一种低干扰储纬电机用变频驱动器电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种低干扰储纬电机用变频器驱动电路，所述变频器驱动电路包括CPU电路、功率开关管驱动电路、通讯电路、输入信号处理电路、按键输入电路、电源和电流信号采样及放大电路、显示模组电路、开关电源。为降低变频器驱动电路运行时产生的电磁干扰（EMI），本实用新型的功率开关管驱动电路采用了功率开关管软启动方式，功率开关管的导通时间比原有技术变频器驱动电路开关管的导通时间增加了2个数量级，同时还降低了功率开关管的开关频率，由此造成的du/dt和di/dt大大降低，对外的干扰也降低了。为了降低其它电路干扰，功率开关管驱动电路的信号输入采用光耦电路，功率开关管驱动电路供电由与外界和CPU电路隔离的开关电源完成。
【专利说明】—种低干扰储纬电机用变频驱动器电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种低干扰储纬电机用变频驱动器电路。
【背景技术】
[0002]在电子储纬器控制系统中，需要对储纬电机进行变速控制。在一般情况下，使用通用型变频器进行控制，由于通用变频器为降低功率开关管的开关损耗和降低电机运转噪音，功率开关管的驱动电路均采用快速激励的方式，让功率开关管快速导通，同时为了降低电机噪声，开关频率也很高，通常为5KHZ-15KHZ，由此造成了过高过多的du/dt和di/dt，所以产生了较高的电磁干扰(EMI)。
[0003]尽管目前有零电压开关ZVS (Zero Voltage Switching)和零电流开关ZCS (ZeroCurrent Swithing)软开关技术,可以降低电磁干扰(EMI),但实施较复杂,需增加电感电容来形成谐振电路，使功率开关管在零电压或零电流情况下进行开关操作，从而降低电磁干扰(EMI)。由于分布参数的影响，设计较复杂，而且要增加成本，通用变频器一般不具备这些功能。
【发明内容】
[0004]本实用新型目的在于提供一种低干扰储纬电机用变频驱动器电路，有效降低变频驱动器电路在运行时产生的电磁干扰(EMI)，为电子储纬器控制系统提供了一个良好的电磁环境。
[0005]为了解决现有技术中的这些问题，本实用新型提供的技术方案是:
[0006]一种低干扰储纬电机用变频驱动器电路，该变频驱动器电路包括CPU电路、功率开关管驱动电路、通讯电路、输入信号处理电路、按键输入电路、主电源和电流信号采样及放大电路、显示模组电路、开关电源，开关电源为变频器驱动电路正常工作提供工作电压，通讯电路、按键输入电路、输入信号处理电路均接入CPU电路的对应输入接口，主电源和电流信号采样及放大电路中的主电源为开关电源及功率开关管提供工作电压、电流信号采样及放大电路采集变频驱动器电路中的工作电流信号并将采样所得电流信号发至CPU电路进行比较处理，发现过流CPU电路停止输出PWM驱动信号、变频器停止工作，显示模组电路与CPU电路相连、用于显示变频驱动器电路工作状态，CPU电路的输出的PWM驱动信号送到功率开关管驱动电路的输入端，CPU电路的输出的PWM驱动信号是通过光耦电路输出端再与一阻值为IK Ω?5K Ω的电阻R串联后接入功率开关管驱动电路中功率开关管的栅极G，在电阻R的两端反向并联了一个放电二极管D。
[0007]对于上述技术方案，作为优化，CPU电路输出的6路PWM驱动信号通过6路光电隔离的带功率放大的光耦电路各与一阻值为1ΚΩ?5ΚΩ的电阻R串联后各接入6路功率开关管栅极G，光耦的供电由与外界和CPU电路隔离的开关电源完成。
[0008]作为优化，CPU电路输出的6路PWM驱动信号驱动功率开关管的开关频率为IKHz。
[0009]相比于现有技术中的解决方案，本实用新型优点是:[0010]本实用新型描述了一种低干扰储纬电机用变频驱动器电路，所述变频器驱动电路中，功率开关管的导通时间由原来数十纳秒增加到几个微秒，由于是小功率变频器，开关损耗仍很小，同时在设计中还降低了功率开关管的开关频率，从原来5KHZ-15KHZ降到1KHZ，这也降低了开关损耗和干扰的频数。同时在电阻R的两端反向并联的二极管，实现对功率开关管关断的即时性，防止上下臂开关管的短路，提高变频驱动器电路的工作可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述:
[0012]图1为本实用新型实施例中变频器驱动电路的整体电路图；
[0013]图2为传统储纬电机用变频器驱动电路中功率开关管驱动电路部分的局部电路图；
[0014]图3为本实用新型实施例中储纬电机用变频器驱动电路中功率开关管驱动电路部分的局部电路图。
【具体实施方式】
[0015]以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
[0016]实施例:
[0017]本实施例描述了一种低干扰储纬电机用变频驱动器电路，如图1所示，该变频驱动器电路包括CPU电路、功率开关管驱动电路、通讯电路、输入信号处理电路、按键输入电路、主电源和电流信号采样及放大电路、显示模组电路、开关电源，开关电源为变频器驱动电路正常工作提供工作电压，通讯电路、按键输入电路、输入信号处理电路均接入CPU电路的对应输入接口，主电源和电流信号采样及放大电路中的主电源为开关电源及功率开关管提供工作电压、电流信号采样及放大电路采集变频驱动器电路中的工作电流信号并将采样所得电流信号发至CPU电路进行比较处理，发现过流，CPU电路停止输出PWM驱动信号、变频器停止工作，显示模组电路与CPU电路相连、用于显示变频驱动器电路工作状态。
[0018]传统的变频器驱动电路中，如图2所示，Ces为栅极G与源极S之间的内部电容，Cra为栅极G与漏极D之间的内部电容。
[0019]由于密勒效应，在功率开关管导通瞬间，CeD电容相当于增大数倍，实际工作中栅极G与漏极D之间的电容变为C’eD，所以功率开关管的输入电容为Cera=Q^C’eD。Rgi为输入限流电阻。一般变频器设计为降低开关损耗，功率开关管导通速度越快越好，而功率开关管导通的时间取决于时常数的大小。其中功率开关管型号和工作电压选定后，Cgin为常数，不再变化，而功率开关管的驱动电压Ve—般选取允许电压为15V。为实现功率开关管快速启动的唯一手段就是降低Rei的阻值，一般变频器Rei电阻取值范围为10 Ω -50 Ω，功率开关管的导通时间为数十纳秒。
[0020]本实施例中功率开关管驱动电路的驱动方式采用与通用变频器相背的启动方式，即延时启动方式，也是所谓的软启动方式。CPU电路的输出的PWM驱动信号送到功率开关管驱动电路的输入端，CPU电路的输出的PWM驱动信号是通过光耦电路输出端再与一阻值为IK Ω?5Κ Ω的电阻R串联后接入功率开关管驱动电路中功率开关管的栅极G，在电阻R的两端反向并联了一个放电二极管D。即如图1中的R21/R23/R26/R28/R31/R33均为1ΚΩ?5ΚΩ的电阻，在上述六个电阻R21/R23/R26/R28/R31/R33的两端反向并联了一个放电二极管D。
[0021]本实施例中所述功率开关管驱动电路部分的工作原理如下:
[0022]如图3所示，由于功率开关管的输入电容Cera和栅极驱动电压Ve已确定，延时启动功率开关管的方法就是增加Rgi的阻值。所以图中Re2的阻值为1Κ-5Κ，与原来Rei选用10 Ω -50 Ω相比，时常数比原来的Rei*CHN时常数增加量2个数量级，功率开关管导通速度大大降低，由此造成的du/dt和di/dt也大大降低，对外的干扰也降低了。
[0023]采取该方案后功率开关管的导通时间由原来数十纳秒增加到几个微秒，由于是小功率变频器，开关损耗仍很小。同时在设计中还降低了功率开关管的开关频率，从原来5KHZ-15KHZ降到1KHZ，这也降低了开关损耗和干扰的频数。为保证电路可靠工作，功率开关管的关断不采用延时关断方式，否则有可能造成上下臂开关管的短路，所以在电阻Re2的两端反向并联了一个放电二极管D，当激励脉冲降低为负值(或者0V)时，Chn里的电荷将通过放电二极管放电，并反向充电为负值(或降为0V)，功率开关管迅速关断。
[0024]为防止干扰进入CPU电路，CPU电路输出的6路PWM驱动信号通过6路光电隔离的带功率放大的光耦电路各串连一个电阻R送到6路功率开关管的G极，光耦的供电由与外界和CPU电路隔离的开关电源完成。
[0025]上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种低干扰储纬电机用变频驱动器电路，该变频驱动器电路包括CPU电路、功率开关管驱动电路、通讯电路、输入信号处理电路、按键输入电路、主电源和电流信号采样及放大电路、显示模组电路、开关电源，开关电源为变频器驱动电路正常工作提供工作电压，通讯电路、按键输入电路、输入信号处理电路均接入CPU电路的对应输入接口，主电源和电流信号采样及放大电路中的主电源为开关电源及功率开关管提供工作电压、电流信号采样及放大电路采集变频驱动器电路中的工作电流信号并将采样所得电流信号发至CPU电路进行比较处理，发现过流CPU电路停止输出PWM驱动信号、变频器停止工作，显示模组电路与CPU电路相连、用于显示变频驱动器电路工作状态，CPU电路的输出的PWM驱动信号送到功率开关管驱动电路的输入端，其特征在于，CPU电路的输出的PWM驱动信号通过光耦电路输出端再与一阻值为1ΚΩ?5ΚΩ的电阻R串联后接入功率开关管驱动电路中功率开关管的栅极G，在电阻R的两端反向并联了一个放电二极管D。
2.根据权利要求1所述的一种低干扰储纬电机用变频驱动器电路，其特征在于，CPU电路输出的6路PWM驱动信号通过6路光电隔离的带功率放大的光耦电路输出端各与一阻值为1ΚΩ?5ΚΩ的电阻R串联后各接入6路功率开关管的栅极G，光耦的供电由与外界和CPU电路隔离的开关电源完成。
3.根据权利要求2所述的一种低干扰储纬电机用变频驱动器电路，其特征在于，CPU电路输出的6路PWM驱动信号驱动功率开关管的开关频率为IKHz。
【文档编号】H02P27/04GK203747715SQ201420109911
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】杨见智, 钱裕 申请人:苏州三和仪器有限公司