一种金属气密性封装大功率直流电机控制模块及互锁电路的制作方法

本发明属于直流电机控制领域，尤其是涉及一种金属气密性封装大功率直流电机控制模块及互锁电路。

背景技术：

1、传统的非气密性直流电机控制模块采用箱体结构设计，箱体内部装配多个功率控制模块或电磁控制模块或接触器控制直流电机工作，箱体采用结构板使用螺钉紧固安装，这种结构形式优点是加工方便、成本低廉、负载高；缺点是密封性差、防水防沙尘和抗振动、冲击能力差，不适用于岛礁、海洋、涉水环境等恶劣环境中使用。

2、采用功率三极管、场效应管mosfeet、igbt作为输出控制器件的金属气密性封装的大功率直流电机控制模块由于无机械触点、寿命长、能够在恶劣环境下可靠工作等特点，被应用于诸多领域，目前正朝着体积越来越小，负载电流越来越大的方向发展。传统控制模块多数采用变压器隔离，易受电磁干扰，需要进行交直流信号处理。传统控制模块多数需要增加延时电路设计，使控制模块接通时间大于关断时间，避免输出h桥上下桥臂出现同时短路问题，电路复杂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种金属气密性封装大功率直流电机控制模块，该控制电路无电磁干扰，且有效避免出现输出误动作的情况，电路结构简单。

2、为实现本发明的目的，在此提供的金属气密性封装大功率直流电机控制模块包括控制电路，所述控制电路被配置有：

3、输入电路，包括用于提供正转触发信号的正转控制电路，用于提供反转触发信号的反转控制电路，用于提供偏置激励，在所述正转控制电路、所述反转控制电路掉电时保证输出电路无输出的偏置电路，以及保证控制电路仅存一个有效转向控制信号的互锁电路；

4、隔离驱动电路，被配置用于将所述输入电路输出转换为光信号，再将光信号转为电信号作为控制信号输出；以及

5、输出电路，被配置用于在所述隔离驱动电路输出的控制信号下实现控制电路输出的通断切换。

6、在一些实施方式中，本发明提供的控制模块还被配置有加速泄放电路，用于在所述输入电路无激励加载时加快所述输出电路电容放电，加速控制电路关断；包括二极管和可控器件，所述二极管用于防止在所述输入电路无激励加载时所述输出电路电容上的电荷回流至所述隔离驱动电路；所述可控器件用于在所述输入电路无激励加载时所述输出电路电容电荷快速泄放。

7、在一些实施方式中，本发明提供的控制模块还被配置有第一保护电路，用于将所述输出电路控制信号钳位至设定范围，防止所述输出电路振荡；包括串联于所述隔离驱动电路输出端和所述输出电路输入端之间的电阻和串联于所述输出电路输入端和电路地之间的稳压二极管。

8、在一些实施方式中，本发明提供的控制模块还被配置有第二保护电路，用于吸收输出大电压信号，保护所述输出电路；所述第二保护电路包括瞬态抑制二极管由d12。

9、在一些实施方式中，本发明提供的控制模块还包括管壳、第一基板、第二基板，所述第一基板和所述第二基板焊接于所述管壳内；所述第一基板和所述第二基板用于所述控制电路分布；所述管壳上装配有与所述控制电路电连接的输入引线和输出引线；所述管壳包括金属基座和金属盖板，所述金属基座和所述金属盖板采用平行封焊进行密封。

10、在一些实施方式中，所述输出引线电阻低于0.15mω。

11、本发明在此的另一个目的提供一种互锁电路，该电路被配置有第一输入端、第二输入端、三极管q1、三极管q2、三极管q3和三极管q4，第一输入端分别接所述三极管q3和所述三极管q4的控制端，所述第二输入端分别接所述三极管q1和所述三极管q2的控制端，所述三极管q1、所述三极管q2、所述三极管q3和所述三极管q4的电源端作为输出端。

12、在一些实施方式中，本发明提供的互锁电路还被配置有电阻r1～电阻r8，所述电阻r1和所述电阻r3串联于所述第一输入端和电路地之间，两者相连接的一端分别经所述电阻r7和所述电阻r8接所述三极管q3的控制端、所述三极管q4的控制端；所述电阻r2和所述电阻r4串联于所述第二输入端和电路地之间，两者相连接的一端分别经所述电阻r5和所述电阻r6接所述三极管q1的控制端、所述三极管q2的控制端。

13、本发明提供的技术方案，有益效果至少包括：

14、1)该控制模块输入输出采用光隔离，利用光伏特性延长接通时间，无需额外增加延时电路，电路结构简单，且光隔离方式无电磁干扰；通过互锁电路保证控制电路仅存在一个有效控制指令，有效地避免出现输出误动作的情况；偏置电路的配置，当输入电路无正反转激励时，偏置电路施加信号给输出电路，使输出电路无输出，短接电机负载，电机停转。

15、2)配置快速泄放电路，缩短关断时间，避免输出电路短路。

16、3)第一保护电路、第二电路保护的配置保护了输出电路，防止振荡。

17、4)该控制模块金属基座和金属盖板采用平行封焊进行密封，密封后具有高气密、耐高温、耐腐蚀、防潮、屏蔽防护好、坚固耐用等优点。

18、5)该控制模块装配第一基板、第二基板用于控制电路分布，减小了模块外形尺寸，实现了小体积。

技术特征：

1.一种金属气密性封装大功率直流电机控制模块，其特征在于，该模块包括控制电路，所述控制电路被配置有：

2.根据权利要求1所述的金属气密性封装大功率直流电机控制模块，其特征在于，所述控制电路还被配置有加速泄放电路，用于在所述输入电路无激励加载时加快所述输出电路电容放电，加速控制电路关断；包括二极管和可控器件，所述二极管用于防止在所述输入电路无激励加载时所述输出电路电容上的电荷回流至所述隔离驱动电路；所述可控器件用于在所述输入电路无激励加载时所述输出电路电容电荷快速泄放。

3.根据权利要求1所述的金属气密性封装大功率直流电机控制模块，其特征在于，所述控制电路还被配置有第一保护电路，用于将所述输出电路控制信号钳位至设定范围，防止所述输出电路振荡；包括串联于所述隔离驱动电路输出端和所述输出电路输入端之间的电阻和串联于所述输出电路输入端和电路地之间的稳压二极管。

4.根据权利要求1所述的金属气密性封装大功率直流电机控制模块，其特征在于，所述控制电路还被配置有第二保护电路，用于吸收输出大电压信号，保护所述输出电路；所述第二保护电路包括瞬态抑制二极管由d12。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的金属气密性封装大功率直流电机控制模块，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的金属气密性封装大功率直流电机控制模块，其特征在于，所述正转控制电路、所述反转控制电路和/或所述偏置电路还包括用于防止激励接反的反向保护二极管。

7.根据权利要求5所述的金属气密性封装大功率直流电机控制模块，其特征在于：所述隔离驱动电路包括第一光耦组、第二光耦组、第三光耦组和第四光耦组，所述第一光耦组、所述第二光耦组、所述第三光耦组和所述第四光耦组的输入端分别与所述三极管q1、三极管q2、三极管q3和三极管q4的电源端电连接。

8.根据权利要求7所述的金属气密性封装大功率直流电机控制模块，其特征在于：所述第一光耦组、所述第二光耦组、所述第三光耦组和/或所述第四光耦组包括两个光电耦合器。

9.根据权利要求7所述的金属气密性封装大功率直流电机控制模块，其特征在于：所述输出电路包括第一输出控制器、第二输出控制器、第三输出控制器和第四输出控制器，所述第一光耦组、所述第二光耦组、所述第三光耦组和所述第四光耦组的输出端分别与所述第一输出控制器、所述第二输出控制器、所述第三输出控制器和所述第四输出控制器的控制端连接，所述第一输出控制器和所述第三输出控制器的电源端分别作为电源加载端a，用于电源v+加载，所述第二输出控制器和所述第四输出控制器的电源端分别作为电源加载端b，用于电源v-加载；所述第一输出控制器和所述第四输出控制器的输出端用于接电机m+端，所述第二输出控制器和所述第三输出控制器的输出端用于接电机m-端。

10.根据权利要求9所述的金属气密性封装大功率直流电机控制模块，其特征在于：所述第一输出控制器、所述第二输出控制器、所述第三输出控制器和/或所述第四输出控制器包括第一场效应管和第二场效应管。

11.根据权利要求1所述的金属气密性封装大功率直流电机控制模块，其特征在于：还包括管壳(1)、第一基板(2)、第二基板(3)，所述第一基板(2)和所述第二基板(3)焊接于所述管壳(1)内；所述第一基板(2)和所述第二基板(3)用于所述控制电路分布；所述管壳(1)上装配有与所述控制电路电连接的输入引线(6)和输出引线(7)；所述管壳(1)包括金属基座(4)和金属盖板(5)，所述金属基座(4)和所述金属盖板(5)采用平行封焊进行密封。

12.根据权利要求11所述的金属气密性封装大功率直流电机控制模块，其特征在于：所述金属基座(4)和所述金属盖板(5)封焊后泄漏率低于1×10-3pa·m3/s。

13.根据权利要求11所述的金属气密性封装大功率直流电机控制模块，其特征在于：所述输出引线(7)电阻低于0.15mω。

14.一种互锁电路，其特征在于，该电路被配置有第一输入端、第二输入端、三极管q1、三极管q2、三极管q3和三极管q4，第一输入端分别接所述三极管q3和所述三极管q4的控制端，所述第二输入端分别接所述三极管q1和所述三极管q2的控制端，所述三极管q1、所述三极管q2、所述三极管q3和所述三极管q4的电源端作为输出端。

15.根据权利要求14所述的互锁电路，其特征在于：还被配置有电阻r1～电阻r8，所述电阻r1和所述电阻r3串联于所述第一输入端和电路地之间，两者相连接的一端分别经所述电阻r7和所述电阻r8接所述三极管q3的控制端、所述三极管q4的控制端；所述电阻r2和所述电阻r4串联于所述第二输入端和电路地之间，两者相连接的一端分别经所述电阻r5和所述电阻r6接所述三极管q1的控制端、所述三极管q2的控制端。

技术总结
本发明公开了一种金属气密性封装大功率直流电机控制模块及互锁电路，该模块包括控制电路，所述控制电路被配置有：输入电路，包括用于提供正转触发信号的正转控制电路，用于提供反转触发信号的反转控制电路，用于提供偏置激励，在所述正转控制电路、所述反转控制电路掉电时保证输出电路无输出的偏置电路，以及保证控制电路仅存一个有效转向控制信号的互锁电路；隔离驱动电路，被配置用于将所述输入电路输出转换为光信号，再将光信号转为电信号作为控制信号输出；以及输出电路，被配置用于在所述隔离驱动电路输出的控制信号下实现控制电路输出的通断切换。本发明提供的控制模块无需额外增加延时电路，电路结构简单，无电磁干扰。

技术研发人员：韦跃武,郭建章,宣博文,赵笃良,罗海洋,林永,翟耀华
受保护的技术使用者：贵州振华群英电器有限公司（国营第八九一厂）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12