[发明专利]防MCU或驱动IC故障的同步脉冲控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲变换控制领域，具体来说是一种防MCU或驱动IC故障的同步脉冲控制电路。

背景技术

目前传统的电子式功率开关，在脉冲驱动源（MCU或驱动IC）出现故障时，驱动脉冲信号宽度则会受输入级（前级）的影响达到最大值，即高电平全导通的工作模式，这将使得后级功率开关管处于全占空比导通模式，因电流过大而损坏该功率开关管。

图1所示为传统的带三极管倒相放大输入的互补推挽式功率驱动电路。当前级的MCU或驱动IC出现故障时（U₀为全低电平，正常为脉冲宽度可控制的驱动信号），在此传统型电路中，这一故障经三极管与互补推挽放大器进行双重放大后，会导致功率开关管进入全导通状态，其D-S之间的导通内阻更是接近为零，造成该功率开关管因电流过大而损坏。

图2所示为传统的采用放电电阻的互补推挽式功率驱动电路。如上所述，当前级的MCU或驱动IC出现故障时，通过该互补推挽电路及驱动电阻，同样会造成末端的功率开关管因电流过大而损坏。

图3、图4所示为传统的采用运算放大器/比较器同相输入的互补推挽式功率驱动电路。与图1、图2所不同的是，当前级的MCU或驱动IC出现故障时（输出电压U₀为全高电平，正常为脉冲宽度可控制的驱动信号），此故障高电平经同相输入端送至功率开关管的驱动极，从而使末端的功率开关管因电流过大而损坏。

目前解决上述问题主要有以下三种方法：

方法一

在末端的功率开关管D极（或C极）上串联一只大功率限流电阻R9，如图5、图6所示，由于串联了该限流电阻，可防止功率开关管在MCU故障时进入短路状态，从而很好地将其电流保持在功率开关管的安全值以内。但该方案由于增加了固定的大功率电阻负载，串联在主回路中，在一定程度上增加了主回路的功率损耗，因此大大降低了整机的工作效率，且该电阻的阻值随功率的增大，选择难度会相应增大，同时，电阻本身的发热及体积，也是必须考虑的问题。

方法二

在MCU或驱动IC的输出端外接了一个运算放大器或比较器，根据前级在出现故障时可能出现全高电平或全低电平的问题，可以采用如图7、图8所示方案（全高电平接图7所示的保护电路，全低电平接图8所示的保护电路），通过运算放大器或比较器的输出端使三极管Q₅顺利导通，可将全高或全低的功率开关管故障驱动信号直接拉地，该故障信号被强行拉低到接近零电平，从而使末端的功率开关管因无驱动电平而处于截止状态，此时其D-S相当于开关的断开，从而避免了该功率开关管因故障时的全高电平开通出现电流过大而造成损坏，起到了一定程度的保护作用。但该方案由于对前级故障时的高/低电平只能进行单项选择，当MCU或驱动IC出现故障时，就很难确定其输出特性究竟是高电平还是低电平。故，其使用条件受到了限制，不利于真正解决问题。

方法三

在传统的互补推挽式驱动电路中，如图9、图10所示，串接一个隔离用的驱动变压器，当前级MCU或驱动IC出现故障时，输出的全高或全低故障驱动信号因无脉动量（直流值）而无法通过驱动变压器（变压器有通高频阻低频、通交流隔直流的特性），使末端功率开关管因无驱动信号而处于截止状态，从而可避免以上所述过电流现象的发生，起到了一定程度的保护作用。但该方案因增加了一个起驱动和隔离作用的变压器，使得整个驱动回路的体积和重量大为增加（当驱动电路工作在低频状态时，变压器因频率低，根据感抗的原理<X_L=2πfL>可知，其体积和重量将成倍增加），成本当然也相应增加，且因驱动信号的频率无法确定，使得变压器的选型同样面临实际的困难。简言之，存在的这两个切实问题使得该方案的使用范围受到了限制，可以说，该方案也未能从根本上解决以上问题。

发明内容

本发明要解决的是现有的防MCU或驱动IC故障的控制电路存在的结构复杂、成本较高、体积较大，且技术可行性差等一系列相关技术问题，提供一种能对输入级的MCU或驱动IC故障进行取样脉冲信号变换及控制的同步脉冲电路。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：防MCU或驱动IC故障的同步脉冲控制电路，包括信号采样电路、同步脉冲转换电路和整形控制信号输出电路，其特征在于：

所述的采样电路对MCU或驱动IC的输出电压信号进行采样和幅度调整，输出采样电压信号给同步脉冲转换电路；

所述的同步脉冲转换电路将带有占空比控制的正常脉冲采样电压信号耦合到整形控制信号输出电路的输入端，同时阻断直流故障电压信号；