一种PWM信号死区控制电路的制作方法

本实用新型涉及电力电子领域，具体是说是针对进行电能变换的逆变器中控制IGBT开关的PWM信号的应用，提出了一种PWM信号死区控制电路。

背景技术：

死区时间是PWM输出时，为了使IGBT的上下管不会因为开关速度问题发生同时导通而设置的一个保护时段。通常也指PWM响应时间。由于IGBT（绝缘栅极型功率管）等功率器件都存在一定的结电容，所以会造成器件导通关断的延迟现象。一般在设计电路时已尽量降低该影响，比如尽量提高控制极驱动电压电流，设置结电容释放回路等。为了使IGBT工作可靠，避免由于关断延迟效应造成上下桥臂直通，有必要设置死区时间，也就是上下桥臂同时关断时间。死区时间可有效地避免延迟效应所造成的一个桥臂未完全关断，而另一桥臂又处于导通状态，避免直通炸模块。死区时间大，模块工作更加可靠，但会带来输出波形的失真及降低输出效率。死区时间小，输出波形要好一些，只是会降低可靠性，一般为us级。

所以合理地设置死区时间对系统工作的安全性和效率起到关键的作用。现有的死区时间设置一般都由单片机输出控制，但当单片机程序输出异常，如程序跑飞或受到干扰时，就有可能使上下桥的PWM信号重合，进而有导致直通炸模块的风险，所以需要设置一个硬件电路来避免该种情况的出现。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种PWM信号死区控制电路，使用逻辑门电路配合简单的外围电阻电容的电路控制PWM信号的死区时间，来保护后端模块不会直通短路。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种PWM信号死区控制电路，包括一个四路与非门芯片，所述四路与非门芯片包括第一与非门、第二与非门、第三与非门和第四与非门，其特征在于所述第一与非门的第一输入端通过第一电阻与第二二极管的阳极连接，第二二极管的阴极接第四与非门的输出端，第二二极管的阳极还通过第五电阻和第四电容接地，第二二级管的阳极和阴极之间并联有第四电阻，第一与非门的第二输入端与第二与非门的第一输入端和第二与非门的第二输入端连接，第一与非门输出端与第一PWM信号输出端连接，第二与非门的输出端与第一二极管的阴极连接，第一二极管的阳极通过第六电阻和第三电容接地，所述第一二极管的阴极和阳极之间还并联有第二电阻，第三与非门的第一输入端通过第三电阻与第一二极管的阳极连接，第三与非门的第二输入端与第四与非门的第一输入端和第四与非门的第二输入端连接，第三与非门的输出端与第二PWM信号输出端连接，第一与非门的第二输入端与第二PWM信号输入端连接，第四与非门的第一输入端与第一PWM信号输入端连接。

进一步地，所述四路与非门芯片的型号为HEF4093BT-Q100。

本实用新型以一个四路的与非门芯片HEF4093BT-Q100为核心，配合外部RC电路和两路的二极管BAS516来进行控制PWM信号。与非门芯片由5V供电，在电路系统中比较容易获取，其他元件均为无源器件，且均为常用器件，所以该电路构成简单，实用性强。

附图说明

图1为本实用新型的电路图；

图2为本实用新型的逻辑芯片增值表。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作出详细说明。

如图所示，一种PWM信号死区控制电路，包括一个四路与非门芯片IC1D，所述四路与非门芯片IC1D包括第一与非门、第二与非门、第三与非门和第四与非门，其特征在于所述第一与非门的第一输入端1A通过第一电阻R1D与第二二极管D2D的阳极连接，第二二极管D2D的阴极接第四与非门的输出端4Y，第二二极管D2D的阳极还通过第五电阻R5D和第四电容C4D接地，第二二级管D2D的阳极和阴极之间并联有第四电阻R4D，第一与非门的第二输入端1B与第二与非门的第一输入端2A和第二与非门的第二输入端2B连接，第一与非门输出端1Y与第一PWM信号输出端PWMUT1连接，第二与非门的输出端2Y与第一二极管D1D的阴极连接，第一二极管D1D的阳极通过第六电阻R6D和第三电容C3D接地，所述第一二极管D1D的阴极和阳极之间还并联有第二电阻R2D，第三与非门的第一输入端3A通过第三电阻R3D与第一二极管D1D的阳极连接，第三与非门的第二输入端3B与第四与非门的第一输入端4A和第四与非门的第二输入端4B连接，第三与非门的输出端3Y与第二PWM信号输出端PWMUB1连接，第一与非门的第二输入端1B与第二PWM信号输入端PWMUB连接，第四与非门的第一输入端4A与第一PWM信号输入端PWMUT连接。

该电路可以通过电容和电阻的数值来设置1个死区时间的阈值，比如1us。当输入的PWM信号的死区时间大于该阈值，比如说2us，则输出的死区时间仍然是2us；当输入的PWM信号的死区时间小于该阈值，比如说0.1us或是没有死区时间，即有同时为高的波形（直通短路的情况），则经过该电路后，PWM输出的死区时间为1us，这样可以有效保护模块不会直通短路。该电路还有对PWM整形的作用，可以有效地抗干扰。

图中PWMUT和PWMUB是输入的PWM信号，PWMUT1和PWMUB1是输出的PWM信号。芯片IC1D的14脚VDD由5V供电，7脚VSS接GND。1A/1B为第一与非门的输入端，1Y为第一与非门的输出端，共四路与非门，与非门的逻辑关系见图2。当PWMUB由低跳转到高，PWMUT同时由高到低跳变时，第二与非门的输入端2A/2B由低变成高，输出端2Y由高变成低，第三电容C3D的电经第六电阻R6D、第一电阻D1D迅速放电，第三与非门第一输入端3A由高迅速变成低，PWMUB1迅速由低跳转到高；第四与非门的输入端4B/4A由高变成低，第四与非门的输出端4Y输出由低变成高，经过第四电阻R4D、第五电阻R5D给第四电容C4D充电，第一与非门第一输入端1A在经过一段时间后变成高，第一与非门输出端1Y输出为低，PWMUT1在经过一段时间后由高变成低。这样虽然输入的PWMUB和PWMUT没有死区时间，但两路PWM信号经过与非门的充放电时间不同，可以使输出的PWMUB1和PWMUT1产生死区时间，时间可以通过改变RC的数值调整。当上下桥的PWM本身有死区时间时，由于其电平跳转不在同一时刻，该电路对其波形不产生影响。

根据本实用新型的优选实施例，所述四路与非门芯片的型号为HEF4093BT-Q100。

根据本实用新型的优选实施例，第一二极管和第二二极管的型号均为BASS16。

根据本实用新型的优选实施例，第一电阻的阻值为4.7kΩ，第二电阻的阻值为6.8kΩ，第三电阻的阻值为4.7kΩ，第四电阻的阻值为6.8kΩ，第四电阻的阻值为100Ω，第五电阻的阻值为100Ω，第三电容和第四电容的电容值为220pf。经试验，按照该实施例，输入PWM信号无死区时，输出PWM死区时间为1.488μs，输入PWM的死区时间4.988μs，输出PWM的死区时间4.988μs，既可以有效保护模块不会直通短路，还有对PWM整形的作用，可以有效地抗干扰。因此在电路运行中安全可靠，有很强的实用性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施只局限于上述这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。