本發(fā)明涉及保護(hù)電路設(shè)計(jì)，尤其涉及一種驅(qū)動(dòng)器硬件過流保護(hù)電路。

背景技術(shù)：

1、驅(qū)動(dòng)器的過流情況是指驅(qū)動(dòng)器在工作過程中，其輸出電流超過了正常工作電流的額定范圍。這可能是由于多種原因?qū)е碌模缲?fù)載突然變化、短路或者驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部故障等。

2、當(dāng)驅(qū)動(dòng)器所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載(如電機(jī))突然受到外力作用，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)速急劇下降時(shí)，電機(jī)的反電動(dòng)勢會(huì)減小。如果這個(gè)增大后的電流超過了驅(qū)動(dòng)器正常工作電流范圍，就會(huì)出現(xiàn)過流情況。如果負(fù)載的功率需求超過了驅(qū)動(dòng)器所能提供的最大功率，也會(huì)導(dǎo)致過流。

3、當(dāng)驅(qū)動(dòng)器的輸出端由于線路破損、連接錯(cuò)誤等原因直接短接時(shí)，電阻幾乎為零，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常工作電流的情況，這就是典型的短路過流。例如，在一個(gè)電子設(shè)備的電路板上，驅(qū)動(dòng)器輸出線與地線意外接觸，就會(huì)造成外部短路過流。

4、驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的電子元件(如功率晶體管等)損壞也可能導(dǎo)致內(nèi)部短路。例如，功率晶體管的集電極-發(fā)射極之間發(fā)生短路，會(huì)使電流路徑發(fā)生改變，導(dǎo)致電流異常增大，引發(fā)過流。

5、隨著時(shí)間的推移，驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的元件(如電容、電阻、半導(dǎo)體器件等)可能會(huì)老化或損壞。例如，電容的電容量下降或者漏電，可能會(huì)影響驅(qū)動(dòng)器的電壓調(diào)節(jié)功能，進(jìn)而導(dǎo)致電流不穩(wěn)定并可能超出正常范圍。又比如，半導(dǎo)體器件(如igbt)的性能下降，其導(dǎo)通和截止特性發(fā)生變化，可能會(huì)使電流控制失效，從而引發(fā)過流。

6、控制電路故障：驅(qū)動(dòng)器的控制電路負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)輸出電流和電壓，如果控制電路出現(xiàn)故障，例如控制信號(hào)錯(cuò)誤、反饋回路中斷等，也會(huì)導(dǎo)致輸出電流失控而出現(xiàn)過流情況。例如，在一個(gè)采用pwm(脈沖寬度調(diào)制)控制的驅(qū)動(dòng)器中，若pwm信號(hào)生成電路出現(xiàn)故障，產(chǎn)生了異常的脈沖寬度，可能會(huì)使輸出電流異常增大。

7、上述問題成為需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種驅(qū)動(dòng)器硬件過流保護(hù)電路，至少部分解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

2、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種驅(qū)動(dòng)器硬件過流保護(hù)電路，包括：

3、由邏輯芯片實(shí)現(xiàn)的rs觸發(fā)電路和由總線緩沖器芯片u17實(shí)現(xiàn)的緩沖電路；

4、所述rs觸發(fā)電路在系統(tǒng)電流i_out為高電平且系統(tǒng)上電時(shí)，接收單片機(jī)發(fā)出的下降沿脈沖信號(hào)給clr，單片機(jī)將lock值置高使系統(tǒng)正常且拉低使能信號(hào)pwm_en；

5、在系統(tǒng)電流異常時(shí)，i_out通過二極管d49拉低為低電平，同時(shí)拉高使能信息pwm_en；

6、所述緩沖電路根據(jù)rs觸發(fā)電路產(chǎn)生的pwm_en信號(hào)控制芯片u17的1腳和19腳的狀態(tài)，當(dāng)pwm_en為低電平時(shí)，在緩沖電路中，輸出信號(hào)ut_pwm直接導(dǎo)通于輸入信號(hào)pu+，輸出信號(hào)ub_pwm直接導(dǎo)通于輸入信號(hào)pu-，vt_pwm直接導(dǎo)通于pv+，vb_pwm直接導(dǎo)通于pv-，wt_pwm直接導(dǎo)通于pw+，wb_pwm直接導(dǎo)通于pw-，當(dāng)pwm_en為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)pu+、pu-、pv+、pv-、pw+和pw-被切斷以保護(hù)后級(jí)功率器件不受損壞。

7、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，所述邏輯芯片為74hc00芯片，74hc00的具體連接方式為，i_out連接至74hc00的第一引腳，d49連接在i_out與74hc00的第一引腳之間，單片機(jī)發(fā)出的下降沿脈沖信號(hào)連接至74hc00的第十三引腳，單片機(jī)的lock信號(hào)連接至74hc00的第十引腳，pwm_en信號(hào)從74hc00的第八引腳輸出。

8、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，所述74hc00在系統(tǒng)電流正常時(shí)，在接收到單片機(jī)的下降沿脈沖信號(hào)且lock信號(hào)為高電平時(shí)，保持pwm_en信號(hào)為低電平。

9、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，所述總線緩沖器芯片u17為74vhcv244ft芯片，74vhcv244ft的1腳和19腳接收來自74hc00的pwm_en信號(hào)，用于控制緩沖電路的輸出狀態(tài)。

10、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，所述74vhcv244ft內(nèi)部具有多個(gè)輸入輸出引腳，當(dāng)pwm_en為低電平時(shí)，各對應(yīng)引腳ut_pwm、ub_pwm、vt_pwm、vb_pwm、wt_pwm、wb_pwm分別與pu+、pu-、pv+、pv-、pw+、pw-信號(hào)連接。

11、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，所述74vhcv244ft在pwm_en為高電平時(shí)，切斷與后級(jí)功率器件連接的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，防止后級(jí)功率器件損壞。

12、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，所述電路中還包括多個(gè)電容和電阻，用于電路的穩(wěn)定。

13、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，所述電路中的元器件均在特定的電壓供電環(huán)境下工作。

14、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，所述rs觸發(fā)電路與緩沖電路之間的信號(hào)傳輸線路具有抗干擾設(shè)計(jì)，防止外部電磁干擾影響信號(hào)的正常傳輸。

15、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，所述電路的驅(qū)動(dòng)器在過流發(fā)生后在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)進(jìn)入硬件過流保護(hù)模式。

16、本發(fā)明方案具有如下有益效果：

17、1.提升安全性

18、在驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行過程中，一旦出現(xiàn)異常過流情況，電路能夠快速進(jìn)入硬件過流保護(hù)模式。通過及時(shí)切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)或者改變相關(guān)控制信號(hào)電平(如文中提到的pwm_en信號(hào)變化)，可以防止過大的電流對后級(jí)功率器件造成損壞，避免諸如功率器件過熱起火、電路短路引發(fā)電氣火災(zāi)等安全隱患，切實(shí)保障了整個(gè)設(shè)備以及周邊環(huán)境和人員的安全。

19、2.增強(qiáng)電路穩(wěn)定性

20、無論是正常工作時(shí)保持合適的信號(hào)電平(如正常邏輯下pwm_en信號(hào)為低電平保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn))，還是在異常過流時(shí)做出準(zhǔn)確響應(yīng)，都有助于維持整個(gè)驅(qū)動(dòng)器電路系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。避免了因過流導(dǎo)致的系統(tǒng)紊亂、電壓電流波動(dòng)對其他相關(guān)電路模塊造成的不良影響，使得整個(gè)系統(tǒng)能持續(xù)、可靠地工作。

21、3.保護(hù)關(guān)鍵器件

22、對于后級(jí)的功率器件而言，過流是造成其損壞的主要因素之一。本發(fā)明的過流保護(hù)電路在檢測到過流異常后迅速動(dòng)作，切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)，避免功率器件長時(shí)間承受過大電流，減少了功率器件因過流產(chǎn)生的熱應(yīng)力、電應(yīng)力等損害，從而有效延長了這些關(guān)鍵功率器件的使用壽命，降低了設(shè)備的維修和更換成本。

23、4.提高設(shè)備可靠性

24、由于具備快速且有效的過流保護(hù)機(jī)制，驅(qū)動(dòng)器在面對各種可能導(dǎo)致過流的情況(如負(fù)載突變、短路、內(nèi)部元件故障等)時(shí)，能夠及時(shí)進(jìn)行自我保護(hù)并維持整體功能的相對完整性，減少了因過流引發(fā)設(shè)備故障停機(jī)的概率，提高了設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用場景中的可靠性，使其能更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)、自動(dòng)化控制等領(lǐng)域?qū)τ谠O(shè)備長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的要求。

25、5.優(yōu)化系統(tǒng)響應(yīng)速度

26、通過設(shè)計(jì)合理的rs觸發(fā)電路和緩沖電路等組成部分，電路能夠在過流情況剛一發(fā)生時(shí)就快速檢測并做出響應(yīng)，相比于一些傳統(tǒng)的過流保護(hù)手段，能更快地進(jìn)入保護(hù)模式，最大程度地降低過流對系統(tǒng)造成的危害，這種快速響應(yīng)的特性有助于提升整個(gè)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。