帶多路穩(wěn)壓輸出的電動(dòng)車三相半橋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種驅(qū)動(dòng)電路，尤其是帶多路穩(wěn)壓輸出的電動(dòng)車三相半橋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路。帶多路穩(wěn)壓輸出的電動(dòng)車三相半橋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括：懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊、開(kāi)關(guān)電源輸出模塊、穩(wěn)壓輸出模塊、保護(hù)模塊、運(yùn)放模塊、外部MCU控制模塊。由于采用了懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的設(shè)計(jì)使得整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高效率的電平轉(zhuǎn)化；并且采用特定的200V耐壓可懸浮芯片內(nèi)部隔離島電壓的CMOS工藝平臺(tái)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多功能模塊的全集成化；通過(guò)內(nèi)部合理的邏輯運(yùn)算和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋Ｗo(hù)設(shè)計(jì)，大大提高了電路的可靠性。
【專利說(shuō)明】帶多路穩(wěn)壓輸出的電動(dòng)車三相半橋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種驅(qū)動(dòng)電路，尤其是帶多路穩(wěn)壓輸出的電動(dòng)車三相半橋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾妱?dòng)車中，其電源都是由電動(dòng)車電瓶提供的，其提供的電壓存在輸入電壓高、只有單路電壓輸出、輸出電壓無(wú)限流保護(hù)的特點(diǎn)，這樣就使得傳統(tǒng)的電動(dòng)車馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制模板中，需要建立多路電源輸出，并且其元器件都要具有高壓特性，特別是馬達(dá)的上橋驅(qū)動(dòng)更要具有懸浮電壓驅(qū)動(dòng)特性。目前為了保證控制模板的可靠性，整個(gè)模板中除了 MCU控制芯片采用集成電路外，其它功能都是由分離器件來(lái)完成的，這樣整個(gè)控制模板就存在面積較大、元器件多、效率差、可靠性不高等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述【背景技術(shù)】的不足，提供了帶多路穩(wěn)壓輸出的電動(dòng)車三相半橋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路。
[0004]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案:
[0005]帶多路穩(wěn)壓輸出的電動(dòng)車三相半橋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括:懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊、開(kāi)關(guān)電源輸出模塊、穩(wěn)壓輸出模塊、保護(hù)模塊、運(yùn)放模塊、外部MCU控制模塊；
[0006]所述懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第一輸入端接外部電源，懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第一輸出端接開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的第一輸入端，懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第二輸入端接開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的第一輸出端，懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第二輸出端接開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的第二輸入端，懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸入端接開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的第二輸出端，穩(wěn)壓輸出模塊的第一輸入端接開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的第三輸出端，保護(hù)模塊的第一輸入端接懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸出端，保護(hù)模塊的第一輸出端接懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第四輸入端，保護(hù)模塊的第二輸入端接懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸出端，保護(hù)模塊的第二輸出端接穩(wěn)壓輸出模塊的第二輸入端，三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊的控制端與保護(hù)模塊的第三輸出端連接，三相半橋模塊控制端與三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊輸出端連接，三相半橋輸出端接三相馬達(dá)線圈，運(yùn)放模塊的第一輸入端接穩(wěn)壓輸出模塊的輸出端，三相半橋模塊采樣電路輸出端接運(yùn)放模塊的第二輸入端，運(yùn)放模塊的輸出端接外部MCU控制模塊的輸入端，外部MCU控制模塊的輸出端接三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端；
[0007]懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊將外部電源轉(zhuǎn)換為懸浮電壓，開(kāi)關(guān)電源輸出模塊由懸浮電壓控制恒定輸出15V直流電，穩(wěn)壓輸出模塊降壓處理15V直流電后恒定輸出5V直流電，三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊在外部MCU控制模塊輸出信號(hào)作用下控制三相半橋?qū)ㄟM(jìn)而給三相馬達(dá)線圈充電，運(yùn)放模塊根據(jù)采集的三相半橋中開(kāi)關(guān)管電流調(diào)節(jié)外部MCU控制模塊的輸入量；
[0008]保護(hù)模塊在開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的輸出電壓超過(guò)閾值時(shí)，發(fā)送關(guān)斷懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊、穩(wěn)壓輸出模塊的信號(hào)，所述閾值為大于開(kāi)關(guān)電源輸出模塊恒定輸出電壓的一參考電壓；
[0009]開(kāi)關(guān)電源輸出模塊在芯片過(guò)熱或者輸出電壓未達(dá)到懸浮電壓時(shí)，電壓保護(hù)模塊發(fā)送關(guān)斷懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊、5V穩(wěn)壓輸出模塊、三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊的信號(hào)。
[0010]進(jìn)一步的，懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊包括:啟動(dòng)電壓模塊、內(nèi)部基準(zhǔn)電源模塊、導(dǎo)通時(shí)間控制模塊、第一邏輯模塊、最小關(guān)閉時(shí)間模塊、反饋比較器模塊、第二邏輯模塊、RS觸發(fā)器、驅(qū)動(dòng)模塊、欠壓/過(guò)溫保護(hù)模塊、輸出過(guò)壓保護(hù)模塊、過(guò)流保護(hù)模塊；
[0011]所述啟動(dòng)電壓模塊的輸入端為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第一輸入端，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第一輸出端，驅(qū)動(dòng)模塊的正工作電源端口為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第二輸入端，驅(qū)動(dòng)模塊的負(fù)工作電源端口為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第二輸出端，過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸入端，欠壓/過(guò)溫保護(hù)模塊的輸出端為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸出端，輸出過(guò)壓保護(hù)模塊的輸出端為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第四輸入端；
[0012]啟動(dòng)穩(wěn)壓模塊的第一輸出端接內(nèi)部基準(zhǔn)電壓模塊的輸入端，啟動(dòng)穩(wěn)壓模塊的第二輸出端接欠壓/過(guò)溫保護(hù)模塊的輸入端，第一邏輯模塊的第一輸入端接欠壓/過(guò)溫保護(hù)模塊的輸出端，第一邏輯模塊的第二輸入端接導(dǎo)通時(shí)間控制模塊的輸出端，第一邏輯模塊的第三輸入端接輸出過(guò)壓保護(hù)模塊的輸出端，第一邏輯模塊的第四輸入端接過(guò)流保護(hù)模塊的輸出端，第二邏輯模塊的第一輸入端接最小關(guān)閉時(shí)間模塊的輸出端，第二邏輯模塊的第二輸入端接反饋比較器模塊的輸出端，RS觸發(fā)器的第一輸入端接第一邏輯模塊的輸出端，RS觸發(fā)器的第二輸入端接第二邏輯模塊的輸出端，RS觸發(fā)器的第一輸出端接驅(qū)動(dòng)模塊的第一輸入端，RS觸發(fā)器的第二輸出端接驅(qū)動(dòng)模塊的第二輸出端,反饋比較器模塊的第一輸入端接內(nèi)部基準(zhǔn)電壓模塊的輸出端，輸出過(guò)壓保護(hù)模塊的輸入端、反饋比較器模塊的第二輸入端分別接過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端。
[0013]進(jìn)一步的，所述懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊還包括自舉電路，所述自舉電路包括二極管、電容，二極管陽(yáng)極與啟動(dòng)穩(wěn)壓電路輸入端連接，電容一極、二極管陰極分別與驅(qū)動(dòng)模塊的正工作電源端口連接，電容另一極與驅(qū)動(dòng)模塊的負(fù)工作電源端口連接。
[0014]進(jìn)一步的，所述三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊包括:施密特觸發(fā)輸入模塊、三個(gè)單相驅(qū)動(dòng)模塊，施密特觸發(fā)輸入模塊將外部MCU控制模塊的輸出量轉(zhuǎn)換為三個(gè)單相驅(qū)動(dòng)模塊的觸發(fā)信號(hào)，各單相驅(qū)動(dòng)模塊在觸發(fā)信號(hào)作用下控制各相半橋工作進(jìn)而驅(qū)動(dòng)各相馬達(dá)線圈；
[0015]每個(gè)單相驅(qū)動(dòng)模塊都具有輸入端、輸出端、浮動(dòng)高壓輸入端、相對(duì)地端以及自舉電路，自舉電路包括二極管以及電容，單相驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端與施密特觸發(fā)輸入模塊的輸出端連接，單相驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與一相半橋的控制端連接，二極管陽(yáng)極與開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的輸出端連接，二極管陰極、電容一極分別與單相驅(qū)動(dòng)模塊的浮動(dòng)高壓輸入端連接，單相驅(qū)動(dòng)模塊的相對(duì)地端與一相半橋的橋臂中點(diǎn)連接。
[0016]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果:實(shí)現(xiàn)了高效率的電平轉(zhuǎn)化、多功能模塊的全集成化，大大提高了電路的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為帶多路穩(wěn)壓輸出的電動(dòng)車三相半橋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路的框圖。
[0018]圖2為多路穩(wěn)壓輸出的電動(dòng)車三相半橋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路的具體電路圖。[0019]圖3為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊與保護(hù)模塊、開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的具體連接電路圖。
[0020]圖4為三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊、三相半橋、三相馬達(dá)線圈的具體連接電路連接圖。
[0021]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明:C1至C14為第一至第十四電容，Rl至R18為第一至第十八電阻，Dl至D5為第一至第五二極管，Ml至M9為第一至第九MOS管，LI為外部?jī)?chǔ)能電感。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0023]帶多路穩(wěn)壓輸出的電動(dòng)車三相半橋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路如圖1所示，包括:懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊、開(kāi)關(guān)電源輸出模塊、穩(wěn)壓輸出模塊、保護(hù)模塊、運(yùn)放模塊、外部MCU控制模塊。懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第一輸入端接外部電源，懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第一輸出端接開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的第一輸入端，懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第二輸入端接開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的第一輸出端，懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第二輸出端接開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的第二輸入端，懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸入端接開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的第二輸出端，穩(wěn)壓輸出模塊的第一輸入端接開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的第三輸出端，保護(hù)模塊的第一輸入端接懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸出端，保護(hù)模塊的第一輸出端接懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第四輸入端，保護(hù)模塊的第二輸入端接懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸出端，保護(hù)模塊的第二輸出端接穩(wěn)壓輸出模塊的第二輸入端，三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊的控制端與保護(hù)模塊的第三輸出端連接，三相半橋模塊控制端與三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊輸出端連接，三相半橋輸出端接三相馬達(dá)線圈，運(yùn)放模塊的第一輸入端接穩(wěn)壓輸出模塊的輸出端，三相半橋模塊采樣電路輸出端接運(yùn)放模塊的第二輸入端，運(yùn)放模塊的輸出端接外部MCU控制模塊的輸入端，外部MCU控制模塊的輸出端接三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端。
[0024]懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊將外部電源轉(zhuǎn)換為懸浮電壓控制外部高壓開(kāi)關(guān)管(即為圖3中的Ml),開(kāi)關(guān)電源輸出模塊由懸浮電壓控制恒定輸出15V直流電,穩(wěn)壓輸出模塊降壓處理15V直流電后恒定輸出5V直流電，三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊在外部MCU控制模塊輸出信號(hào)作用下控制三相半橋?qū)ㄟM(jìn)而給三相馬達(dá)線圈充電，運(yùn)放模塊根據(jù)采集的三相半橋中開(kāi)關(guān)管電流調(diào)節(jié)外部MCU控制模塊的輸入量。保護(hù)模塊在開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的輸出電壓超過(guò)18V時(shí)，發(fā)送關(guān)斷懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊、穩(wěn)壓輸出模塊的信號(hào)，開(kāi)關(guān)電源輸出模塊在芯片過(guò)熱或者輸出電壓未達(dá)到懸浮時(shí)，電壓保護(hù)模塊發(fā)送關(guān)斷懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊、5V穩(wěn)壓輸出模塊、三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊的信號(hào)。
[0025]帶多路穩(wěn)壓輸出的電動(dòng)車三相半橋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路的具體電路圖如圖2所示，懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊與開(kāi)關(guān)輸出模塊的具體電路連接圖如圖3所示，三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊、三相半橋、三相馬達(dá)線圈的具體連接電路連接圖如圖4所示。
[0026]15V輸出懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊包括:啟動(dòng)電壓模塊、內(nèi)部基準(zhǔn)電源模塊、導(dǎo)通時(shí)間控制模塊、第一邏輯模塊、最小關(guān)閉時(shí)間模塊、反饋比較器模塊、第二邏輯模塊、RS觸發(fā)器、驅(qū)動(dòng)模塊、欠壓/過(guò)溫保護(hù)模塊、輸出過(guò)壓保護(hù)模塊、過(guò)流保護(hù)模塊。啟動(dòng)電壓模塊的輸入端為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第一輸入端，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第一輸出端，驅(qū)動(dòng)模塊的正工作電源端口為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第二輸入端，驅(qū)動(dòng)模塊的負(fù)工作電源端口為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第二輸出端，過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸入端，欠壓/過(guò)溫保護(hù)模塊的輸出端為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸出端，輸出過(guò)壓保護(hù)模塊的輸出端為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第四輸入端。啟動(dòng)穩(wěn)壓模塊的第一輸出端接內(nèi)部基準(zhǔn)電壓模塊的輸入端，啟動(dòng)穩(wěn)壓模塊的第二輸出端接欠壓/過(guò)溫保護(hù)模塊的輸入端，第一邏輯模塊的第一輸入端接欠壓/過(guò)溫保護(hù)模塊的輸出端，第一邏輯模塊的第二輸入端接導(dǎo)通時(shí)間控制模塊的輸出端，第一邏輯模塊的第三輸入端接輸出過(guò)壓保護(hù)模塊，第一邏輯模塊的第四輸入端接過(guò)流保護(hù)模塊的輸出端，第二邏輯模塊的第一輸入端接最小關(guān)閉時(shí)間模塊的輸出端，第二邏輯模塊的第二輸入端接反饋比較器模塊的輸出端，RS觸發(fā)器的第一輸入端接第一邏輯模塊的輸出端，RS觸發(fā)器的第二輸入端接第二邏輯模塊的輸出端，RS觸發(fā)器的第一輸出端接驅(qū)動(dòng)模塊的第一輸入端，RS觸發(fā)器的第二輸出端接驅(qū)動(dòng)模塊的第二輸出端，反饋比較器模塊的第一輸入端接內(nèi)部基準(zhǔn)電壓模塊的輸出端，輸出過(guò)壓保護(hù)模塊的輸入端、反饋比較器模塊的第二輸入端分別接過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端。
[0027]開(kāi)關(guān)電源輸出模塊包括:第一、第二、第三電阻Rl、R2、R3,第一、第二、第三、第四、第五電容Cl、C2、C3、C4、C5，第一電感L1、第一 MOS管Ml (外部高壓NMOS管)，第一二極管D1、第二二極管D2 (外部續(xù)流二極管)、第三電容C3。第一電容Cl 一極、第一電阻Rl —端、第二電阻R2 —端、第一 MOS管Ml漏極分別接外部電源,第一電容Cl另一極接地,第二電容C2—極、第一二極管Dl (自舉充電二極管)陽(yáng)極分別與啟動(dòng)穩(wěn)壓模塊輸入端連接，第二電阻R2另一端、第一二極管Dl陰極、第三電容C3(外部自舉電容)一極分別與驅(qū)動(dòng)模塊正工作電源端口連接，第三電容C3另一極與驅(qū)動(dòng)模塊負(fù)工作電源端口連接，第一 MOS管Ml柵極與驅(qū)動(dòng)模塊輸出端連接，第一 MOS管Ml源極、第三電容C3另一極、第二二極管D2陰極分別與第一電感LI (外部?jī)?chǔ)能電感)一端連接，第二二極管D2陽(yáng)極接地,第一電感LI另一端、第三電阻R3 (外部采樣電阻)一端分別與過(guò)流保護(hù)模塊的一個(gè)輸入端連接，第三電阻R3另一端、第四電容C4(外部濾波電容)正極、第五電容(外部濾波電容)C5正極分別與過(guò)流保護(hù)模塊的另一個(gè)輸入端連接，第四電容C4負(fù)極、第五電容C5負(fù)極均接地。懸浮式開(kāi)掛電源模塊中的驅(qū)動(dòng)模塊包括:比較器、第九電阻R9、第十電阻R10、第八MOS管M8、第九MOS管M9，第八MOS管M8柵極即為驅(qū)動(dòng)模塊的第一輸入端，第九MOS管M9柵極即為驅(qū)動(dòng)模塊的第二輸入端，比較器的正工作電源端口即為驅(qū)動(dòng)模塊的正工作電源端口，比較器的負(fù)工作電源端口即為驅(qū)動(dòng)模塊的負(fù)工作電源端口，第八MOS管M8柵極即為驅(qū)動(dòng)模塊的第二輸入端，第八MOS管M8漏極經(jīng)過(guò)第九電阻R9與比較器的正工作電源端口連接，第九MOS管M9漏極經(jīng)過(guò)第十電阻RlO與比較器的正工作電源端口連接，第八、第九MOS管M8、M9的源極均接地，第四、第五電容C4、C5與第三電阻R3的連接點(diǎn)作為15V穩(wěn)壓輸出端口。
[0028]15V輸出懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊首先由外部電源VCC通過(guò)第一電阻Rl和第二電阻R2對(duì)電路內(nèi)部進(jìn)行上電或掉電復(fù)位啟動(dòng)，并通過(guò)內(nèi)部啟動(dòng)穩(wěn)壓模塊的穩(wěn)壓處理,在15V輸出懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第一輸入端建立約13V的直流穩(wěn)壓工作點(diǎn)，再通過(guò)內(nèi)部基準(zhǔn)源模塊生成內(nèi)部需要的基準(zhǔn)電壓，從而消除在外部電源VCC電壓變化時(shí)對(duì)15V輸出懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊工作狀態(tài)的影響；在15V輸出懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊工作時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間控制模塊會(huì)輸出一個(gè)固定時(shí)間(約Ius)的控制信號(hào)通過(guò)第一邏輯模塊傳到RS觸發(fā)器模塊的R端，再通過(guò)M8、M9的電平轉(zhuǎn)化控制驅(qū)動(dòng)模塊，使外部高壓NMOS管Ml打開(kāi)；這時(shí)電流從VCC通過(guò)Ml流進(jìn)外部?jī)?chǔ)能電感LI，再通過(guò)外部采樣電阻R3，對(duì)電容C4、C5充電，此時(shí)15V穩(wěn)壓輸出端口電壓會(huì)上升；當(dāng)一個(gè)開(kāi)通周期完成后，會(huì)將15V穩(wěn)壓輸出端口的當(dāng)前電壓通過(guò)第十一、第十二電阻R11、R12分壓后反饋給反饋比較器模塊，當(dāng)檢測(cè)到15V穩(wěn)壓輸出端口的電壓〈15V時(shí)，反饋比較器模塊不會(huì)輸出有效控制信號(hào)給第二邏輯模塊，第二邏輯模塊會(huì)將最小關(guān)閉時(shí)間模塊的有效控制信號(hào)傳到RS觸發(fā)器模塊的S端，控制外部高壓NMOS管Ml的關(guān)閉時(shí)間，由于固定開(kāi)通時(shí)間和最小關(guān)閉時(shí)間在內(nèi)部配以合適比例，所以此狀態(tài)外部?jī)?chǔ)能電感LI儲(chǔ)能多，15V穩(wěn)壓輸出端口電壓會(huì)逐周期上升；當(dāng)檢測(cè)到15V穩(wěn)壓輸出端口的電壓>15V時(shí)，反饋比較器模塊將會(huì)輸出一個(gè)有效控制信號(hào)給第二邏輯模塊，有效信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度為外部高壓NMOS管Ml關(guān)閉開(kāi)始至15V穩(wěn)壓輸出端口的電壓降至15V以下結(jié)束；反饋比較器模塊傳出的有效控制信號(hào)時(shí)間和最小關(guān)閉時(shí)間模塊傳出的有效控制信號(hào)時(shí)間通過(guò)第二邏輯模塊選擇(選時(shí)間長(zhǎng)的有效)，進(jìn)入RS觸發(fā)器模塊的S端，再通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)模塊，使外部高壓NMOS管Ml關(guān)閉；這樣就完成了通過(guò)判定15V穩(wěn)壓輸出端口的電壓下降至15V的時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)外部高壓NMOS管Ml的關(guān)閉時(shí)間，從而調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)信號(hào)的占空比，達(dá)到穩(wěn)壓系統(tǒng)的負(fù)反饋特性，實(shí)現(xiàn)了在15V穩(wěn)壓輸出端口的動(dòng)態(tài)穩(wěn)壓輸出特性。同時(shí)為了保證模塊的可靠性，在內(nèi)部集成了欠壓/過(guò)溫保護(hù)模塊、輸出過(guò)壓保護(hù)模塊和過(guò)流保護(hù)模塊，在特定條件下，當(dāng)這些保護(hù)模塊被觸發(fā)啟動(dòng)后，將直接將有效控制信號(hào)傳入第一邏輯模塊，第一時(shí)間中斷導(dǎo)通控制信號(hào)，使最終外部高壓NMOS管Ml關(guān)閉。
[0029]由于整個(gè)15V輸出懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的工作電壓都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于外部電源VCC的電壓，那么要有效驅(qū)動(dòng)外部高壓NMOS管Ml的打開(kāi)，就必須提升驅(qū)動(dòng)模塊的輸出電壓。本發(fā)明中，設(shè)計(jì)了自舉結(jié)構(gòu)，通過(guò)外部自舉充電二極管Dl對(duì)外部自舉電容C3在外部高壓NMOS管Ml關(guān)閉時(shí)充電，在外部高壓NMOS管Ml打開(kāi)時(shí)，外部自舉電容C3就可以將驅(qū)動(dòng)模塊的電源電壓抬升上去，但驅(qū)動(dòng)模塊本身的工作壓差保持不變，即為圖2所示第三電容C3兩極電壓差基本保持不變，這樣就形成了驅(qū)動(dòng)模塊的懸浮工作狀態(tài)(最低電位不是O電平)。這樣就保證了能有效驅(qū)動(dòng)外部高壓NMOS管Ml。
[0030]通過(guò)對(duì)15V輸出懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸入端口電壓進(jìn)行比較和計(jì)算，在15V輸出懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第一輸出端口輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，以控制外部高壓NMOS管Ml的開(kāi)關(guān)，從而控制外部?jī)?chǔ)能電感LI在每個(gè)周期的儲(chǔ)能和泄放能量的時(shí)間，形成負(fù)反饋回路；同時(shí)在所述模塊的每個(gè)工作周期中，通過(guò)15V輸出懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的內(nèi)部控制，使外部自舉電容C3的儲(chǔ)能和泄放周期與15V輸出懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第一輸出端口的輸出信號(hào)同步，即當(dāng)外部高壓匪OS管Ml關(guān)閉時(shí)，通過(guò)外部自舉充電二極管Dl對(duì)外部自舉電容C3充電，使外部自舉電容C3的兩端達(dá)到13V左右，當(dāng)外部高壓NMOS管Ml導(dǎo)通時(shí)，15V輸出懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第二輸出端口的電壓變?yōu)榻咏谕獠侩娫碫CC的電壓,夕卜部自舉充電二極管Dl停止對(duì)外部自舉電容C3充電，并利用外部自舉電容C3的儲(chǔ)能，使15V輸出懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第二輸入端口的電壓保持比15V輸出懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第二輸出端口的電壓高約13V，從而保證外部高壓NMOS管Ml的正常驅(qū)動(dòng)能力；通過(guò)外部高壓NMOS管Ml的負(fù)反饋導(dǎo)通控制，并配以外部續(xù)流二極管D2、外部?jī)?chǔ)能電感L1、外部采樣電阻R3和外部濾波電容C4、C5,就實(shí)現(xiàn)了懸浮式開(kāi)關(guān)電源的15V穩(wěn)壓輸出。
[0031]5V穩(wěn)壓輸出模塊如圖2所不,利用15V輸出懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的15V穩(wěn)壓輸出電壓，在內(nèi)部設(shè)計(jì)了一個(gè)LDO (低壓差線性穩(wěn)壓器)，可輸出有一定帶載能力的穩(wěn)定5V直流電壓。
[0032]運(yùn)放模塊如圖2所示，為單通道運(yùn)放，在內(nèi)部設(shè)定了固定為6倍的放大倍數(shù)，主要完成對(duì)外部第五電阻R5 (外部采樣電阻)所采有用信號(hào)的濾波和放大處理，并輸出傳遞給外部MCU控制模塊的ADC端口分析判斷。
[0033]三相半橋包括三個(gè)分別驅(qū)動(dòng)三相馬達(dá)線圈的橋臂。驅(qū)動(dòng)A相馬達(dá)線圈的橋臂包括第二、第三MOS管M2、M3，第三二極管D3、第九電容C9組成的自舉電路，第十二電容C12，第二 MOS管漏極接外部電源VCC，第三MOS管漏極接第二 MOS管源極，第十二電容一極與第三MOS管M3源極連接，第十二電容C12另一極與第二 MOS管M2漏極連接，第三二極管D3陽(yáng)極接15V穩(wěn)壓輸出端口，第三二極管D3陰極與第九電容C9 一極連接，第九電容C9另一極、A相馬達(dá)線圈均連接該橋臂中點(diǎn)(第二 MOS管M2源極與第三MOS管M3漏極的連接點(diǎn))；驅(qū)動(dòng)B相馬達(dá)線圈的橋臂包括:第四、第五MOS管M4、M5，第四二極管D4、第十電容ClO組成的自舉電路，第十三電容C13，第四MOS管M4漏極接外部電源VCC，第五MOS管M5漏極接第四MOS管M4源極，第十三電容C13 —極與第五MOS管源極連接，第十三電容C13另一極與第四MOS管漏極連接，第四二極管D4陽(yáng)極連接15V穩(wěn)壓輸出端口，第四二極管D4陰極、B相馬達(dá)線圈均連接該橋臂中點(diǎn)(第四MOS管M4源極與第五MOS管漏極的連接點(diǎn))；驅(qū)動(dòng)C相馬達(dá)線圈的橋臂包括:第六、第七M(jìn)OS管M6、M7，第五二極管D5、第十一電容Cll組成的自舉電路，第十四電容C14，第六MOS管漏極接外部電源VCC，第七M(jìn)OS管M7漏極接第六MOS管M6源極，第五二極管D5陽(yáng)極連接15V穩(wěn)壓輸出端口，第五二極管D5陰極、C相馬達(dá)線圈分別與該橋臂中點(diǎn)(第六MOS管M6源極與第七M(jìn)OS管M7漏極的連接點(diǎn))連接。與第三、第五、第七M(jìn)OS管M3、M5、M7源極連接的第五電阻R5用于采集MOS管導(dǎo)通時(shí)的電流。
[0034]運(yùn)放模塊的工作電源輸入端口連接于5V穩(wěn)壓輸出模塊的第一輸出端口，以提供運(yùn)放模塊的工作電壓；運(yùn)放模塊的正輸入端口連接于第四電阻R4(外部輸入電阻)的另一端和第八電容C8 (外部濾波電容)的一極；外部濾波電容C8的另一極接地；運(yùn)放模塊的負(fù)輸入端口連接于第六電阻R6(內(nèi)部反饋電阻)的一端、第七電阻R7(內(nèi)部增益電阻)的一端和第八電阻R8(外部可調(diào)增益電阻)的一端；內(nèi)部增益電阻R7的另一端接地，外部可調(diào)增益電阻R8的另一端也接地。運(yùn)放模塊的輸出端口連接于內(nèi)部反饋電阻R6的另一端和外部MCU控制模塊的ADC端 口。運(yùn)放模塊將外部采樣電阻R5采集的保護(hù)電壓信號(hào)進(jìn)行固定增益的放大，并傳入外部MCU控制模塊的ADC端口進(jìn)行判定，以判斷外部高壓NMOS管M2、M3、M4、M5、M6和M7的工作狀態(tài)是否正常。
[0035]三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊包括:邏輯保護(hù)控制模塊、施密特觸發(fā)輸入模塊、A相驅(qū)動(dòng)模塊、B相驅(qū)動(dòng)模塊、C相驅(qū)動(dòng)模塊。外部MCU控制模塊輸出的AH、BH、CH信號(hào)分別經(jīng)過(guò)第十三、第十五、第十七電阻(上拉電阻)進(jìn)入施密特觸發(fā)輸入模塊，外部MCU控制模塊輸出的AL、BL、CL信號(hào)分別經(jīng)過(guò)第十四、第十六、第十八電阻(下拉電阻)進(jìn)入施密特觸發(fā)輸入模塊，A相、B相、C相驅(qū)動(dòng)模塊輸入端分別與施密特觸發(fā)輸入模塊輸出端連接，A相驅(qū)動(dòng)模塊的VA端口(浮動(dòng)高壓輸入端口)與第三二極管D3陰極連接，A相驅(qū)動(dòng)模塊的HA端口、LA端口分別與第二 MOS管M2柵極、第三MOS管M3柵極連接，A相驅(qū)動(dòng)模塊的UA端口與MOS管M2、M3的連接點(diǎn)相連，B相驅(qū)動(dòng)模塊的VB端口(浮動(dòng)高壓輸入端口)與第四二極管D4陰極連接，B相驅(qū)動(dòng)模塊的HB端口、LB端口分別與第四MOS管M4柵極、第五MOS管M5柵極連接，B相驅(qū)動(dòng)模塊的UB端口與MOS管M4、M5的連接點(diǎn)相連，C相驅(qū)動(dòng)模塊的VC端口(浮動(dòng)高壓輸入端口)與第六二極管D6陰極連接，C相驅(qū)動(dòng)模塊的HC端口、LC端口分別與第六MOS管M6柵極、第七M(jìn)OS管M7柵極連接，C相驅(qū)動(dòng)模塊的UC端口與MOS管M6、M7的連接點(diǎn)相連。A相信號(hào)由輸入端口 AH和AL輸入，經(jīng)過(guò)內(nèi)部邏輯運(yùn)算、死區(qū)控制和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換，由輸出端口 HA和LA輸出，控制外部高壓NMOS管的導(dǎo)通和關(guān)閉，從而控制三相馬達(dá)的A相驅(qū)動(dòng)端口的狀態(tài)。UA端口主要目的是作為浮動(dòng)高壓模塊的相對(duì)地電位，即是UA、HA、VA里面的組成懸浮高壓驅(qū)動(dòng)模塊，當(dāng)正常工作時(shí)，UA端電位會(huì)隨M2管的導(dǎo)通和關(guān)斷抬高和降低，但通過(guò)UA、HA、VA里面的組成懸浮高壓驅(qū)動(dòng)模塊，可以保證在UA端電位抬高時(shí)，VA和UA的壓差基本保持為15V。這樣我們內(nèi)部的器件就可設(shè)計(jì)為低壓器件，大大降低內(nèi)部器件的要求。其輸入輸出對(duì)應(yīng)邏輯關(guān)系為下面計(jì)算公式:
[0036]HA = AH Π AL
[0037]LA = AU U AL
[0038]其中，HA為A相上橋柵極驅(qū)動(dòng)輸出端口信號(hào)，LA為A相下橋柵極驅(qū)動(dòng)輸出端口信號(hào)；AH為A相高端邏輯輸入信號(hào)，AL為A相低端邏輯輸入信號(hào)；外部自舉充電二極管D3和外部自舉電容C9形成自舉回路，可給VA端口提供浮動(dòng)高壓的能力，保證上橋具有正常的導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)能力；外部C12為濾波電容。同理，模塊內(nèi)部的B相和C相通路的工作原理與A相通
道一樣。
[0039]外部MCU控制模塊的AH信號(hào)輸出端口、AL信號(hào)輸出端口、BH信號(hào)輸出端口、BL信號(hào)輸出端口、CH信號(hào)輸出端口和CL信號(hào)輸出端口分別為三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊103提供可編程信號(hào)，三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊是將外部MCU控制模塊的可編程信號(hào)通過(guò)三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊的處理和計(jì)算，轉(zhuǎn)化為具有驅(qū)動(dòng)能力的和一定邏輯關(guān)系的三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)外部三相馬達(dá)并控制三相馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和相位。
[0040]本發(fā)明由于采用了 15V輸出懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的設(shè)計(jì)使得整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高效率的電平轉(zhuǎn)化；并且采用特定的200V耐壓可懸浮芯片內(nèi)部隔離島電壓的CMOS工藝平臺(tái)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多功能模塊的全集成化；通過(guò)內(nèi)部合理的邏輯運(yùn)算和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋Ｗo(hù)設(shè)計(jì)，大大提高了電路的可靠性。
【權(quán)利要求】
1.帶多路穩(wěn)壓輸出的電動(dòng)車三相半橋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括:懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊、開(kāi)關(guān)電源輸出模塊、穩(wěn)壓輸出模塊、保護(hù)模塊、運(yùn)放模塊、外部MCU控制模塊； 所述懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第一輸入端接外部電源，懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第一輸出端接開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的第一輸入端，懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第二輸入端接開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的第一輸出端，懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第二輸出端接開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的第二輸入端，懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸入端接開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的第二輸出端，穩(wěn)壓輸出模塊的第一輸入端接開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的第三輸出端，保護(hù)模塊的第一輸入端接懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸出端，保護(hù)模塊的第一輸出端接懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第四輸入端，保護(hù)模塊的第二輸入端接懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸出端，保護(hù)模塊的第二輸出端接穩(wěn)壓輸出模塊的第二輸入端，三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊的控制端與保護(hù)模塊的第三輸出端連接，三相半橋模塊控制端與三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊輸出端連接，三相半橋輸出端接三相馬達(dá)線圈，運(yùn)放模塊的第一輸入端接穩(wěn)壓輸出模塊的輸出端，三相半橋模塊采樣電路輸出端接運(yùn)放模塊的第二輸入端，運(yùn)放模塊的輸出端接外部MCU控制模塊的輸入端，外部MCU控制模塊的輸出端接三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端； 懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊將外部電源轉(zhuǎn)換為懸浮電壓，開(kāi)關(guān)電源輸出模塊由懸浮電壓控制恒定輸出15V直流 電，穩(wěn)壓輸出模塊降壓處理15V直流電后恒定輸出5V直流電，三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊在外部MCU控制模塊輸出信號(hào)作用下控制三相半橋?qū)ㄟM(jìn)而給三相馬達(dá)線圈充電，運(yùn)放模塊根據(jù)采集的三相半橋中開(kāi)關(guān)管電流調(diào)節(jié)外部MCU控制模塊的輸入量， 保護(hù)模塊在開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的輸出電壓超過(guò)閾值時(shí)，發(fā)送關(guān)斷懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊、穩(wěn)壓輸出模塊的信號(hào)，所述閾值為大于開(kāi)關(guān)電源輸出模塊恒定輸出電壓的一參考電壓； 開(kāi)關(guān)電源輸出模塊在芯片過(guò)熱或者輸出電壓未達(dá)到懸浮時(shí)，電壓保護(hù)模塊發(fā)送關(guān)斷懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊、5V穩(wěn)壓輸出模塊、三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶多路穩(wěn)壓輸出的電動(dòng)車三相半橋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊包括:啟動(dòng)電壓模塊、內(nèi)部基準(zhǔn)電源模塊、導(dǎo)通時(shí)間控制模塊、第一邏輯模塊、最小關(guān)閉時(shí)間模塊、反饋比較器模塊、第二邏輯模塊、RS觸發(fā)器、驅(qū)動(dòng)模塊、欠壓/過(guò)溫保護(hù)模塊、輸出過(guò)壓保護(hù)模塊、過(guò)流保護(hù)模塊； 所述啟動(dòng)電壓模塊的輸入端為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第一輸入端，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第一輸出端，驅(qū)動(dòng)模塊的正工作電源端口為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第二輸入端，驅(qū)動(dòng)模塊的負(fù)工作電源端口為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第二輸出端，過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸入端，欠壓/過(guò)溫保護(hù)模塊的輸出端為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第三輸出端，輸出過(guò)壓保護(hù)模塊的輸出端為懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊的第四輸入端； 啟動(dòng)穩(wěn)壓模塊的第一輸出端接內(nèi)部基準(zhǔn)電壓模塊的輸入端，啟動(dòng)穩(wěn)壓模塊的第二輸出端接欠壓/過(guò)溫保護(hù)模塊的輸入端，第一邏輯模塊的第一輸入端接欠壓/過(guò)溫保護(hù)模塊的輸出端，第一邏輯模塊的第二輸入端接導(dǎo)通時(shí)間控制模塊的輸出端，第一邏輯模塊的第三輸入端接輸出過(guò)壓保護(hù)模塊的輸出端，第一邏輯模塊的第四輸入端接過(guò)流保護(hù)模塊的輸出端，第二邏輯模塊的第一輸入端接最小關(guān)閉時(shí)間模塊的輸出端，第二邏輯模塊的第二輸入端接反饋比較器模塊的輸出端，RS觸發(fā)器的第一輸入端接第一邏輯模塊的輸出端，RS觸發(fā)器的第二輸入端接第二邏輯模塊的輸出端，RS觸發(fā)器的第一輸出端接驅(qū)動(dòng)模塊的第一輸入端，RS觸發(fā)器的第二輸出端接驅(qū)動(dòng)模塊的第二輸出端，反饋比較器模塊的第一輸入端接內(nèi)部基準(zhǔn)電壓模塊的輸出端，輸出過(guò)壓保護(hù)模塊的輸入端、反饋比較器模塊的第二輸入端分別接過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶多路穩(wěn)壓輸出的電動(dòng)車三相半橋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述懸浮式開(kāi)關(guān)電源模塊還包括自舉電路，所述自舉電路包括二極管、電容，二極管陽(yáng)極與啟動(dòng)穩(wěn)壓電路輸入端連接，電容一極、二極管陰極分別與驅(qū)動(dòng)模塊的正工作電源端口連接，電容另一極與驅(qū)動(dòng)模塊的負(fù)工作電源端口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶多路穩(wěn)壓輸出的電動(dòng)車三相半橋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊包括:施密特觸發(fā)輸入模塊、三個(gè)單相驅(qū)動(dòng)模塊，施密特觸發(fā)輸入模塊將外部MCU控制模塊的輸出量轉(zhuǎn)換為三個(gè)單相驅(qū)動(dòng)模塊的觸發(fā)信號(hào)，各單相驅(qū)動(dòng)模塊在觸發(fā)信號(hào)作用下控制各相半橋工作進(jìn)而驅(qū)動(dòng)各相馬達(dá)線圈； 每個(gè)單相驅(qū)動(dòng)模塊都具有輸入端、輸出端、浮動(dòng)高壓輸入端、相對(duì)地端以及自舉電路，自舉電路包括二極管以及電容，單相驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端與施密特觸發(fā)輸入模塊的輸出端連接，單相驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與一相半橋的控制端連接，二極管陽(yáng)極與開(kāi)關(guān)電源輸出模塊的輸出端連接，二極管陰極、電容一極分別與單相驅(qū)動(dòng)模塊的浮動(dòng)高壓輸入端連接，單相驅(qū)動(dòng)模塊的相對(duì)地端與一相半橋的橋臂中點(diǎn)連接。
【文檔編號(hào)】H02P27/06GK103973198SQ201410178605
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】朱偉民, 郭斌, 騰龍, 馬曉輝, 向明亮 申請(qǐng)人:無(wú)錫市晶源微電子有限公司