CN103746547A - 一种消防应急电源的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消防应急电源的驱动电路，其用于驱动实现所述消防应急电源逆变输出的功率模块，其中，所述驱动电路包括：至少四个光耦隔离驱动模块，其接收驱动所述功率模块的驱动信号；至少两个功率模块，每个功率模块包括有两个电连接的功率管；其中，每个功率管分别与其中一个光耦隔离驱动模块电连接，以使相应的功率模块受光耦隔离驱动模块的驱动实现逆变输出。当为四个光耦隔离驱动模块以及两个功率模块时，该消防应急电源的驱动电路适用于单相负载；当为六个光耦隔离驱动模块以及三个功率模块时，该消防应急电源的驱动电路适用于三相负载。在实际生活中，三相负载居多，因此本发明提供的驱动电路能够发挥良好的效果。

Description

一种消防应急电源的驱动电路

技术领域

本发明涉及一种消防应急电源，尤其涉及一种对于消防应急电源功率模块进行驱动的驱动电路。

背景技术

目前，消防应急电源在我们生活中占据着及其重要的作用。但是当前的消防应急电源驱动电路在检测到功率管出现过流故障或过压故障时，只能将其故障信号传给处理器进行处理，让处理器作出决定，再切断所有的输出。其方式尤其复杂，且当处理器出现问题时就会使检测无效，导致整个系统损坏，大大增加了维护消防应急电源的维护成本。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种新型的消防应急电源的驱动电路，该驱动电路设计简单，驱动效果佳，且能在功率模块出现过流过压情况时，及时切断光耦隔离驱动的光耦输入，也就是切断来自消防应急电源主控器的驱动功率管的原始驱动信号，避免消防应急电源系统出现更大的故障。

本发明提供的技术方案为：

一种消防应急电源的驱动电路，其用于驱动实现所述消防应急电源逆变输出的功率模块，其中，所述驱动电路包括：

至少四个光耦隔离驱动模块，其接收驱动所述功率模块的驱动信号；

至少两个功率模块，每个功率模块包括有两个电连接的功率管；其中，

每个功率管分别与其中一个光耦隔离驱动模块电连接，以使相应的功率模块受光耦隔离驱动模块的驱动实现逆变输出。

优选的是，所述光耦隔离驱动模块包括：

一个光耦隔离驱动芯片，其第一信号输入端与所述消防应急电源的主控器相连，用于接收驱动所述功率管通断的原始信号，其信号输出端电连接所述功率管；

第一二极管，其阴极连接至所述光耦隔离驱动芯片的故障输出端，阳极与所述主控器、所述光耦隔离驱动芯片的第二信号输入端相连，用于在所述功率管发生故障时供所述主控器检测，同时切断所述光耦隔离驱动芯片的光耦输入。

优选的是，所述光耦隔离驱动模块还包括：控制所述功率管通断的开关管电路；其中，所述开关管电路包括：

第一电阻，其一端连接至所述光耦驱动芯片的信号输出端；

第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和第二开关管的基极相连接，且还连接至所述第一电阻的另一端，发射极分别通过第二电阻和第三电阻连接至所述功率管的门极，集电极分别接驱动电源和地线。

优选的是，所述开关管电路还包括：

第四电阻，其一端接所述驱动电源，另一端连接至所述功率管的发射极；

稳压二级管，其阳极连接至所述功率管的发射极，阴极连接至地线。

优选的是，所述开关管电路还包括：

第一电容和第二电容，其中，所述第一电容并联在所述第五电阻两端，第二电容并联在所述稳压二极管的两端。

优选的是，所述光耦隔离驱动模块还包括：

第二二极管，所述第二二级管的阴极连接至所述功率管的集电极；

第六电阻，其一端连接至所述第二二极管的阳极，另一端连接至所述光耦隔离驱动芯片；

第三电容，其连接在所述第六电阻的另一端与所述功率管的发射极之间。

优选的是，所述光耦隔离驱动模块还包括：故障提示电路；其中，所述故障提示电路包括：

一个发光二极管和与所述发光二极管的阳极串接的第七电阻，所述发光二极管的阴极连接至所述光耦隔离驱动芯片的故障输出端，所述第七电阻的另一端连接高电平。

优选的是，所述功率管为绝缘栅双极型晶体管。

本发明提供的消防应急电源驱动电路能够在功率管出现过压或过流时，直接切断所有光耦隔离驱动芯片的光耦输入，进而切断所有功率模块的驱动信号，以切断消防应急电源的逆变输出，此过程中尽管还是要将故障信号传送给主控器，但并不用经过处理器来响应切断输出，大大提供了设备的性能。

附图说明

图1为本发明所述的消防应急电源的驱动电路对应的其中一个功率模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

对于消防应急电源，其在生活中扮演的是备用电源的角色，即当市电出现故障时，就会启动消防应急电源来保证负载的正常工作，因为不管是对于工业生产来说还是对于家庭来说，市电出现故障都会影响正常生活。为此，本发明提供一种消防应急电源的驱动电路，如图1所示，该驱动电路是用于驱动实现所述消防应急电源逆变输出的功率模块（在图1中仅仅示出了针对其中一个功率模块的电路原理图），其中，所述驱动电路包括：至少四个光耦隔离驱动模块，其接收驱动所述功率模块的驱动信号；至少两个功率模块，每个功率模块包括有两个电连接的功率管；其中，每个功率管分别与其中一个光耦隔离驱动模块电连接，以使相应的功率模块受光耦隔离驱动模块的驱动实现逆变输出。这里，对于三相负载来说，就采用六个光耦隔离驱动模块以及三个功率模块，每一个功率模块对应输出其中一相交流电，三个功率模块即输出满足三相负载的三相交流电；而对于单相负载来说，只需采用四个光耦隔离驱动模块以及两个功率模块，同样的，每一个功率模块对应输出其中一相交流电，两个功率模块即输出满足单相负载的交流电。

具体来说，所述光耦隔离驱动模块包括：一个光耦隔离驱动芯片op1，其第一信号输入端（反向信号输入端Vin-）与所述消防应急电源的主控器相连，用于接收驱动所述功率管通断的原始信号，其信号输出端电连接所述功率管；第一二极管D3，其阴极连接至所述光耦隔离驱动芯片的故障输出端，阳极与所述主控器、所述光耦隔离驱动芯片的第二信号输入端（正向信号输入端Vin+）相连，用于在所述功率管发生故障时供所述主控器检测，同时切断所述光耦隔离驱动芯片的光耦输入。这里的故障包括过压故障和过流故障。该电路设计的原理是：当功率管出现过压故障和过流故障时，就会在光耦隔离驱动芯片的故障输出端输出低电平，此时二级管D3会导通，就会使得光耦隔离驱动芯片的正向信号输入端电平为低，而根据光耦隔离驱动芯片的内部结构，就会因正向信号输入拉低而使光耦输入被切断，光耦输入的切断就会使来自主控器的驱动信号无法再送入到后面的功率管，就会切断了功率模块的逆变输出。本发明中提供的消防应急电源的驱动电路，所有光耦隔离驱动芯片的正向信号输入端Vin+均是电连接在一起，从电路图中可以看到，正常情况下，所有光耦隔离驱动芯片的正向信号输入端Vin+都是接高电平，若故障输出端输出低电平，则会将Vin+管脚拉低，进而影响到所有光耦隔离驱动芯片的光耦输入。

这里，为了进行故障的提示，本发明在设计驱动电路时还设计了故障提示电路；其中，所述故障提示电路包括：一个发光二极管LED1和与所述发光二极管的阳极串接的第七电阻R13，所述发光二极管的阴极连接至所述光耦隔离芯片的故障输出端，所述第七电阻的另一端连接高电平（这里连接到电源电压5V）。

进一步的，在光耦隔离驱动芯片接收到来自消防应急电源主控器的驱动信号后，就会在输出端输出相应的驱动信号，而在输出端为了保证功率管能够正常开通而不过压，以及可靠关断，还设计了控制所述功率管通断的开关管电路；其中，所述开关管电路包括：第一电阻R9，其一端连接至所述光耦驱动芯片的信号输出端；第一开关管Q1和第二开关管Q3，所述第一开关管和第二开关管的基极相连接，且还连接至所述第一电阻的另一端，发射极分别通过第二电阻R7和第三电阻R11连接至所述功率管的门极G1，集电极分别接驱动电源U1和地线。这里U1通常为24V，而R7的作用是限定功率管在开通时峰值电流，避免功率管会出现过流击穿的现象；R11的作用是限定功率管门极的关断电流，进而防止整个功率管的UCE过大。

优选的是，所述开关管电路还包括：第四电阻R5，其一端接所述驱动电源U1，另一端连接至所述功率管的发射极E1；稳压二级管D5，其阳极连接至所述功率管的发射极E1，阴极连接至地线。这里，R5和D5的设计可以在正压时有效保证功率管的正常开通且不过压，且在负压时能有效保证功率管可靠关断。这里，优选的是，所述开关管电路还包括：第一电容C4和第二电容C7，其中，所述第一电容并联在所述第五电阻两端，第二电容并联在所述稳压二极管的两端。这两个电容主要的作用是进行滤波。

优选的是，所述光耦隔离驱动模块还包括：第二二极管D1，所述第二二级管的阴极连接至所述功率管的集电极c1；第六电阻R3，其一端连接至所述第二二极管D1的阳极，另一端连接至所述光耦驱动芯片；第三电容C1，其连接在所述第六电阻的另一端与所述功率管的发射极之间。这里，电阻R3和电容C1可以有效的调节过流保护的持续时间。优选的是，所述功率管为绝缘栅双极型晶体管，即IGBT管。对于IGBT管来说，其导通电压一般在1.6-2.3V之间，若IGBT管出现过流的现象，就会使得其导通电压升高，本发明中就是通过检测UCE的大小来检测IGBT管是否出现过流的现象。

本发明中所述的功率模块可直接采用现有技术提供的功率模块，其内部的具体电连接属于现有技术，这里不作详细介绍。

本发明所述的消防应急电源驱动电路能够在功率管出现过压和过流现象时，及时切断所有的输出，不用经过处理器来响应，大大提供了设备的性能。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种消防应急电源的驱动电路，其用于驱动实现所述消防应急电源逆变输出的功率模块，其特征在于，所述驱动电路包括：

至少四个光耦隔离驱动模块，其接收驱动所述功率模块的驱动信号；

至少两个功率模块，每个功率模块包括有两个电连接的功率管；其中，

每个功率管分别与其中一个光耦隔离驱动模块电连接，以使相应的功率模块受光耦隔离驱动模块的驱动实现逆变输出。

2.如权利要求1所述的消防应急电源的驱动电路，其特征在于，所述光耦隔离驱动模块包括：

一个光耦隔离驱动芯片，其第一信号输入端与所述消防应急电源的主控器相连，用于接收驱动所述功率管通断的原始信号，其信号输出端电连接所述功率管；

第一二极管，其阴极连接至所述光耦隔离驱动芯片的故障输出端，阳极与所述主控器、所述光耦隔离驱动芯片的第二信号输入端相连，用于在所述功率管发生故障时供所述主控器检测，同时切断所述光耦隔离驱动芯片的光耦输入。

3.如权利要求2所述的消防应急电源的驱动电路，其特征在于，所述光耦隔离驱动模块还包括：控制所述功率管通断的开关管电路；其中，

所述开关管电路包括：

第一电阻，其一端连接至所述光耦隔离驱动芯片的信号输出端；

第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和第二开关管的基极相连接，且还连接至所述第一电阻的另一端，发射极分别通过第二电阻和第三电阻连接至所述功率管的门极，集电极分别接驱动电源和地线。

4.如权利要求3所述的消防应急电源的驱动电路，其特征在于，所述开关管电路还包括：

第四电阻，其一端接所述驱动电源，另一端连接至所述功率管的发射极；

稳压二级管，其阳极连接至所述功率管的发射极，阴极连接至地线。

5.如权利要求4所述的消防应急电源的驱动电路，其特征在于，所述开关管电路还包括：

第一电容和第二电容，其中，所述第一电容并联在所述第五电阻两端，第二电容并联在所述稳压二极管的两端。

6.如权利要求5所述的消防应急电源的驱动电路，其特征在于，所述光耦隔离驱动模块还包括：

第二二极管，所述第二二级管的阴极连接至所述功率管的集电极；

第六电阻，其一端连接至所述第二二极管的阳极，另一端连接至所述光耦隔离驱动芯片；

第三电容，其连接在所述第六电阻的另一端与所述功率管的发射极之间。

7.如权利要求6所述的消防应急电源的驱动电路，其特征在于，所述光耦隔离驱动模块还包括：故障提示电路；其中，所述故障提示电路包括：

一个发光二极管和与所述发光二极管的阳极串接的第七电阻，所述发光二极管的阴极连接至所述光耦隔离驱动芯片的故障输出端，所述第七电阻的另一端连接高电平。

8.如权利要求7所述的消防应急电源的驱动电路，其特征在于，所述功率管为绝缘栅双极型晶体管。