一种用于遥测控制单元的多通道大功率器件驱动电路的制作方法

本实用新型涉及汽车尾气遥感监测技术领域，具体涉及一种多通道大功率器件驱动电路。

背景技术：

在汽车尾气遥感监测控制单元中，需要对尾气遥测单元自动校准/检查，而自动校准/检查时需要控制电磁阀通入标准气，而电磁阀属于大功率器件，其驱动电路要求为稳定和可靠。传统驱动电路抗干扰能力差，集成度低，多是单通道驱动电路，需驱动多通道大功率器件时电路整体设计复杂，难以满足汽车尾气遥感监测控制单元中对多个电磁阀或继电器稳定和可靠的控制要求。

技术实现要素：

本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种多通道大功率器件驱动电路，该电路结构简单、工作可靠，实现了单片机io接口和驱动电路间的电气隔离；只需提供单电源即可控制功率器件可靠导通和关闭；可同时驱动7路电磁阀、继电器等大功率器件，集成度高。

本实用新型的技术方案如下：

一种多通道大功率器件驱动电路，包括高速光耦隔离器u1、高速光耦隔离器u2、隔离电源u3和多通道反相驱动器u4，io-1、io-2、io-3、io-4、io-5、io-6和io-7接口接单片机的io引脚，+5v分别通过电阻r1、r2、r3、r4、r9、r10、r11连接到u1的1引脚、u1的3引脚、u1的5引脚、u1的7引脚、u2的1引脚、u2的3引脚和u2的5引脚，u1的2引脚连接到接口io-1，u1的4引脚连接到接口io-2，u1的6引脚连接到接口io-3，u1的8引脚连接到接口io-4，u2的2引脚连接到接口io-5，u2的4引脚连接到接口io-6，u2的6引脚连接到接口io-7，u1的16引脚通过电阻r5接+5v2，u1的14引脚通过电阻r6接+5v2，u1的12引脚通过电阻r7接+5v2，u1的10引脚通过电阻r8接+5v2，u2的16引脚通过电阻r12接+5v2，u2的14引脚通过电阻r13接+5v2，u2的12引脚通过电阻r14接+5v2，u1的15引脚通过电阻r15连接到u4的1脚，u1的13引脚通过电阻r16连接到u4的2脚，u1的11引脚通过电阻r17连接到u4的3脚，u1的9引脚通过电阻r18连接到u4的4脚，u2的15引脚通过电阻r19连接到u4的5脚，u2的13引脚通过电阻r20连接到u4的6脚，u1的11引脚通过电阻r21连接到u4的7脚，u4的8脚连接至0v2，u4的9脚连接至vpower，u4的16脚、15脚、14脚、13脚、12脚、11脚和10脚分别连接到大功率器件s1、s2、s3、s4、s5、s6和s7的一端，大功率器件s1、s2、s3、s4、s5、s6和s7的另一端连接到大功率器件驱动电源vpower，u4的16脚、15脚、14脚、13脚、12脚、11脚和10脚分别连接到续流二极管d1、d2、d3、d4、d5、d6和d7的阳极，续流二极管d1、d2、d3、d4、d5、d6和d7的阴极连接到大功率器件驱动电源vpower，u4的16脚、15脚、14脚、13脚、12脚、11脚和10脚还分别连接到发光二极管d8、d9、d10、d11、d12、d13和d14的阴极，发光二极管d8、d9、d10、d11、d12、d13和d14的阳极通过电阻r22、r23、r24、r25、r26、r27和r28连接至大功率器件驱动电源vpower。

优选的，所述高速光耦隔离器u1为tlp521-4，所述高速光耦隔离器u2为tlp521-4，所述隔离电源u3为b0505s-2w，所述多通道反相驱动器u4为mc1413。

如上所述的多通道大功率器件驱动电路，为有效提高单片机的抗干扰能力并保护单片机io接口，采用光耦隔离芯片u1和u2将单片机控制用5v和大功率器件的驱动电压vpower进行隔离。经隔离的信号由电阻限流后，来可靠控制反相驱动器u4的开启和关闭。控制信号到反相驱动器u4控制极，控制反相驱动器通断，进而控制大功率器件s1、s2、s3、s4、s5、s6和s7动作。二极管d1、d2、d3、d4、d5、d6和d7为续流回路，将大功率器件关断时产生的反向电动势续流，以保护反相驱动电路u4不被击穿。指示灯d8和电阻r22、指示灯d9和电阻r23、指示灯d10和电阻r24、指示灯d11和电阻r25、指示灯d12和电阻r26、指示灯d13和电阻r27、指示灯d14和电阻r28组成状态指示电路，指示灯的亮灭反映大功率器件的工作状态。

本实用新型多通道大功率器件驱动电路，电路结构简单、工作可靠，实现了单片机io接口和驱动电路间的电气隔离；只需提供单电源即可控制功率器件可靠导通和关闭；可同时驱动7路电磁阀、继电器等大功率器件，集成度高。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。

在附图中：

图1为实施例1的电路原理图；

图中，u1和u2为光耦隔离器，u3为隔离电源，u4为反相驱动器。

具体实施方式

下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。

实施例1

本多通道大功率器件驱动电路，包括与单片机io引脚连接的io接口io-1、io-2、io-3、io-4、io-5、io-6和io-7，将io引脚信号侧与大功率器件的驱动电路侧进行隔离的光耦隔离器tlp521-4，驱动电磁阀和继电器等大功率器件的反相驱动器mc1413，进行电气隔离的隔离电源b0505s-2w，对功率器件关断时产生的反相电动势进行续流的续流电路以及对大功率器件的工作状态进行指示的指示电路。

io-1、io-2、io-3、io-4、io-5、io-6和io-7接口接单片机的io引脚，+5v分别通过电阻r1、r2、r3、r4、r9、r10、r11连接到光耦隔离器u1的1引脚、u1的3引脚、u1的5引脚、u1的7引脚、u2的1引脚、u2的3引脚和u2的5引脚。u1的2引脚连接到接口io-1，u1的4引脚连接到接口io-2，u1的6引脚连接到接口io-3，u1的8引脚连接到接口io-4，u2的2引脚连接到接口io-5，u2的4引脚连接到接口io-6，u2的6引脚连接到接口io-7。u1的16引脚通过电阻r5接+5v2，u1的14引脚通过电阻r6接+5v2，u1的12引脚通过电阻r7接+5v2，u1的10引脚通过电阻r8接+5v2，u2的16引脚通过电阻r12接+5v2，u2的14引脚通过电阻r13接+5v2，u2的12引脚通过电阻r14接+5v2。u1的15引脚通过电阻r15连接到u4的1脚，u1的13引脚通过电阻r16连接到u4的2脚，u1的11引脚通过电阻r17连接到u4的3脚，u1的9引脚通过电阻r18连接到u4的4脚，u2的15引脚通过电阻r19连接到u4的5脚，u2的13引脚通过电阻r20连接到u4的6脚，u2的11引脚通过电阻r21连接到u4的7脚。

当接口io-1输出为低电平时，+5v通过电阻r1、光耦隔离器u1的引脚1、引脚2和低电平的接口io-1之间形成回路，发光二极管发光。u1的引脚16和引脚15接通，+5v2通过电阻r5、u1的16引脚、u1的15引脚、电阻r15和u4的控制极1脚形成回路，此时，大功率驱动电源vpower、大功率器件s1、u4的集电极16脚、u4的8脚0v2形成回路，大功率器件工作。vpower经电阻r22、指示灯d8、u4的集电极16脚、u4的8脚0v2形成回路，大功率器件工作指示灯d8点亮。当接口io-1输出为高电平时，+5v通过电阻r1、光耦隔离器u1的引脚1、引脚2和高电平的接口io-1之间形成的回路不存在电动势差，发光二极管不发光。u1的引脚16和引脚15之间不接通，+5v2不能通过电阻r5、u1的16引脚、u1的15引脚、电阻r15到达u4的控制极1脚，此时，u4的集电极16脚、u4的8脚不能导通，大功率器件关断不工作。vpower经电阻r22、指示灯d8、u4的集电极16脚、u4的8脚0v2不能形成回路，大功率器件工作状态指示灯d8熄灭。二极管d1组成续流电路，将大功率器件关断时产生的反向电动势续流至vpower，以保护反相驱动器u4不被击穿。

当接口io-2输出为低电平时，+5v通过电阻r2、光耦隔离器u1的引脚3、引脚4和低电平的接口io-2之间形成回路，发光二极管发光。u1的引脚14和引脚13接通，+5v2通过电阻r6、u1的14引脚、u1的13引脚、电阻r16和u4的控制极2脚形成回路，此时，大功率驱动电源vpower、大功率器件s2、u4的集电极15脚、u4的8脚0v2形成回路，大功率器件工作。vpower经电阻r23、指示灯d9、u4的集电极15脚、u4的8脚0v2形成回路，大功率器件工作指示灯d9点亮。当接口io-2输出为高电平时，+5v通过电阻r2、光耦隔离器u1的引脚3、引脚4和高电平的接口io-2之间形成的回路不存在电动势差，发光二极管不发光。u1的引脚14和引脚13之间不接通，+5v2不能通过电阻r6、u1的14引脚、u1的13引脚、电阻r16到达u4的控制极2脚，此时，u4的集电极15脚、u4的8脚不能导通，大功率器件关断不工作。vpower经电阻r23、指示灯d9、u4的集电极15脚、u4的8脚0v2不能形成回路，大功率器件工作状态指示灯d9熄灭。二极管d2组成续流电路，将大功率器件关断时产生的反向电动势续流至vpower，以保护反相驱动器u4不被击穿。

当接口io-3输出为低电平时，+5v通过电阻r3、光耦隔离器u1的引脚5、引脚6和低电平的接口io-3之间形成回路，发光二极管发光。u1的引脚12和引脚11接通，+5v2通过电阻r7、u1的12引脚、u1的11引脚、电阻r17和u4的控制极3脚形成回路，此时，大功率驱动电源vpower、大功率器件s3、u4的集电极14脚、u4的8脚0v2形成回路，大功率器件工作。vpower经电阻r24、指示灯d10、u4的集电极14脚、u4的8脚0v2形成回路，大功率器件工作指示灯d10点亮。当接口io-3输出为高电平时，+5v通过电阻r3、光耦隔离器u1的引脚5、引脚6和高电平的接口io-3之间形成的回路不存在电动势差，发光二极管不发光。u1的引脚12和引脚11之间不接通，+5v2不能通过电阻r7、u1的12引脚、u1的11引脚、电阻r17到达u4的控制极3脚，此时，u4的集电极14脚、u4的8脚不能导通，大功率器件关断不工作。vpower经电阻r24、指示灯d10、u4的集电极14脚、u4的8脚0v2不能形成回路，大功率器件工作状态指示灯d10熄灭。二极管d3组成续流电路，将大功率器件关断时产生的反向电动势续流至vpower，以保护反相驱动器u4不被击穿。

当接口io-4输出为低电平时，+5v通过电阻r4、光耦隔离器u1的引脚7、引脚8和低电平的接口io-4之间形成回路，发光二极管发光。u1的引脚10和引脚9接通，+5v2通过电阻r8、u1的10引脚、u1的9引脚、电阻r18和u4的控制极4脚形成回路，此时，大功率驱动电源vpower、大功率器件s4、u4的集电极13脚、u4的8脚0v2形成回路，大功率器件工作。vpower经电阻r25、指示灯d11、u4的集电极13脚、u4的8脚0v2形成回路，大功率器件工作指示灯d11点亮。当接口io-4输出为高电平时，+5v通过电阻r4、光耦隔离器u1的引脚7、引脚8和高电平的接口io-4之间形成的回路不存在电动势差，发光二极管不发光。u1的引脚10和引脚9之间不接通，+5v2不能通过电阻r8、u1的10引脚、u1的9引脚、电阻r18到达u4的控制极4脚，此时，u4的集电极13脚、u4的8脚不能导通，大功率器件关断不工作。vpower经电阻r25、指示灯d11、u4的集电极13脚、u4的8脚0v2不能形成回路，大功率器件工作状态指示灯d11熄灭。二极管d4组成续流电路，将大功率器件关断时产生的反向电动势续流至vpower，以保护反相驱动器u4不被击穿。

当接口io-5输出为低电平时，+5v通过电阻r9、光耦隔离器u2的引脚1、引脚2和低电平的接口io-5之间形成回路，发光二极管发光。u2的引脚16和引脚15接通，+5v2通过电阻r12、u2的16引脚、u2的15引脚、电阻r19和u4的控制极5脚形成回路，此时，大功率驱动电源vpower、大功率器件s5、u4的集电极12脚、u4的8脚0v2形成回路，大功率器件工作。vpower经电阻r26、指示灯d12、u4的集电极12脚、u4的8脚0v2形成回路，大功率器件工作指示灯d12点亮。当接口io-5输出为高电平时，+5v通过电阻r9、光耦隔离器u2的引脚1、引脚2和高电平的接口io-5之间形成的回路不存在电动势差，发光二极管不发光。u2的引脚16和引脚15之间不接通，+5v2不能通过电阻r12、u2的16引脚、u2的15引脚、电阻r19到达u4的控制极5脚，此时，u4的集电极12脚、u4的8脚不能导通，大功率器件关断不工作。vpower经电阻r26、指示灯d12、u4的集电极12脚、u4的8脚0v2不能形成回路，大功率器件工作状态指示灯d12熄灭。二极管d5组成续流电路，将大功率器件关断时产生的反向电动势续流至vpower，以保护反相驱动器u4不被击穿。

当接口io-6输出为低电平时，+5v通过电阻r10、光耦隔离器u2的引脚3、引脚4和低电平的接口io-6之间形成回路，发光二极管发光。u2的引脚14和引脚13接通，+5v2通过电阻r13、u2的14引脚、u2的13引脚、电阻r20和u4的控制极6脚形成回路，此时，大功率驱动电源vpower、大功率器件s6、u4的集电极11脚、u4的8脚0v2形成回路，大功率器件工作。vpower经电阻r27、指示灯d13、u4的集电极11脚、u4的8脚0v2形成回路，大功率器件工作指示灯d13点亮。当接口io-6输出为高电平时，+5v通过电阻r10、光耦隔离器u2的引脚3、引脚4和高电平的接口io-6之间形成的回路不存在电动势差，发光二极管不发光。u2的引脚14和引脚13之间不接通，+5v2不能通过电阻r13、u2的14引脚、u2的13引脚、电阻r20到达u4的控制极6脚，此时，u4的集电极11脚、u4的8脚不能导通，大功率器件关断不工作。vpower经电阻r27、指示灯d13、u4的集电极11脚、u4的8脚0v2不能形成回路，大功率器件工作状态指示灯d13熄灭。二极管d6组成续流电路，将大功率器件关断时产生的反向电动势续流至vpower，以保护反相驱动器u4不被击穿。

当接口io-7输出为低电平时，+5v通过电阻r11、光耦隔离器u2的引脚5、引脚6和低电平的接口io-7之间形成回路，发光二极管发光。u2的引脚12和引脚11接通，+5v2通过电阻r14、u2的12引脚、u2的11引脚、电阻r21和u4的控制极7脚形成回路，此时，大功率驱动电源vpower、大功率器件s7、u4的集电极10脚、u4的8脚0v2形成回路，大功率器件工作。vpower经电阻r28、指示灯d14、u4的集电极10脚、u4的8脚0v2形成回路，大功率器件工作指示灯d14点亮。当接口io-7输出为高电平时，+5v通过电阻r11、光耦隔离器u2的引脚5、引脚6和高电平的接口io-7之间形成的回路不存在电动势差，发光二极管不发光。u2的引脚12和引脚11之间不接通，+5v2不能通过电阻r14、u2的12引脚、u2的11引脚、电阻r21到达u4的控制极7脚，此时，u4的集电极10脚、u4的8脚不能导通，大功率器件关断不工作。vpower经电阻r28、指示灯d14、u4的集电极10脚、u4的8脚0v2不能形成回路，大功率器件工作状态指示灯d14熄灭。二极管d7组成续流电路，将大功率器件关断时产生的反向电动势续流至vpower，以保护反相驱动器u4不被击穿。

多通道反相驱动器的9引脚连接至vpower，用于大功率器件关断时内部续流反向电动势。

隔离电源b0505s-2w的输入侧in+和in-分别连接+5v和gnd，同时并联电容c1和c2进行滤波，输出侧out+和out-分别连接+5v2和0v2，同时并联电容c3进行滤波，连接负载电阻r29，以满足负载10％～100％的变化，提高电压转换精度。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。