一种自锁保护电路的制作方法

本实用新型涉及自锁保护电路领域，特别是一种自锁保护电路。

背景技术：

IGBT半桥电路在现代电子产品应用中非常广泛，半桥在电路的使用中主要有两种情况，一种不允许上下桥臂互通，一种允许上下桥臂在一定时间内互通；而随着应用的推广，如果在使用中出现不符合设计要求的桥臂互通现象，就会导致电路损坏造成严重后果。同时，市面上现有类似防止驱动互锁的保护电路，只能单纯的防止驱动互通，保护及应用不全面，因此此类保护电路不能完全适合所有半桥的不同工作状态，不能允许桥臂存在一定时间的互通，具有一定的局限性。

技术实现要素：

针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提出一种可防止驱动过长时间互通，并根据桥臂所处的工作模式，进行延时时间调整的自锁保护电路，并且具备隔离效果，应用范围更广且更方便。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种自锁保护电路，包括半桥电路PWMA和半桥电路PWMB；包括延时选择模块、左侧隔离耦合电路、右侧隔离耦合电路和选择器U5A；

一个以上所述延时选择模块并联后一端通过所述左侧隔离耦合电路分别与所述半桥电路PWMA和半桥电路PWMB耦合连接，另一端与所述选择器U5A的2号引脚连接；所述选择器U5A的1号引脚分别与所述右侧隔离耦合电路耦合连接；

所述延时选择模块包括模式选择控制开关Q和延时电路，所述模式选择控制开关Q的输出端与所述延时电路的输入端连接，所述延时电路的输出端与所述选择器U5A的2号引脚连接。

优选的，所述延时电路为时间继电器。

优选的，所述模式选择控制开关Q为三极管，所述三极管的E极与所述时间继电器连接。

优选的，所述左侧隔离耦合电路为隔离变压器，两所述隔离变压器的左侧绕组分别正接于所述半桥电路PWMA和半桥电路PWMB的输入端，两所述隔离变压器的右侧绕组串接于所述延时选择模块的输入端。

优选的，所述右侧隔离耦合电路为包括发光二极管和光敏三极管的隔离光耦电路；

所述选择器U5A的1号引脚一侧，两所述发光二极管同向并联后阴极端与所述选择器U5A的1号引脚连接，阳极端与一电压源VCC连接。

优选的，还包括电阻R3和电阻R4，所述电阻R3和电阻R4串联后，电阻R3的另一端与一电压源VCC连接，电阻R4的另一端接地，所述选择器U5A的3号引脚接于电阻R3和电阻R4之间。

优选的，还包括电阻R5，所述电阻R5的一端与所述选择器U5A的1号引脚连接，另一端与一电压源VCC连接。

本实用新型的有益效果：1、允许上下桥臂驱动存在一定的互通时间，只要互通时间低于设定范围即不触发保护；

2、驱动时间可根据使用的需要进行相应的设置，且调整简单方便；

3、可通过不同的工作模式，进行驱动延时时间保护的选择，适用于各种半桥工作模式；

4、驱动保护隔离，不受驱动使用环境的限制，并可直接使用于IGBT驱动前端，更快捷有效的起保护，而防止前端驱动损坏带来的不良后果。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的电路结构图；

图2是本实用新型的另一个实施例的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，一种自锁保护电路，包括半桥电路PWMA和半桥电路PWMB；包括延时选择模块、左侧隔离耦合电路、右侧隔离耦合电路和选择器U5A；

一个以上所述延时选择模块并联后一端通过所述左侧隔离耦合电路分别与所述半桥电路PWMA和半桥电路PWMB耦合连接，另一端与所述选择器U5A的2号引脚连接；所述选择器U5A的1号引脚与所述右侧隔离耦合电路耦合连接；

所述延时选择模块包括模式选择控制开关Q和延时电路，所述模式选择控制开关Q的输出端与所述延时电路的输入端连接，所述延时电路的输出端与所述选择器U5A的2号引脚连接。

所述延时电路的一个实施例为时间继电器；

所述延时电路的另一个实施例包括电阻R、二极管D和电容C，所述电阻R的一端与二极管C的阳极端连接，所述电阻R的另一端与所述模式选择控制开关Q的输出端连接；所述电容C的一端接于所述电阻R和电容C的中间，所述电容C的另一端为接地端。

优选的，所述模式选择控制开关Q为三极管，所述三极管的E极与所述时间继电器连接。

所述左侧隔离耦合电路的一个实施例为隔离变压器，两所述隔离变压器的左侧绕组分别正接于所述半桥电路PWMA和半桥电路PWMB的输入端，两所述隔离变压器的右侧绕组串接于所述延时选择模块的输入端。

所述左侧隔离耦合电路的另一个实施例包括发光二极管和光敏三极管的隔离光耦电路；

所述选择器U5A的2号引脚一侧，两所述发光二极管分别正接于所述半桥电路PWMA和半桥电路PWMB，对应所述发光二极管数量的所述光敏三极管串接于所述延时选择模块的输入端。

优选的，所述右侧隔离耦合电路包括发光二极管和光敏三极管的隔离光耦电路；

所述选择器U5A的1号引脚一侧，两所述发光二极管同向并联后阴极端与所述选择器U5A的1号引脚连接，阳极端与一电压源VCC连接。

优选的，还包括电阻R3和电阻R4，所述电阻R3和电阻R4串联后，电阻R3的另一端与一电压源VCC连接，电阻R4的另一端接地，所述选择器U5A的3号引脚接于电阻R3和电阻R4之间。

优选的，还包括电阻R5，所述电阻R5的一端与所述选择器U5A的1号引脚连接，另一端与一电压源VCC连接。

如图2所示的实施例中，左侧隔离耦合电路、右侧隔离耦合电路均为包括发光二极管和光敏三极管的隔离光耦电路，当原边PWMA信号为高电平时，隔离光耦U1的发光二极管被正向导通，同时导通隔离光耦U1的副边(光敏三极管边)；当原边PWMB信号为高电平时，隔离光耦U2的发光二极管被正向导通，同时导通隔离光耦U2的副边。

三极管Q1和三极管Q2为模式选择控制开关，由于不会存在两种工作模式一起工作，因此三极管Q1和三极管Q2的驱动信号MODEL_A和MODEL_B不会同时为高，为选通信号。

电阻R1和电容C1以及R2和C2组成两组不同的延时时间，通过调节R1和C1的大小，可调整控制PWM存在共通的延时时间；D1和D2为反向截至二极管，防止不同模式下的延时时间被相互影响；

延时选择模块将产生的信号送给比较器U5A的2脚，并与比较器U5A上3脚的参考电平信号进行比较，从而控制比较器U5A上1脚的输出电平状态；U3和U4为驱动拉低光耦，当比较器U5A上1脚输出低电平时，驱动拉低光耦U3和驱动拉低光耦U4输出低电平，因此可将驱动信号给拉低，让IGBT关断。

具体工作时，

(1)、如果只有PWMA或者PWMB中任一一个为高电平时，隔离光耦U1只有一个会被导通，此时不管三极管Q1和Q2是否有模式驱动信号，选择器U5A上2脚的输入都为低电平(定义2脚电平为V2)，低于3脚上的电平(定义3脚电平为V3)，而

V3＝VCC*R3/(R3+R4)；

因此选择器U5A上1脚为上拉VCC高电平信号(定义1脚电平为V1),V1＝VCC，驱动拉低光耦U3和驱动拉低光耦U4不会被导通，驱动拉低光耦U3和驱动拉低光耦U4副边的输出电平随电路正常电平信号，因此不会影响半桥驱动的正常工作；

(2)如果PWMA或者PWMB同时出现高电平驱动，隔离光耦U1和隔离光耦U2被导通，VCC通过隔离光耦U1和隔离光耦U2的副边连通到三极管Q1和三极管Q2的C极，取隔离光耦副边的导通压降Vu，此时，Vc＝VCC-2Vu，此时分两种情况：

a)如果三极管Q1的驱动信号MODEL_A为高，三极管Q2的驱动信号MODEL_B 为低，那么“延时选择模块A”起作用，VCC通过隔离光耦U1和隔离光耦U2，以及三极管Q1的C极、E极给电阻R1和电容C1供电，通过电阻R1和电容C1形成电压上升时间常数，设计时间Ta后达到电平Vta，在此之间，V2＝Vta-Vd1，Vd1为反向截至二极管D1正向上的电压值；

假设此时V2＝V3＝VCC*R3/(R3+R4)为临界点，因此PWMA和PWMB在共通时间大于Ta时，比较器U5A输出电平将被置低，使得驱动拉低光耦U3和驱动拉低光耦U4导通，将驱动拉低光耦U3和驱动拉低光耦U4的副边输出拉低，以此来关闭驱动，驱动所控制的IGBT不工作，从而起到保护作用；如果PWMA和PWMB的共通时间小于Ta，V2将在达到V3电平之前停止电压上升，因此选择器U5A的输出还是为高，驱动拉低光耦U3和驱动拉低光耦U4也不会被导通，同时也就不会被驱动拉低，IGBT在设定允许的共同时间Ta内继续保持正常驱动工作。

b)如果三极管Q2的驱动信号MODEL_B为高，三极管Q1的驱动信号MODEL_A为低，那么“延时选择模块A”起作用，VCC通过隔离光耦U1和隔离光耦U2，以及三极管Q2的C极、E极给电阻R2和电容C2供电，通过电阻R2和电容C2形成的电压上升时间常数，设计时间Tb后达到电平Vtb，在此之间，V2＝Vtb-Vd2，Vd2为反向截至二极管D2正向上的电压值；

假设此时V2＝V3＝VCC*R3/(R3+R4)为临界点，因此PWMA和PWMB在共通时间大于Tb时，比较器U5A输出电平将被置低，使得驱动拉低光耦U3和驱动拉低光耦U4导通，将驱动拉低光耦U3和驱动拉低光耦U4的副边输出拉低，以此来关闭驱动，驱动所控制的IGBT不工作，从而起到保护作用；如果PWMA和PWMB的共通时间小于Tb，V2将在达到V3电平之前停止电压上升，因此选择器U5A的输出还是为高，驱动拉低光耦U3和驱动拉低光耦U4也不会被导通，同时也就不会被驱动拉低，IGBT在设定允许的共同时间Tb内继续保持正常驱动工作。

从以上电路工作状态分析可看出，经过模式信号MODEL_A和MODEL_B的选择，可使驱动PWMA和PWMB分别存在小于Ta和Tb的共同导通时间，且通过电阻R1和电容C1、电阻R2和电容C2的不同值选择，可调整Ta和Tb延长时间的长短。如果不需要延迟时间，可将电阻短路，并取消对应的电容的使用；如果PWMA和PWMB一旦出现共同高压时，最终驱动将会立即被拉低，从而起保护作用。

同时，如果有多路PWM需要防止共通，可参照“延时电路部分”，增加“延时电路C”“延时电路D”等，实现多路PWM延时共通自锁电路。另外，采用电阻R1和电容C1组成的延时电路精度不高，可更换精度更高的延时器来来达到所需目的，而这样等同替换和增加的方案，均落入本实用新型的保护范围内。

通过以上工作状态的说明，可以看出本实用新型具备：1)延时时间可根据需求进行调整；2)可根据不同工作模式选择延时时间进行保护；3)允许PWMA和PWMB的共通，只要设定好延时时间，即使对部分架构允许上下桥臂互通的电路也能起到的有效；4)输入输出光耦隔离，可以根据需求更容易安排此电路的位置，不受驱动限制。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。