一种过压保护驱动电路、电机驱动电路及车辆的制作方法

1.本发明实施例涉及电路过压保护技术，尤其涉及一种过压保护驱动电路、电机驱动电路及车辆。


背景技术：

2.电机驱动电路广泛用于对各种设备的电机进行控制和驱动的场合。在功率管出现过压时，为保护功率管，往往需要关断功率管。若将功率管以正常运行时关断的速度进行关断，关断时由于电路中寄生参数的作用，尖峰电压远远高于正常时的尖峰电压，从而造成功率管损坏。因此应当采取相对缓慢的关断过程抑制过高的尖峰，这种关断方式称为软关断。
3.现有的软关断方案往往采用添加用于实现软关断的芯片来搭建电机驱动电路。这种方案不仅成本高，且无法完全阻断常规关断信号，导致软关断效果也不尽理想。


技术实现要素：

4.本发明提供一种过压保护驱动电路、电机驱动电路及车辆，以降低电路成本，提高软关断效果。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种过压保护驱动电路，包括：
6.开关信号产生模块，所述开关信号产生模块包括关断信号产生子模块，所述关断信号产生子模块包括关断信号输出端；
7.第一开关模块，所述第一开关模块的第一端连接所述关断信号输出端；
8.第二开关模块，所述第二开关模块的控制端连接所述第一开关模块的第二端，所述第二开关模块的第一端连接负载或所述第二开关模块的第二端连接所述负载；
9.第三开关模块，所述第三开关模块的第一端连接关断电平端，所述第三开关模块的第二端连接所述第一开关模块的控制端；
10.过压控制模块，所述过压控制模块包括过压检测输出端，所述过压控制模块连接所述第三开关模块的控制端，当所述第二开关模块流经的电流值超过预设电流值，或者所述第二开关模块的第一端和第二端间电压超过预设电压值，所述过压检测输出端的信号控制所述第三开关模块导通；
11.第一电阻，所述第一电阻的第一端连接所述第三开关模块的第二端，所述第一电阻的第二端连接所述第二开关模块的控制端。
12.可选的，所述过压控制模块还包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的第一端连接所述关断电平端，所述第二电阻的第二端分别连接所述第三电阻的第一端和所述第三开关模块的控制端，所述第三电阻的第二端连接所述过压检测输出端。
13.可选的，所述过压控制模块还包括第四电阻和第一电容，所述第四电阻的第一端连接所述过压检测输出端，所述第四电阻的第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端连接所述第三开关模块的控制端；
14.所述过压控制模块还包括稳压二极管，所述稳压二极管的负极连接所述第三开关
模块的控制端，所述稳压二极管的正极连接所述关断电平端。
15.可选的，所述开关信号产生模块还包括导通信号产生子模块，所述导通信号产生子模块包括第四开关模块、第五电阻和导通信号输出端，所述第四开关模块的控制端分别连接导通子模块控制端和所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接导通电平端，所述第四开关模块的第一端连接所述导通电平端，所述第四开关模块的第二端复用为所述导通信号输出端，连接所述第二开关模块的控制端；
16.所述关断信号产生子模块还包括第五开关模块和第六电阻，所述第五开关模块的控制端分别连接关断子模块控制端和所述第六电阻的第一端，所述第六电阻的第二端连接所述关断电平端，所述第五开关模块的第一端连接所述关断电平端，所述第五开关模块的第二端复用为所述关断信号输出端；
17.其中，所述第四开关模块在所述导通子模块控制端控制下，通过所述导通信号输出端输出能够使所述第二开关模块导通的信号；所述第五开关模块在所述关断子模块控制端控制下，通过所述关断信号输出端输出能够使所述第二开关模块关断的信号。
18.可选的，所述导通信号产生子模块还包括第七电阻，所述第七电阻的第一端连接所述第四开关模块的第一端，所述第七电阻的第二端连接所述导通电平端；
19.所述关断信号产生子模块还包括第八电阻，所述第八电阻的第一端连接所述第五开关模块的第一端，所述第八电阻的第二端连接所述关断电平端。
20.可选的，所述第八电阻的阻值与所述第一电阻的阻值之比小于1:10。
21.可选的，所述导通信号产生子模块还包括第九电阻、第二电容和第一二极管，所述第九电阻的第一端分别连接所述第二电容的第一端、所述第一二极管的第一端和所述第四开关模块的控制端，所述第九电阻的第二端分别连接所述第二电容的第二端、所述第一二极管的第二端和所述导通子模块控制端；
22.所述关断信号产生子模块还包括第十电阻、第三电容和第二二极管，所述第十电阻的第一端分别连接所述第三电容的第一端、所述第二二极管的第一端和所述第五开关模块的控制端，所述第十电阻的第二端分别连接所述第三电容的第二端、所述第二二极管的第二端和所述关断子模块控制端。
23.可选的，还包括驱动控制器、第四电容和第五电容，所述驱动控制器包括所述导通子模块控制端、所述关断子模块控制端、接地端、导通电平输入端和所述关断电平输入端，所述导通电平输入端分别连接所述导通电平端和所述第四电容的第一端，所述关断电平输入端分别连接所述关断电平端和所述第五电容的第一端，所述第四电容的第二端连接所述第五电容的第二端。
24.第二方面，本发明实施例还提供了一种电机驱动电路，包括任意一种上述的过压保护驱动电路。
25.第三方面，本发明实施例还提供了一种车辆，包括上述的电机驱动电路。
26.本发明实施例中的一种过压保护驱动电路包括：开关信号产生模块，开关信号产生模块包括关断信号产生子模块，关断信号产生子模块包括关断信号输出端；第一开关模块，第一开关模块的第一端连接关断信号输出端；第二开关模块，第二开关模块的控制端连接第一开关模块的第二端，第二开关模块的第一端连接负载或第二开关模块的第二端连接负载；第三开关模块，第三开关模块的第一端连接关断电平端，第三开关模块的第二端连接
第一开关模块的控制端；过压控制模块，过压控制模块包括过压检测输出端，过压控制模块连接第三开关模块的控制端，当第二开关模块流经的电流值超过预设电流值，或者第二开关模块的第一端和第二端间电压超过预设电压值，过压检测输出端的信号控制第三开关模块导通；第一电阻，第一电阻的第一端连接第三开关模块的第二端，第一电阻的第二端连接第二开关模块的控制端。本发明实施例通过简单的分立元件进行保护电路的搭建，不仅大大节约了电路成本，还能在进行软关断时断开常规关断电路，避免常规关断电路对软关断的影响。
附图说明
27.图1为本发明实施例提供的一种过压保护驱动电路的结构示意图；
28.图2为本发明实施例提供的另一种过压保护驱动电路的结构示意图；
29.图3为本发明实施例提供的另一种过压保护驱动电路的结构示意图。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
31.图1为本发明实施例提供的一种过压保护驱动电路的结构示意图，参见图1。本发明实施例提供了一种过压保护驱动电路，包括：
32.开关信号产生模块1，开关信号产生模块1包括关断信号产生子模块，关断信号产生子模块包括关断信号输出端；
33.第一开关模块k1，第一开关模块k1的第一端连接关断信号输出端；
34.第二开关模块k2，第二开关模块k2的控制端连接第一开关模块k1的第二端，第二开关模块k2的第一端连接负载或第二开关模块k2的第二端连接负载；
35.第三开关模块k3，第三开关模块k3的第一端连接关断电平端vee，第三开关模块k3的第二端连接第一开关模块k1的控制端；
36.过压控制模块2，过压控制模块2包括过压检测输出端fault，过压控制模块2连接第三开关模块k3的控制端，当第二开关模块k2流经的电流值超过预设电流值，或者第二开关模块k2的第一端和第二端间电压超过预设电压值，过压检测输出端fault的信号控制第三开关模块k3导通；
37.第一电阻r1，第一电阻r1的第一端连接第三开关模块k3的第二端，第一电阻r1的第二端连接第二开关模块k2的控制端。
38.其中，本文中的第一开关模块k1、第二开关模块k2和第三开关模块k3等任意一个开关模块均可以是三极管、mos管以及igbt管等任何可控开关电气元件。本文不针对开关模块的具体类型进行限定。图2为本发明实施例提供的另一种过压保护驱动电路的结构示意图，参见图2。例如第一开关模块k1可以是三极管，第二开关模块k2可以是igbt管，第三开关模块k3可以是mos管。对于三极管，控制端为基极。对于mos管或igbt管，控制端为栅极。对于npn型三极管或者nmos管而言，关断电平为低电平或负电平，导通电平为高电平。对于pnp型三极管或者pmos管而言，关断电平为高电平，导通电平为低电平或负电平。其他可控开关电
气元件可依据其自身特性确定关断电平端vee的关断电平。控制开关模块导通的信号可以是电压信号，也可以是电流信号。具体信号类型可以根据实际需要确定。开关信号产生模块1的关断信号输出端用于输出关断信号。可选的，开关信号产生模块1还可以包括导通信号产生子模块，导通信号产生子模块包括导通信号输出端，导通信号输出端用于输出导通信号。开关信号产生模块1通过导通信号和关断信号对第二开关模块k2进行控制。能够满足上述开关信号产生模块特征的即可作为开关信号产生模块使用，本发明实施例不针对开关信号产生模块的具体构成进行限定。第二开关模块k2可以作为驱动电路的上桥臂或者下桥臂。当第二开关模块k2作为驱动电路的上桥臂时，第二开关模块k2的第一端连接用于驱动负载电机运行的负载电源，第二开关模块k2的第二端连接负载电机的绕组一端；当第二开关模块k2作为驱动电路的上桥臂时，第二开关模块k2的第一端连接负载电机的绕组一端，第二开关模块k2的第二端接地。可以通过外部电路对第二开关模块k2的第一端和第二端间电压进行测量，或者通过电流传感器对流经第二开关模块k2的电流进行测量，通过流经第二开关模块k2的电流反推第二开关模块k2的第一端和第二端间电压，进而对第二开关模块k2进行过压保护。以关断电平为负电平为例，如果第二开关模块k2的第一端和第二端间电压或电流超过预设电压值或预设电流值，外部电路驱动过压检测输出端fault控制第三开关模块k3导通。负电平通过第三开关模块k3传导至第一开关模块k1的控制端，使第一开关模块k1关断，以此断开关断信号输出端与第人开关模块的控制端之间的连接。避免关断信号输出端迅速关断第二开关模块k2，导致第二开关模块k2损坏。与此同时导通关断电平端vee、第一电阻r1和第二开关模块k2的控制端之间的回路。负电平通过第一电阻r1给第二开关模块k2的寄生电容放电，并且通过第一电阻r1的限流作用缓慢的关断第二开关模块k2，避免了尖峰电压损坏第二开关模块k2的同时，避免过压对第二开关模块k2的损害。本发明实施例直接利用过压检测输出端fault输出的信号，通过简单的分立元件进行保护电路的搭建。不仅大大节约了电路成本，还能在进行软关断时断开常规关断电路，避免常规关断电路对软关断的影响。
39.图3为本发明实施例提供的另一种过压保护驱动电路的结构示意图，参见图3。在另一些实施例中，过压控制模块2还包括第二电阻r2和第三电阻r3，第二电阻r2的第一端连接关断电平端vee，第二电阻r2的第二端分别连接第三电阻r3的第一端和第三开关模块k3的控制端，第三电阻r3的第二端连接过压检测输出端fault。
40.其中，由于过压检测输出端fault的电压可能会和驱动第三开关模块k3所需的电压或电流不匹配，因此可以通过添加第二电阻r2和第三电阻r3对过压检测输出端fault的电压或电流进行调节，从而匹配驱动第三开关模块k3所需的电压。
41.继续参见图3。在另一些实施例中，过压控制模块2还包括第四电阻r4和第一电容c1，第四电阻r4的第一端连接过压检测输出端fault，第四电阻r4的第二端连接第一电容c1的第一端，第一电容c1的第二端连接第三开关模块k3的控制端；
42.过压控制模块2还包括稳压二极管dw，稳压二极管dw的负极连接第三开关模块k3的控制端，稳压二极管dw的正极连接关断电平端vee。
43.其中，可以通过第四电阻r4、第一电容c1和稳压二极管dw相配合，以稳定第三开关模块k3控制端的电压。从而提高电路的稳定性和可靠性。
44.继续参见图3。在另一些实施例中，开关信号产生模块1还包括导通信号产生子模
块11，导通信号产生子模块11包括第四开关模块k4、第五电阻r5和导通信号输出端，第四开关模块k4的控制端分别连接导通子模块控制端voutp和第五电阻r5的第一端，第五电阻r5的第二端连接导通电平端vcc，第四开关模块k4的第一端连接导通电平端vcc，第四开关模块k4的第二端复用为导通信号输出端，连接第二开关模块k2的控制端；
45.关断信号产生子模块12还包括第五开关模块k5和第六电阻r6，第五开关模块k5的控制端分别连接关断子模块控制端voutn和第六电阻r6的第一端，第六电阻r6的第二端连接关断电平端vee，第五开关模块k5的第一端连接关断电平端vee，第五开关模块k5的第二端复用为关断信号输出端；
46.其中，第四开关模块k4在导通子模块控制端voutp控制下，通过导通信号输出端输出能够使第二开关模块k2导通的信号；第五开关模块k5在关断子模块控制端voutn控制下，通过关断信号输出端输出能够使第二开关模块k2关断的信号。
47.其中，导通电平端vcc和关断电平端vee中的导通电平和关断电平可以是针对第二开关模块k2而言的，即在第二开关模块k2的控制端施加导通电平可以导通第二开关模块k2；在第二开关模块k2的控制端施加关断电平可以关断第二开关模块k2。导通子模块控制端voutp和关断子模块控制端voutn均可以连接外部电路，由外部电路通过导通子模块控制端voutp和关断子模块控制端voutn分别驱动第四开关模块k4和第五开关模块k5的导通和关断，进而分别控制导通信号输出端和关断信号输出端的信号输出。例如，假设第四开关模块k4为pmos管，第五开关模块k5为nmos管，第二开关模块k2为nmos管。当导通子模块控制端voutp和关断子模块控制端voutn都为低电平时，第四开关模块k4导通，第五开关模块k5关断，此时高电平电压加到第二开关模块k2的栅极使第二开关模块k2开通；当导通子模块控制端voutp和关断子模块控制端voutn都为高电平时，第四开关模块k4关断，第五开关模块k5导通，此时负电平电压加到第二开关模块k2的栅极使第二开关模块k2关断。通过上述方式使得第二开关模块k2的导通与关断更易控制。
48.继续参见图3。进一步的，导通信号产生子模块11还包括第七电阻r7，第七电阻r7的第一端连接第四开关模块k4的第一端，第七电阻r7的第二端连接导通电平端vcc；
49.关断信号产生子模块12还包括第八电阻r8，第八电阻r8的第一端连接第五开关模块k5的第一端，第八电阻r8的第二端连接关断电平端vee。
50.其中，通过引入第七电阻r7和第八电阻r8，可以更好的对过压保护驱动电路的开关模块进行保护。从而提升电路的稳定性和可靠性。
51.继续参见图3。进一步的，第八电阻r8的阻值与第一电阻r1的阻值之比小于1:10。
52.其中，第一电阻r1的阻值应远大于第八电阻r8，从而减缓过压状态下第二开关模块k2的关断速度，形成软关断。第一电阻r1与第八电阻r8的阻值可以根据实际需要确定。
53.继续参见图3。在另一些实施例中，导通信号产生子模块11还包括第九电阻r9、第二电容c2和第一二极管d1，第九电阻r9的第一端分别连接第二电容c2的第一端、第一二极管d1的第一端和第四开关模块k4的控制端，第九电阻r9的第二端分别连接第二电容c2的第二端、第一二极管d1的第二端和导通子模块控制端voutp；
54.关断信号产生子模块12还包括第十电阻r10、第三电容c3和第二二极管d2，第十电阻r10的第一端分别连接第三电容c3的第一端、第二二极管d2的第一端和第五开关模块k5的控制端，第十电阻r10的第二端分别连接第三电容c3的第二端、第二二极管d2的第二端和
关断子模块控制端voutn。
55.其中，通过增设第九电阻r9、第二电容c2、第一二极管d1、第十电阻r10、第三电容c3和第二二极管d2等保护器件，可以提升电路的稳定性和可靠性，降低导通子模块控制端voutp和关断子模块控制端voutn信号对第四开关模块k4和第五开关模块k5的电压或电流冲击，提升开关模块使用寿命。
56.继续参见图3。在另一些实施例中，还包括驱动控制器、第四电容c4和第五电容c5，驱动控制器包括导通子模块控制端voutp、关断子模块控制端voutn、接地端ve、导通电平输入端vcc2和关断电平输入端vee2，导通电平输入端vcc2分别连接导通电平端vcc和第四电容c4的第一端，关断电平输入端vee2分别连接关断电平端vee和第五电容c5的第一端，第四电容c4的第二端连接第五电容c5的第二端。
57.其中，驱动控制器可以是任意一种用于驱动并控制负载的器件，例如可以是驱动芯片。当第二开关模块k2作为下桥臂接地时，可以通过驱动控制器的接地端ve进行接地。通过导通电平输入端vcc2可以向驱动控制器供应导通电平，通过关断电平输入端vee2可以向驱动控制器供应关断电平。其中导通电平和关断电平中的一者为高电平，另一者可以为低电平或负电平。第四电容c4和第五电容c5作为滤波电容，起到了稳定导通电平和关断电平的作用。
58.继续参见图3。在另一些实施例中，还包括第六电容c6，第六电容c6的第一端连接第一电阻r1的第一端，第六电容c6的第二端连接第一电阻r1的第二端。
59.其中，通过增设第六电容c6，更有利于第二开关模块k2的寄生电容放电，提高了过压保护驱动电路的保护作用。
60.另一方面，本发明实施例还提供了一种电机驱动电路，包括上述任意一种过压保护驱动电路。
61.其中，该电机驱动电路可以是任意一种用于驱动电机的电路，包括三相六臂桥式驱动电路。本发明实施例所提供的电机驱动电路包括本发明任意实施例所提供的过压保护驱动电路，具备相应的功能模块和有益效果。
62.另一方面，本发明实施例还提供了一种车辆，包括上述电机驱动电路。
63.其中，本发明实施例所提供的车辆包括本发明任意实施例所提供的电机驱动电路，具备相应的功能模块和有益效果。
64.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。