[发明专利]基于直流电机驱动的有源续流电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率直流电机驱动技术，特别涉及一种基于直流电机驱动的有源续流电路。

背景技术

本发明主要针对汽车直流电机驱动模块的有源续流电路，特别是大功率直流电机驱动模块的有源续流电路。近年来，汽车对功耗的要求越来越严格，特别是对汽车用电大户的电机驱动模块也有更高的要求，包括小型化、轻量化、效率和电磁兼容性的要求越来越严，因此必须不断改进电路设计以满足不断提高的设计要求。

目前常用的直流电机驱动模块的续流电路有以下几种：

1）无源续流电路，一般选择快速恢复二极管或者肖特基二极管来作为“续流二极管”，以并联的方式接到电机的两端，用来抑制电机线圈在开关管关闭时产生的感应电动势，从而保护了电路中的其它原件的安全。由于续流二极管在导通状态时，存在一定的压降，当电流流过时，产生较大的损耗，增加产品的发热量，降低产品的寿命和可靠性。且随着直流电机功率的加大，发热量会进一步加大。

2）有源续流电路，该电路使用开关管替代续流二极管，由于开关管有着更大的导通能力和较小的内阻，相较于无源续流电路，有源续流电路的损耗大大减少，能够驱动更大功率的直流电机。但是普通的有源续流电路无法减少开关损耗和开关噪声，随着开关频率的不断增加，开关损耗和开关噪声也会更加恶劣。

发明内容

本发明是针对现在直流电机驱动中续流电路存在的问题，提出了一种基于直流电机驱动的有源续流电路，在续流开关管的导通和关断的时刻，减少续流开关管的电压和电流的突变，降低续流开关管在导通和关断时刻的开关损耗，由于抑制了电压和电流的突变，有效的抑制了开关噪声，改善电磁兼容的性能。

本发明的技术方案为：一种基于直流电机驱动的有源续流电路，在直流电机和驱动电路输出端的功率开关管之间接有源续流电路，电源通过RC电路接地，功率开关管串联电阻接地后并联在RC电路的充电电容C上，RC电路中分压电路通过三极管驱动续流开关管，调整RC电路可调节续流开关管导通的死区时间；续流开关管的漏极和源极之间并联钳位二极管、电容和直流电机绕组；续流开关管的栅极和源极之间并联稳压管。

所述RC电路由两个串联的分压电阻和一个充电电容串联组成，两个分压电阻连接点接三极管基极，三极管发射极接电源，集电极通过电阻接地，集电极同时接续流开关管的栅极。所述两个分压电阻连接点接三极管基极，三极管发射极接电源，集电极通过电阻接地，集电极同时接续流开关管的栅极，构成续流开关管驱动电路。

本发明的有益效果在于：本发明基于直流电机驱动的有源续流电路，有效的降低导通损耗、开关损耗和开关噪声，增强电机驱动模块的电磁兼容性能，电路设计简单，便于应用。

附图说明

图1为本发明基于直流电机驱动的有源续流电路图。

具体实施方式

如图1所示基于直流电机驱动的有源续流电路图，电阻R1、电阻R2组成分压电路，为三极管Q2提供基极电压。电阻R1、电阻R2、电阻R4和三极管Q3组成驱动续流开关管Q3的驱动电路。电阻R1、电阻R2和电容C1构成RC电路，调整电阻R1、电阻R2、电容C1的值，可以调节续流开关管Q3导通的死区时间。稳压管Z1并联在续流开关管Q3的栅极和源极，防止续流开关管Q3的栅极电压过高，保护续流开关管Q3。二极管D1和电容C2并联在续流开关管Q3的漏极和源极，抑制续流开关管Q3在导通和关断时电压和电流的突变。

当功率开关管Q1关断时，经一定的死区时间延迟后，续流开关管Q3才能导通，此时由于在死区时间内，电机线圈产生的感应电流通过D1构成回路，在续流开关管Q3导通的初始状态，续流开关管Q3的电压D1钳位，不能突变，且电流基本为零，续流开关管Q3的导通损耗基本为零。直到D1两端的电压低于D1的导通电压，完全由续流开关管Q3提供续流回路。

当功率开关管Q1导通时，续流开关管Q3立即关断，流经续流开关管Q3的电流迅速变为零。此时，电容C1、电容C2和电机绕组构成回路，阻止续流开关管Q3两端电压的上升速度，减少了续流开关管Q3的关断损耗。