一种用于声纳发射驱动电路的保护电路的制作方法

本发明涉及水声探测，可用于对产生模拟信号的发射电路进行保护，特别涉及一种用于声纳发射驱动电路的保护电路。

背景技术：

1、人类从未停止过对未知的探索。抬头仰望的星空和深邃不见底的大海，这种未知与不确定性除了时刻激起着人们的好奇心还与我们的生存息息相关。探索大自然是人类进步和文明的重要方式。自然界中，包含着各种各样的信息。例如气候变化中的温度、风速等，地壳运动中的振动、板块移动等，都能传递出各自特有的信息，信号就是这种信息的载体。目前便于实现的是电信号的处理。在辽阔深邃的海洋中，由于声波在水中传播的衰减很小，我们将电信号转变成一定频率的声音脉冲，用来探测数公里外的海洋地形地貌。声纳系统中，将电信号转变为声信号的设备是换能器，而驱动换能器进行声波发射的必须是交流电信号。由于探测海下的设备只能使用直流供电系统，所以在声波发射中，需要使用到将直流转变为交流的电路。这种电路的特点是将直流电转变为交流电，并且可以通过变压器将电压按一定的变比抬高。

2、传统的声纳发射系统驱动电路主要存在的缺点：

3、可靠性差：由于声纳的发射频率往往超过上千赫兹，对电路的整体性能要求较高。为了提高发射声源级，常常在高电压下使用全桥电路进行直流电到交流电的转换。因此在发射驱动电路中mos管的源极和漏极必将产生高达上千幅的瞬时电压，当电压超过mos管的耐压值后，mos管会被击穿导致短路。

4、高压串入信号控制电路：由于声纳的发射频率往往超过上千赫兹，想要精准的同时控制多通道的发射脉宽、发射周期等，必须使用fpga产生的pwm波来控制mos管的开合时序。由于mos管在源极和漏极导通时，源极也会导如来自高压线路的高压电流，因此用来控制mos管源极的pwm波必须有可靠的隔离措施。传统电路的光耦隔离可靠性差，如果隔离失效高压电路的高压电流会串入信号产生板，导致信号板损坏。

5、因此通过上述分析，本发明要解决的技术问题主要是：1)声纳系统在较高的电压下进行发射机发射动作时，mos管的源极和漏极产生较高的尖峰电压导致mos管被击穿。2)fpga产生的pwm波在控制mos管开断时，需要安全可靠的高压和低压隔离技术，在隔离失效时，高压电路的电流会串入到fpga模块，导致信号产生板损坏。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于声纳发射驱动电路的保护电路，本发明以解决上述问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于声纳发射驱动电路的保护电路，该保护电路由与变压器原边相连的两路电路构成，且两路电路相同；

3、其中每路电路均包括：adum5230芯片和mos管吸收电路；所述adum5230芯片的两个输入端分别输入pwm波send_h和send_l，两个输出端分别输出mos管驱动信号mosfet_h和mosfet_l，所述mos管驱动信号mosfet_h和mosfet_l分别与两个所述mos管吸收电路的一端相连，两个所述mos管吸收电路的另一端共同相接输出一路交流电压；

4、其中所述mos管吸收电路包括：mos管、功率电阻、吸收电容和二极管整流器；在所述mos管的源极和漏极两端串联一个所述功率电阻和一个所述吸收电容，并联一个所述二极管整流器。

5、优选的，还包括电阻r53、电阻r54、电阻r55、电阻r56与电容c39、电容c40；所述电阻r53的一端与send_l相连，另一端与adum5230芯片的vib端相连；电阻r55的一端与send_h相连，另一端与adum5230芯片的via端相连；电阻r56的一端接入5v电源，另一端与电阻r54的一端相连共同接入adum5230芯片的vadj端，电阻r54的另一端接地gnd；adum5230芯片的vdd1端与电容c39、电容c40的一端相连共同接入5v电源，电容c39和电容c40的另一端共同接地gnd。

6、优选的，还包括：电容c18、电容c28、电阻r26、电阻r30、电阻r37和开关二极管d8；所述adum5230芯片的voa端输出mosfet_h并与电阻r37和开关二极管d8的一端相连，开关二极管d8的另一端与电阻r26的一端相连，电阻r26的另一端与电阻r37的另一端和电阻r30的一端相连共同接入mos管吸收电路的驱动端；所述adum5230芯片的viso端与电容c18和电容c28的一端相连，电容c18和电容c28的另一端与电阻r30的另一端和adum5230芯片的gndiso端共同相连并与交流电压mosfet_h_s相连。

7、优选的，还包括：电容c17、电容c31、电阻r13、电阻r22、电阻r44和开关二极管d6；所述adum5230芯片的vob端输出mosfet_l并与电阻r44和开关二极管d6的一端相连，开关二极管d6的另一端与电阻r22的一端相连，电阻r22的另一端与电阻r13的一端、电阻r44的另一端相连共同接入mos管吸收电路的驱动端；所述电阻r13的另一端接地send_gnd和接地dc300v_gnd；所述adum5230芯片的gndb端与电容c17和电容c31的一端相连共同接地send_gnd，adum5230芯片的vddb端与电容c17和电容c31的另一端相连共同接入vcc_15v_send。

8、优选的，还包括：mos管q1、电阻r6、电容c6和二极管整流器v1；所述mos管q1的栅极为驱动端，mos管q1的源极与电容c6和二极管整流器v1的一端相连共同接入dc300v，所述电容c6的另一端与电阻r6的一端相连，电阻r6的另一端与mos管q1的漏极和二极管整流器v1的另一端相连共同接入交流电压mosfet_h_s。

9、优选的，还包括：mos管q2、电阻r3、电容c5和二极管整流器v8；所述mos管q2的栅极为驱动端，mos管q2的源极与电阻r3和二极管整流器v8的一端相连共同接入交流电压mosfet_h_s，二极管整流器v8的另一端与电容c5的一端和mos管q2的漏极相连共同接地dc300v_gnd，所述电容c5的另一端与电阻r3的另一端相连。

10、优选的，所述adum5230芯片在输入端和任一输出端之间提供了电流隔离，每一个输出端的工作电压相对于输入端的工作电压，电压差可高达±700vp。

11、优选的，经fpga模块发出的具有一定频率和时序的pwm波经过adum5230芯片后，使原先5v的输入信号send_h和send_l被放大为13v后输出，用来驱动mos管的闭合，并且低压端和高压端隔离。

12、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

13、1、本发明mos管尖峰电压吸收设计使得声纳系统在高压发射中mos管源极和漏极依然能够保持正常的输入电压水平。

14、2、本发明在隔离功率电路和低压控制信号电路中使用磁偶隔离技术，比传统的光耦合器具有更高的数据传输速率、时序精度和瞬态共模抑制能力，并消除了光电耦合中不稳定的电流传输率，非线性传输，温度和使用寿命的问题。

技术特征：

1.一种用于声纳发射驱动电路的保护电路，其特征在于，该保护电路由与变压器原边相连的两路电路构成，且两路电路相同；

2.如权利要求1所述的一种用于声纳发射驱动电路的保护电路，其特征在于，还包括电阻r53、电阻r54、电阻r55、电阻r56与电容c39、电容c40；所述电阻r53的一端与send_l相连，另一端与adum5230芯片的vib端相连；电阻r55的一端与send_h相连，另一端与adum5230芯片的via端相连；电阻r56的一端接入5v电源，另一端与电阻r54的一端相连共同接入adum5230芯片的vadj端，电阻r54的另一端接地gnd；adum5230芯片的vdd1端与电容c39、电容c40的一端相连共同接入5v电源，电容c39和电容c40的另一端共同接地gnd。

3.如权利要求2所述的一种用于声纳发射驱动电路的保护电路，其特征在于，还包括：电容c18、电容c28、电阻r26、电阻r30、电阻r37和开关二极管d8；所述adum5230芯片的voa端输出mosfet_h并与电阻r37和开关二极管d8的一端相连，开关二极管d8的另一端与电阻r26的一端相连，电阻r26的另一端与电阻r37的另一端和电阻r30的一端相连共同接入mos管吸收电路的驱动端；所述adum5230芯片的viso端与电容c18和电容c28的一端相连，电容c18和电容c28的另一端与电阻r30的另一端和adum5230芯片的gndiso端共同相连并与交流电压mosfet_h_s相连。

4.如权利要求3所述的一种用于声纳发射驱动电路的保护电路，其特征在于，还包括：电容c17、电容c31、电阻r13、电阻r22、电阻r44和开关二极管d6；所述adum5230芯片的vob端输出mosfet_l并与电阻r44和开关二极管d6的一端相连，开关二极管d6的另一端与电阻r22的一端相连，电阻r22的另一端与电阻r13的一端、电阻r44的另一端相连共同接入mos管吸收电路的驱动端；所述电阻r13的另一端接地send_gnd和接地dc300v_gnd；所述adum5230芯片的gndb端与电容c17和电容c31的一端相连共同接地send_gnd，adum5230芯片的vddb端与电容c17和电容c31的另一端相连共同接入vcc_15v_send。

5.如权利要求4所述的一种用于声纳发射驱动电路的保护电路，其特征在于，还包括：mos管q1、电阻r6、电容c6和二极管整流器v1；所述mos管q1的栅极为驱动端，mos管q1的源极与电容c6和二极管整流器v1的一端相连共同接入dc300v，所述电容c6的另一端与电阻r6的一端相连，电阻r6的另一端与mos管q1的漏极和二极管整流器v1的另一端相连共同接入交流电压mosfet_h_s。

6.如权利要求4所述的一种用于声纳发射驱动电路的保护电路，其特征在于，还包括：mos管q2、电阻r3、电容c5和二极管整流器v8；所述mos管q2的栅极为驱动端，mos管q2的源极与电阻r3和二极管整流器v8的一端相连共同接入交流电压mosfet_h_s，二极管整流器v8的另一端与电容c5的一端和mos管q2的漏极相连共同接地dc300v_gnd，所述电容c5的另一端与电阻r3的另一端相连。

7.如权利要求1～6任一项所述的一种用于声纳发射驱动电路的保护电路，其特征在于，所述adum5230芯片在输入端和任一输出端之间提供了电流隔离，每一个输出端的工作电压相对于输入端的工作电压，电压差可高达±700vp。

8.如权利要求1～6任一项所述的一种用于声纳发射驱动电路的保护电路，其特征在于，经fpga模块发出的具有一定频率和时序的pwm波经过adum5230芯片后，使原先5v的输入信号send_h和send_l被放大为13v后输出，用来驱动mos管的闭合，并且低压端和高压端隔离。

技术总结
本发明涉及水声探测技术领域，特别涉及一种用于声纳发射驱动电路的保护电路。该保护电路由与变压器原边相连的两路电路构成，且两路电路相同；其中每路电路均包括：ADuM5230芯片和Mos管吸收电路；所述ADuM5230芯片的两个输入端分别输入PWM波SEND_H和SEND_L，两个输出端分别输出Mos管驱动信号MosFET_H和MosFET_L，所述Mos管驱动信号MosFET_H和MosFET_L分别与两个所述Mos管吸收电路的一端相连，两个所述Mos管吸收电路的另一端共同相接输出一路交流电压；本发明在声纳的高压发射中可以达到如下技术效果：第一个是防止高压电路的电流串入信号控制线路而损坏信号产生板；第二个是防止因高压状态下Mos管源极和漏极积累的反冲电压将Mos管击穿。

技术研发人员：邓凡,颜恒平,杨飞
受保护的技术使用者：海鹰企业集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17