一种多电平驱动电路，其特征在于：包括至少两条驱动控制支路，电压电流调整电 路连接隔离控制电路构成所述驱动控制支路；所述电压电流调整电路作为输入端用于连接 对应的多电平电源；所述隔离控制电路作为输出端并联后接入所述电压电流控制回路。2. 根据权利要求1所述的多电平驱动电路，其特征在于：所述电压电流控制回路包括 继电器，所述继电器线圈的一端接入正向电压，所述继电器线圈的另一端串联驱动控制支 路的输出端接地。3. 根据权利要求1所述的多电平驱动电路，其特征在于：所述驱动控制支路还包括整 流电路和滤波电路；整流电路依次滤波电路、电压电流调整电路和隔离控制电路构成驱动 控制支路；所述整流电路作为输入端用于连接对应的多电平交流电源。4. 根据权利要求1所述的多电平驱动电路，其特征在于：所述隔离控制电路为光耦隔 离电路。5. 根据权利要求1所述的多电平驱动电路，其特征在于：所述电压电流调整电路为三 个串联的电阻R1、R2、R3。6. 根据权利要求3所述的多电平驱动电路，其特征在于：所述整流电路为全桥整流电 路。7. 根据权利要求3所述的多电平驱动电路，其特征在于：所述滤波电路为LC滤波电 路，所述无源滤波电路包括并联的电容C1~C3和串联的电感L。
【专利摘要】本发明涉及一种多电平驱动电路，包括至少两条驱动控制支路，电压电流调整电路连接隔离控制电路构成所述驱动控制支路；所述电压电流调整电路作为输入端用于连接对应的多电平电源；所述隔离控制电路作为输出端并联后接入所述电压电流控制回路。通过整流电路依次连接滤波电路、电压电流调整电路和隔离控制电路构成驱动控制支路；并通过多条驱动控制支路实现多种电平同时驱动一种电平，从而满足工业控制及自动化和工业测量系统中的应用需求。
【IPC分类】H02M1/088, H02M7/162
【公开号】CN105262351
【申请号】CN201510536953
【发明人】马国红, 周俊华, 姚艳艳, 胡凯利, 陈号, 孙莹莹
【申请人】许继集团有限公司, 许继电气股份有限公司, 许昌许继软件技术有限公司, 国家电网公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年8月27日