DSP互补控制的米勒钳位电路的制作方法

dsp互补控制的米勒钳位电路
技术领域
1.本发明涉及dsp互补控制的米勒钳位电路，属于米勒钳位电路技术领域。


背景技术：

2.以igbt或mosfet开关功率管组成的逆变桥电路中，为了防止硬开关产生的米勒效应使上下桥臂功率管误导通而损坏，通常使用具有米勒钳位功能的集成门极驱动器进行保护，常用型号如：avago公司的acpl-333j、on semiconductor公司的fod8332-d、texas instruments公司的iso5452-q1、silicon labs公司的si8285等。
3.在实际应用测试中，当逆变桥功率管工作在硬开关状态时，具有米勒钳位功能的集成门极驱动器并不能可靠的实现米勒钳位，逆变桥上下桥臂功率管仍然会因为硬开关产生的米勒效应误导通而损坏。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术存在的不足，提供一种dsp互补控制的米勒钳位电路，解决了现有集成门极驱动器米勒钳位功能的失效缺陷，避免了上下桥臂功率管误导通而损坏的故障，提高了逆变桥工作可靠性。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：dsp互补控制的米勒钳位电路，所述的dsp互补控制的米勒钳位电路包括dsp、逆变桥上桥臂、逆变桥下桥臂、上桥臂米勒钳位电路和下桥臂米勒钳位电路，所述逆变桥上桥臂连接直流母线dc ，所述逆变桥下桥臂连接直流母线dc-，所述逆变桥上桥臂和逆变桥下桥臂的中点是逆变桥输出uout，所述dsp的pwm1和pwm2是带死区的互补控制信号，死区时间≥300ns，pwm2控制上桥臂米勒钳位电路的导通和关断，pwm1控制逆变桥上桥臂的导通和关断，pwm1控制下桥臂米勒钳位电路的导通和关断，而pwm2控制逆变桥下桥臂的导通和关断。
6.进一步的，所述逆变桥上桥臂为功率管q1，所述上桥臂米勒钳位电路包括1-高速光耦和3-npn三极管，所述3-npn三极管的集电极不接限流电阻直接连接到功率管q1的门极，所述3-npn三极管的发射极不接限流电阻直接连接到功率管q1的源极。
7.进一步的，所述dsp的pwm1依次连接隔离驱动1和限流电阻后连接所述功率管q1的门极，所述dsp的pwm2连接电流调节电阻后连接所述1-高速光耦。
8.进一步的，所述1-高速光耦的输入处连接有3.3v电源，与dsp使用同一电源。所述1-高速光耦的输出处连接有vccb电源，所述1-高速光耦的输出outb连接限流电阻后连接所述3-npn三极管的基极，所述1-高速光耦输出处连接的vssb与逆变桥输出uout的电位相同。
9.进一步的，所述1-高速光耦的开关频率在1mhz以上，所述1-高速光耦的常用型号为tlp2361或6n137。
10.进一步的，所述逆变桥上桥臂为功率管q2，所述上桥臂米勒钳位电路包括2-高速光耦和4-npn三极管，所述4-npn三极管的集电极接功率管q2的门极，所述4-npn三极管的发射极接功率管q2的源极。
11.进一步的，所述dsp的pwm2依次连接隔离驱动2和限流电阻后连接所述功率管q1的门极，所述dsp的pwm1连接电流调节电阻后连接所述2-高速光耦。
12.进一步的，所述2-高速光耦的输入处连接有3.3v电源，与dsp使用同一电源。所述2-高速光耦的输出处连接有vcca电源，所述2-高速光耦的输出outa连接限流电阻后连接所述4-npn三极管的基极，所述2-高速光耦输出处连接的vssa与直流母线dc-的电位相同。
13.进一步的，所述2-高速光耦的开关频率在1mhz以上，所述2-高速光耦的常用型号为tlp2361或6n137。
14.本发明的有益效果是：
15.(1)dsp的pwm1输出高电平时，pwm1的输出电流等于隔离驱动1的输入电流。dsp的pwm2输出高电平时，pwm2的输出电流等于隔离驱动2的输入电流。dsp的pwm1输出低电平时，pwm1的输出电流等于2-高速光耦的输入电流。5-dsp的pwm2输出低电平时，pwm2的输出电流等于1-高速光耦的输入电流。
16.任意时刻，dsp的pwm1输出电流不等于隔离驱动1输入电流与2-高速光耦输入电流之和，dsp的pwm2输出电流不等于隔离驱动2输入电流与1-高速光耦输入电流之和，本发明所述的dsp互补控制的米勒钳位电路没有增加pwm引脚的输出电流。
17.(2)1-高速光耦和2-高速光耦的开关频率在1mhz以上，高速光耦的导通延迟时间远小于逆变桥死区时间。在死区时间内，通过高速光耦准确实现了驱动米勒钳位电路导通。
18.(3)米勒钳位电路的导通和关断只受dsp的pwm信号控制，与逆变桥功率管硬开关产生的米勒脉冲电压的大小无关。
19.(4)本发明提供的dsp互补控制的米勒钳位电路，当逆变桥功率管工作在硬开关状态时，米勒效应在功率管门极上产生的脉冲压降，被dsp互补控制的米勒钳位电路始终可靠钳位至功率管源极。米勒钳位电路的导通和关断只受dsp输出的pwm信号控制，米勒脉冲电压不会造成npn钳位三极管失效关断。解决了现有集成门极驱动器米勒钳位功能的失效缺陷，避免了上下桥臂功率管误导通而损坏的故障，提高了逆变桥工作可靠性。
附图说明
20.图1为实施例1所述dsp互补控制的米勒钳位电路示意图；
21.图2为实施例1的实际测试波形图；
22.图3为实施例2所述的si8285集成门极驱动器使用的米勒钳位电路原理。
具体实施方式
23.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
25.实施例1
26.如图1所示，dsp互补控制的米勒钳位电路包括5-dsp、逆变桥上桥臂、逆变桥下桥臂、上桥臂米勒钳位电路和下桥臂米勒钳位电路，所述逆变桥上桥臂连接直流母线dc ，所述逆变桥下桥臂连接直流母线dc-，所述逆变桥上桥臂和逆变桥下桥臂的中点是逆变桥输出uout，所述5-dsp的pwm1和pwm2是带死区的互补控制信号，死区时间≥300ns，pwm2控制上桥臂米勒钳位电路的导通和关断，pwm1控制逆变桥上桥臂的导通和关断，pwm1控制下桥臂米勒钳位电路的导通和关断，而pwm2控制逆变桥下桥臂的导通和关断。
27.所述逆变桥上桥臂为功率管q1，所述上桥臂米勒钳位电路包括1-高速光耦和3-npn三极管，所述3-npn三极管的集电极不接限流电阻直接连接到功率管q1的门极，所述3-npn三极管的发射极不接限流电阻直接连接到功率管q1的源极。
28.所述5-dsp的pwm1依次连接隔离驱动1和限流电阻后连接所述功率管q1的门极，所述dsp的pwm2连接电流调节电阻后连接所述1-高速光耦。
29.所述1-高速光耦的输入处连接有3.3v电源，与dsp使用同一电源。所述1-高速光耦的输出处连接有vccb电源，所述1-高速光耦的输出outb连接限流电阻后连接所述3-npn三极管的基极，所述1-高速光耦输出处连接的vssb与逆变桥输出uout的电位相同。
30.所述逆变桥上桥臂为功率管q2，所述上桥臂米勒钳位电路包括2-高速光耦和4-npn三极管，所述4-npn三极管的集电极接功率管q2的门极，所述4-npn三极管的发射极接功率管q2的源极。
31.所述5-dsp的pwm2依次连接隔离驱动2和限流电阻后连接所述功率管q1的门极，所述dsp的pwm1连接电流调节电阻后连接所述2-高速光耦。
32.所述2-高速光耦的输入处连接有3.3v电源，与dsp使用同一电源。所述2-高速光耦的输出处连接有vcca电源，所述2-高速光耦的输出outa连接限流电阻后连接所述4-npn三极管的基极，所述2-高速光耦输出处连接的vssa与直流母线dc-的电位相同。
33.如图2所示，在实际测试的波形图中，示波器通道1是上桥臂q1的驱动波形。通道4是下桥臂q2的驱动波形。通道2是1-高速光耦输出端outb的波形，也即上桥臂q1米勒钳位电路3-npn的驱动波形。结合波形图说明本发明的工作原理为：
34.(1)1-高速光耦和2-高速光耦的开关频率在1mhz以上，常用型号有：tlp2361、6n137等。例如tlp2361，导通延迟时间典型值为49ns，导通延迟时间最大值为80ns，远小于逆变桥死区时间。因此，在死区时间内，高速光耦可以准确驱动npn钳位三极管导通。
35.(2)通道1下降沿和通道4上升沿之间的延时为死区时间。通道1下降沿时刻，上桥臂q1关断，此时q1的门极电位约等于源极电位。经过一定时间的延时，在通道2的上升沿时刻，上桥臂q1的米勒钳位电路3-npn在死区时间内被驱动导通，上桥臂q1的门极电位被钳位至源极。3-npn导通前，集电极电位约等于发射极电位，避免了3-npn导通时过流损坏。
36.再经过一定时间的延时，在通道4上升沿时刻，下桥臂q2导通。如果此时q2工作在硬开关状态，上桥臂q1的门极上将产生米勒脉冲电压，由于3-npn三极管已被驱动导通，米勒脉冲电压被钳位泄放至q1的源极，q1无法导通，避免了上下桥臂直通而短路损坏。
37.(3)由于米勒钳位电路的导通和关断只受5-dsp的pwm信号控制，与米勒脉冲电压的大小无关，从而解决了现有集成门极驱动器由于米勒脉冲电压过大而造成的钳位失效。
38.(4)5-dsp的pwm1输出高电平时，pwm1的输出电流等于隔离驱动1的输入电流。5-dsp的pwm2输出高电平时，pwm2的输出电流等于隔离驱动2的输入电流。5-dsp的pwm1输出低
电平时，pwm1的输出电流等于2-高速光耦的输入电流。5-dsp的pwm2输出低电平时，pwm2的输出电流等于1-高速光耦的输入电流。
39.任意时刻，5-dsp的pwm1输出电流不等于隔离驱动1输入电流与2-高速光耦输入电流之和，5-dsp的pwm2输出电流不等于隔离驱动2输入电流与1-高速光耦输入电流之和，米勒钳位电路没有增加pwm引脚的输出电流。
40.所述dsp互补控制的米勒钳位电路，解决了现有集成门极驱动器米勒钳位功能的失效缺陷。
41.实施例2
42.现有的不同型号集成门极驱动器的米勒钳位工作原理相同，本实施例以si8285为例，分析集成门极驱动器米勒钳位电路失效原因。
43.图2为si8285集成门极驱动器使用的米勒钳位电路原理，关断逆变桥功率管时，si8285的驱动输出端vl导通，检测到功率管门极电压小于(vssb 2.0v)后，si8285内部的米勒钳位nmos被驱动导通，clmp端的电压也即功率管门极电压被钳位至vssb电位。这是因为si8285的clmp端与功率管门极之间没有限流电阻，clmp端的电压只有降低到足够安全的低电压时，si8285内部的米勒钳位nmos才导通，防止其过流损坏。
44.逆变桥功率管工作在硬开关状态时，米勒脉冲在功率管门极上产生压降，当米勒脉冲压降大于(vssb 2.0v)后，si8285内部检测电路关断米勒钳位nmos，造成米勒钳位功能失效。这是现有集成门极驱动器不能可靠实现米勒钳位功能的原因。
45.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
46.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。