电动车控制器的H桥驱动电路、控制器和电动车的制作方法

文档序号:14215646阅读:422来源:国知局

本实用新型涉及电动车领域,尤其涉及一种电动车控制器的H桥驱动电路、控制器和电动车。



背景技术:

电动车因其不燃烧汽油产生动力,具有环保、污染小的特点,在旅游景区等对环境要求较高的地方得到广泛的应用。现有的电瓶车设有一个电机控制器,用于将蓄电池输出的直流电源转换成三相交流电源并驱动电机转动。

现有技术的控制器一般是采用高压驱动芯片来实现,不仅成本高,且大电流驱动难以满足,需要外扩图腾柱输出以增大驱动电流,虽然采用驱动芯片具有集成度高,但是成本高,驱动输出电流小,难以满足低成本、大电流的需求。



技术实现要素:

本实用新型的第一目的是提供一种成本低且电路开关速度快的H桥驱动电路。

本实用新型的第二目的是提供一种成本低且电路开关速度快的控制器。

本实用新型的第三目的是提供一种成本低且电路开关速度快的电动车。

为了实现本实用新型的第一目的,本实用新型提供一种电动车控制器的H桥驱动电路,包括驱动电源、上桥驱动电路和下桥驱动电路;

上桥驱动电路包括第一驱动模块、第一处理模块和开关管K1,第一驱动模块设置有第一信号输出端,下桥驱动电路包括开关管K2;

第一处理模块包括二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、三极管T2和三极管T3,二极管D2的正极与驱动电源的正极连接,二极管D2的负极与电阻R3的第一端、三极管T2的发射极、电容C1的第一端连接,电阻R3的第二端与电阻R5的第一端、电容C2的第一端、第一信号输出端连接,电阻R5的第二端与电容C2的第二端、三极管T2的基极连接,三极管T2的集电极与二极管D1的正极、电阻R7的第一端、三极管T3的基极连接,二极管D1的负极与电阻R6的第一端连接,电阻R6的第二端与三极管T3的发射极、开关管的K1的栅极连接,三极管T3的集电极与电阻R8的第一端连接,电阻R7的第二端和电阻R8的第二端、电容C1、开关管K1的漏极、开关管K2的源极连接。

由上述方案可见,R3、R5、C2和第一驱动模块组成晶体管T2的驱动电路,而C2为加速电容,其能够加速T2的关断,同时,将开通电阻R6、R23独立设置,便于独立调整开关时间,再者,上桥驱动电路的供电是由驱动电源通过D2、C1与上桥的地形成回路,在下桥驱动电路导通时,驱动电源通过D2给C1充电,用于上桥驱动电路开通时使用。另外,T1的源极可与驱动电源共地,驱动侧R7、R8等地与C1的负极共地,实现了上桥自举供电、浮动驱动的目的。

更进一步的方案是,第一驱动模块包括场效应管T1、电阻R1、电阻R2和电阻R4,电阻R1用于连接在信号输入端的两端,电阻R2的第一端与电阻R1的第一端连接,电阻R1的第二端与场效应管T1的栅极连接,场效应管T1的源极与第一信号输出端连接,场效应管T1的漏极与电阻R4的第一端连接,电阻R2的第二端和电阻R4的第二端接地。

由上可见,采用MOSFET的T1来驱动T2,具有开关速度快,输入电压电平范围宽等特点,第一级电路采用MOSFET的T1,输入接口兼容性好,使后级得晶体管T2开关速度快,同时输入电平范围从3V-15V均可,兼容3.3V、5.5V、15V等各种接口电路。

更进一步的方案是,上桥驱动电路还包括第一门极保护模块,第一门极保护模块包括稳压二极管Z1、稳压二极管Z2、电容C4和电阻R9,稳压二极管Z1的正极与稳压二极管Z2的正极连接,稳压二极管Z1的负极与电容C4的第一端、电阻R9的第一端、开关管K1的栅极连接,稳压二极管Z2的负极与电容C4的第二端、电阻R9的第二端、开关管K1的漏极连接。

由上可见,门极储存电荷通过T3与R8进行泻放,其中R8可以独立调整关断电流。C4、R9、Z1、Z2组成门极保护电路,R9防静电,C9为防止弥勒效应,增加双向稳压管进行弥勒效应电压钳位保护等措施,从而有效保护电路。

更进一步的方案是,下桥驱动电路还包括第二驱动模块和第二处理模块,第二驱动模块设置有第二信号输出端;

第二处理模块包括二极管D11、电容C11、电阻R18、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、三极管T5和三极管T6,驱动电源的正极与电阻R24的第一端、三极管T5的发射极连接,电阻R24的第二端与电阻R21的第一端、电容C11的第一端、第二信号输出端连接,电阻R21的第二端与电容C11的第二端、三极管T5的基极连接,三极管T5的集电极与二极管D11的正极、电阻R18的第一端、三极管T6的基极连接,二极管D11的负极与电阻R23的第一端连接,电阻R23的第二端与三极管T6的发射极、开关管的K2的栅极连接,三极管T6的集电极与电阻R22的第一端连接,电阻R18的第二端和电阻R22的第二端、开关管K2的漏极接地。

更进一步的方案是,第二驱动模块包括场效应管T4、电阻R26、电阻R20和电阻R25,电阻R26用于连接在信号输入端的两端,电阻R20的第一端与电阻R26的第一端连接,电阻R26的第二端与场效应管T4的栅极连接,场效应管T4的源极与第二信号输出端连接,场效应管T4的漏极与电阻R25的第一端连接,电阻R20的第二端和电阻R25的第二端接地。

更进一步的方案是,下桥驱动电路还包括第二门极保护模块,第二门极保护模块包括稳压二极管3、稳压二极管Z4、电容C9和电阻R19,稳压二极管Z3的正极与稳压二极管Z4的正极连接,稳压二极管Z3的负极与电容C9的第一端、电阻R19的第一端、开关管K2的栅极连接,稳压二极管Z4的负极和电容C9的第二端、电阻R19的第二端接地。

由上可见,下桥驱动电路的方式大致与上桥驱动电路一致,同样能够实现上述的实用新型目的和优点。

为了实现本实用新型的第二目的,本实用新型提供一种电动车用控制器,控制器设置有H桥驱动电路,其特征在于,H桥驱动电路为上述方案中的H桥驱动电路。

为了实现本实用新型的第三目的,本实用新型提供一种电动车,电动车设置有控制器,控制器设置有H桥驱动电路,H桥驱动电路为上述方案中的H桥驱动电路。

由上述方案可见,通过控制器和电动车的驱动电路,即R3、R5、C2和第一驱动模块组成晶体管T2的驱动电路,而C2为加速电容,其能够加速T2的关断,同时,将开通电阻R6、R23独立设置,便于独立调整开关时间,再者,上桥驱动电路的供电是由驱动电源通过D2、C1与上桥的地形成回路,在下桥驱动电路导通时,驱动电源通过D2给C1充电,用于上桥驱动电路开通时使用。另外,T1的源极可与驱动电源共地,驱动侧R7、R8等地与C1的负极共地,实现了上桥自举供电、浮动驱动的目的。

附图说明

图1是本实用新型驱动电路实施例的电路图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

电动车设置有驱动电机用的控制器,控制器设置有H桥驱动电路, 参照图1,H桥驱动电路,包括驱动电源Drive_power、上桥驱动电路和下桥驱动电路。

上桥驱动电路包括第一驱动模块、第一处理模块、第一门极保护模块和开关管K1,第一处理模块包括二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、三极管T2和三极管T3,二极管D2的正极与驱动电源的正极连接,二极管D2的负极与电阻R3的第一端、三极管T2的发射极、电容C1的第一端连接,电阻R3的第二端与电阻R5的第一端、电容C2的第一端、第一信号输出端连接,,电阻R5的第二端与电容C2的第二端、三极管T2的基极连接,三极管T2的集电极与二极管D1的正极、电阻R7的第一端、三极管T3的基极连接,二极管D1的负极与电阻R6的第一端连接,电阻R6的第二端与三极管T3的发射极、开关管的K1的栅极连接,三极管T3的集电极与电阻R8的第一端连接,电阻R7的第二端和电阻R8的第二端、电容C1、开关管K1的漏极、开关管K2的源极连接。

第一驱动模块包括场效应管T1、电阻R1、电阻R2和电阻R4,电阻R1用于连接在信号输入端Drive_signal_H的两端,电阻R2的第一端与电阻R1的第一端连接,电阻R1的第二端与场效应管T1的栅极连接,场效应管T1的源极与第一驱动模块的第一信号输出端连接,场效应管T1的漏极与电阻R4的第一端连接,电阻R2的第二端和电阻R4的第二端接地。

第一门极保护模块包括稳压二极管Z1、稳压二极管Z2、电容C4和电阻R9,稳压二极管Z1的正极与稳压二极管Z2的正极连接,稳压二极管Z1的负极与电容C4的第一端、电阻R9的第一端、开关管K1的栅极连接,稳压二极管Z2的负极与电容C4的第二端、电阻R9的第二端、开关管K1的漏极连接。

本案的最大优势是实现采用自举电路的上桥驱动电路,下面对其工作原理进行描述。R2、R1、R4组成T1输入驱动电路,R2为下拉电阻,保证在控制器不连接或者连接不好的情况下,驱动信号处于低电平无效状态;R1为MOSFET的输入电阻。R3、R5及C2与T1组成三极管T2的驱动电路,Drive_signal_L=0时,T1关断,T2也关断;在Drive_signal_L=1时,T1开通,T2也开通。其中C2为加速电容,加速T2的关断。另外,采用MOSFET管的T1来驱动T2,具有开关速度快,输入电压电平范围宽等特点。在T2导通的情况下,驱动电源通过D2、R6输出给所驱动的开关器件,R6为开通电阻,可以根据开通速度进行调整。在T2关断的情况下,T3导通,门极储存电荷通过T3与R8进行泻放,其中R8可以独立调整关断电流。C4、R9、Z1、Z2组成门极保护电路,R9防静电,C9为防止弥勒效应。

下桥驱动电路还包括第二驱动模块、第二处理模块、第二门极保护模块和开关管K2,第二处理模块包括二极管D11、电容C11、电阻R18、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、三极管T5和三极管T6,驱动电源的正极与电阻R24的第一端、三极管T5的发射极连接,电阻R24的第二端与电阻R21的第一端、电容C11的第一端、第二信号输出端连接,电阻R21的第二端与电容C11的第二端、三极管T5的基极连接,三极管T5的集电极与二极管D11的正极、电阻R18的第一端、三极管T6的基极连接,二极管D11的负极与电阻R23的第一端连接,电阻R23的第二端与三极管T6的发射极、开关管的K2的栅极连接,三极管T6的集电极与电阻R22的第一端连接,电阻R18的第二端和电阻R22的第二端、开关管K2的漏极接地。

第二驱动模块包括场效应管T4、电阻R26、电阻R20和电阻R25,电阻R26用于连接在信号输入端的两端,电阻R20的第一端与电阻R26的第一端连接,电阻R26的第二端与场效应管T4的栅极连接,场效应管T4的源极与第二驱动模块的第二信号输出端连接,场效应管T4的漏极与电阻R25的第一端连接,电阻R20的第二端和电阻R25的第二端接地。

第二门极保护模块包括稳压二极管Z3、稳压二极管Z4、电容C9和电阻R19,稳压二极管Z3的正极与稳压二极管Z4的正极连接,稳压二极管Z3的负极与电容C9的第一端、电阻R19的第一端、开关管K2的栅极连接,稳压二极管Z4的负极和电容C9的第二端、电阻R19的第二端接地。

下桥驱动电路如上桥大致相同,其原理是:

R20、R26、R25组成T4输入驱动电路,R20为下拉电阻,保证在控制器不连接或者连接不好的情况下,驱动信号处于无效状态;R26为MOSFET的输入电阻。R24、R21及C11与T4组成晶体管T5的驱动电路,Drive_signal_L=0时,T4关断,T5也关断;在Drive_signal_L=1时,T4开通,T5也开通。其中C11为加速电容,加速T5的关断。另外,采用MOSFET管T4来驱动二极管T5,具有开关速度快,输入电压电平范围宽等特点。在T5导通的情况下,驱动电源通过D11、R23输出给所驱动的开关器件,R23为开通电阻,可以根据开关速度进行调整。在T5关断的情况下,T6导通,门极储存电荷通过T6与R22进行泄放,其中R22可以调整关断电流。C9、R19、Z3、Z4组成门极保护电路,R19防静电,C9为防止弥勒效应。

从以上的描述可以看出,在工作原理上基本相同,但是根本区别在于,下桥驱动电源所有电路是共地的,而上桥供电是由下桥的驱动电源通过D2、C1与上桥的地形成回路,在下桥导通时,驱动电源通过D2给C1充电,用于上桥开通时使用。另外,T1的源极与Drive_power共地,驱动侧R7、R8等地与C1的负极共地,实现了上桥自举供电、浮动驱动的目的。当然在本实施例外,T1与T4也可以是采用晶体管,也是能够实现本实用新型目的。

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