[实用新型]一种硬件死区电路和带有硬件死区电路的控制系统

说明书

本实用新型的一种硬件死区电路及控制系统，包括：第一模块，包括一正向施密特触发器、一反向施密特触发器、一高通滤波器、一逻辑与门，正向施密特触发器接入PWM信号后分两路，一路接逻辑与门的一输入端，另一路依次接高通滤波器、反向施密特触发器、逻辑与门的另一输入端，逻辑与门输出带有死区时间的PWMH信号；第二模块，包括两反向施密特触发器、一高通滤波器、一逻辑与门，一反向施密特触发器接入PWM信号后分两路，一路接逻辑与门的一输入端，另一路依次接高通滤波器、另一反向施密特触发器、逻辑与门的另一输入端，逻辑与门输出带有死区时间的互补的PWML信号。本实用新型通过硬件电路的形式产生带有死区时间的驱动信号，使控制系统更加可靠和安全。

技术领域

本实用新型涉及车载电机控制器领域，尤其是对驱动拓扑的上下管的驱动信号之间插入合适死区时间的一种硬件死区电路。

背景技术

一般地，在车载电机控制器领域，通过对绝缘栅双极型晶体管IGBT或者金属氧化物半导体场效应管MOSFET等功率器件进行空间矢量脉冲宽度调制，以获得所需的信号频率和幅值。传统的车载电机控制器通常采用两电平驱动拓扑模块进行控制，参阅图1，示出了典型的驱动拓扑模块原理图，该驱动拓扑模块包括六个桥式连接的功率器件管Q1～Q6，六个功率器件管两两并联在高压电池HVUDC的两端，分成三个桥臂，每个桥臂包括一个上管一个下管，由于上述功率器件管自身结构原因，存在开通和关断延迟现象，若没有在上管和下管的驱动信号之间插入合适的死区时间，将导致上下管直通，从而使得控制器功能失效甚至器件损坏。

为了尽量降低该影响，避免由于关断延迟效应造成上下管直通，有必要设置死区时间，通常死区时间大，模块工作会更可靠，但输出波形容易失真且降低输出效率；死区时间小，输出波形要好一些，但会降低可靠性，存在一定上下管直通的风险。所以合理地设置死区时间对系统工作的安全性和效率起到关键的作用。现有的死区时间设置一般是由控制软件输出控制，但控制软件有可能失效，不够可靠，如当控制软件的程序跑飞或受到干扰时，就有可能使上下管的PWM信号重合，进而有导致模块损坏的风险。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种硬件死区电路，利用高通滤波器的延时特性和施密特触发器的波形整形功能产生死区时间，进而防止上下管直通，提高控制系统的可靠性和安全性。

本实用新型通过以下技术方案来实现，一种硬件死区电路，包括第一模块和第二模块，所述第一模块包括一正向的第一施密特触发器、一反向的第二施密特触发器、一高通滤波器和一逻辑与门，所述第二模块包括一反向的第三施密特触发器、一反向的第四施密特触发器、一高通滤波器和一逻辑与门，其中：

所述第一模块的所述第一施密特触发器接入PWM信号且输出分两路，一路接所述逻辑与门的第一输入端，另一路依次接所述高通滤波器、所述第二施密特触发器、所述逻辑与门的第二输入端，所述逻辑与门输出带有死区时间的PWMH信号；

所述第二模块的所述第三施密特触发器接入PWM信号且输出分两路，一路接所述逻辑与门的一输入端，另一路依次接所述高通滤波器、所述第四施密特触发器、所述逻辑与门的另一输入端，所述逻辑与门输出带有死区时间的互补的PWML信号。

利用高通滤波器的延时特性和施密特触发器的波形整形功能产生死区时间，将PWM信号换成带有死区时间的PWMH信号和互补的PWML信号，利用PWMH信号和互补的PWML信号分别控制上下管，有效防止了上下管直通的现象出现，提高了控制系统的可靠性和安全性。

本实用新型硬件死区电路的进一步改进在于，所述高通滤波器为一阶高通滤波器，包括一电容和一电阻，所述电容的一端为所述高通滤波器的输入端，所述电容的另一端接所述电阻，所述电阻接地，所述电容与所述电阻之间为所述高通滤波器的输出端。

采用只包含一个电容和一个电阻的一阶高通滤波器，使该电路更加简化，成本更加低廉。

本实用新型硬件死区电路的进一步改进在于，所述电阻为可变电阻。