一种五相SiCMosfet驱动控制器

本发明涉及电机驱动控制，尤其是涉及一种五相sic mosfet驱动控制器。

背景技术：

1、sic电子器件的漂移层阻抗比si电子器件低，因此使用sic制成的mosfet具有更高的耐压以及更低的导通电阻，不需要通过igbt进行电导率调制即可达到不逊于si igbt的耐电压和功率性能，且没有igbt关断时的尾电流，因此其效率更高，散热少，很容易实现小型化和高频应用。目前，基于si igbt的驱动器已经比较成熟，可以提供完善的保护功能，然而，sic mosfet的固有特性与si igbt不同，耐短路能力更差、门级耐负压能力更差；由于工作频率更高，在发生漏电故障时，高频高压漏电流对周边器件以及人员的影响也更大，因此对驱动及保护电路的性能提出了更高的要求。

2、五相电机作为一种典型的多相电机，具有多相电机高可靠性、低转矩波动、低每相功率的优点，同时在多相性能和复杂度上取得了较好的平衡，因此正在获得越来越多的关注，将sic mosfet与五相电机结合构成的电驱系统具有非常优异的性能潜力，然而，较为成熟完善的五相电机驱动器仍然较为缺乏，基于sic mosfet的五相驱动器更是如此。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种五相sic mosfet驱动控制器，提供基于sic mosfet的五相半桥驱动功能，较为完善的强弱电隔离保护以及短路、过流、过压/欠压、漏电等故障保护功能，实现五相电机的高性能高可靠驱动控制。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种五相sic mosfet驱动控制器，包括

4、主控计算机sys1，运行驱动算法、产生低压pwm信号和外部io通讯，包括微控制器ur5，微控制器ur5运行应用层程序、采集各反馈信号、产生初级pwm驱动信号，以及接收、生成通讯信息；

5、pwm驱动放大系统sys3，对主控计算机产生的低压pwm信号进行缓冲、差分驱动、隔离放大，输入五相半桥电路产生五相高压pwm信号驱动五相电机运行；

6、强电信号隔离采集调理系统sys4，对强电信号进行采集和调理，并结合pwm驱动放大系统sys3提供基于强电信号的保护功能；

7、弱电信号采集调理系统sys5，采集、调理弱电信号，并结合主控计算机sys1提供基于弱电信号的保护功能；

8、多电压隔离供电系统sys2，为主控计算机sys1，pwm驱动放大系统sys3，强电信号隔离采集调理系统sys4和弱电信号采集调理系统sys5，提供强弱电隔离的电源，包括弱电隔离供电电路sys2.1、强电隔离供电电路sys2.2，弱电隔离供电系统sys2.1负责为驱动控制器弱电区供电，强电隔离供电系统sys2.2负责为驱动控制器强电区供电。

9、所述pwm驱动放大系统sys3包括缓冲及差分传输电路sys3.1、sic mosfet五相半桥隔离驱动电路sys3.2，缓冲及差分传输电路sys3.1提供pwm信号的缓冲和差分驱动，并在接收异常信号时切断pwm输出，sic mosfet五相半桥隔离驱动电路sys3.2对pwm信号进行隔离放大，产生高压pwm电压。

10、所述缓冲及差分传输电路sys3.1包括触发器ur6、带使能的差分驱动器ur7，差分信号线k1，差分接收器ur8，触发器ur6接收到异常信号脉冲时，复位输出端使能信号en，使差分驱动器ur7停止工作，从而切断五相sic mosfet驱动控制器的pwm输出，差分驱动器ur7位于弱电区，接收由微控制器ur5产生的pwm信号，并转换为具有较高电流的差分信号，通过差分信号线k1传输至位于强电区的差分接收器ur8，再将差分信号还原为单端信号。

11、所述sic mosfet五相半桥隔离驱动电路sys3.2通过反向并联输入信号具有硬件防短路功能，包括五相半桥输出电路ur9、ur10、ur11、ur12、ur13，每相输出电路均包括输出光耦隔离驱动器u1、u2和sic mosfet q1、q2，光耦隔离驱动器u1和u2反向并联，分别构成每一相的半桥驱动电路，两个sic mosfet构成半桥电路。

12、所述强电信号隔离采集调理系统sys4包括电流隔离采集器sys4.1、电流信号调理电路sys4.2、电压隔离采集调理电路sys4.3、异常信号生成电路sys4.4，电流隔离采集器sys4.1隔离采集电流信号，电流信号调理电路sys4.2对电流信号进行调理，电压隔离采集调理电路sys4.3对电压信号进行采集、隔离和调理，分别输给异常信号生成电路sys4.4和主控计算机sys1，异常信号生成电路sys4.4生成异常信号输出给主控计算机sys1和pwm驱动放大系统sys3，使系统根据异常信号切断pwm输出，从而提供保护功能。

13、电流信号调理电路sys4.2包括差分放大器u13、u14、u15、u16、u17，反向加法器u18，基准电压芯片v11，差分放大器和反向加法器u18的输出均连接至微控制器ur5的反馈信号通道和异常信号生成电路sys4.4，差分放大器结合基准电压芯片v11用于将传感器输出的微小正负电压信号偏置放大至微控制器ur5的反馈信号通道的电压范围，基准电压芯片v11提供电流为0时的参考电压，反向加法器u18结合基准电压芯片v11用于将五相电流进行求和运算并进行放大，五相电机正常运行时，五相共模电流应为0，若电驱系统未发生漏电，则所有相电流代数和应为0，该反向加法器u18的输出电压应始终对应0电流，若发生漏电，则反向加法器u18输出的电压即为漏电流值，反向加法器u18的放大倍数大于差分放大器，视漏电流的判定阈值决定。

14、所述电压隔离采集调理电路sys4.3包括分压电阻r1，线性光耦u12、差分放大器u11，分压电阻r1用于将外部动力直流电源bt2产生的直流母线电压进行分压降压，输入线性光耦u12，线性光耦u12将该信号进行隔离转换，输入差分放大器u11，将信号放大至微控制器ur5的反馈信号通道的电压范围，输出至微控制器ur5的反馈信号通道和异常信号生成电路sys4.4。

15、异常信号生成电路sys4.4包括分压电阻r2、上拉电阻r3、比较器阵列u19，分压电阻r2用于产生异常信号阈值电压，该电压与电流信号调理电路sys4.2和电压信号调理电路sys4.3的输出电压一同输入比较器阵列u19，比较器阵列u19的所有比较器输出均为开漏输出，若电流信号调理电路sys4.2和电压信号调理电路sys4.3的输出电压均未超出分压电阻r2产生的异常信号阈值电压范围，比较器阵列u19会输出低电平信号，否则则会输出上拉电阻r3的高电平信号，指示电流或电压信号中出现异常信号，异常信号生成电路sys4.4输出的异常信号会输出至微控制器ur5和缓冲及差分传输电路sys3.1，当异常信号发生时，会使缓冲及差分传输电路sys3.1切断pwm输出。

16、所述弱电信号采集调理系统sys5包括编码器解码电路ur1及热电阻激励采集电路ur2，编码器解码电路ur1,对电机的位置传感器进行激励、解码，将位置信息传输给主控计算机sys1，热电阻激励采集电路ur2对电机内部热电阻进行激励和采集，将温度信息传输给主控计算机sys1。

17、弱电隔离供电电路sys2.1包括反接、过压保护电路v1、隔离电源v2、线性稳压器v3，外部直流电源bt1经反接、过压保护电路v1输入隔离电源v2，产生隔离的5v电源，再经过线性稳压器v3降压产生3.3v电源；

18、强电隔离供电电路sys2.2包括sic mosfet上桥驱动用隔离电源v5、v6、v7、v8、v9，sic mosfet下桥驱动用隔离电源v10、强电侧隔离电源v4，强电侧隔离电源v4为强电侧信号采集调理电路提供必须的ttl电平电源pvcc。

19、本发明的有益效果是：具有较为完善的强弱电隔离保护、信号传输抗干扰能力、硬件防短路功能，在接收异常信号时切断pwm输出，提供过压/欠压保护、过流保护、漏电保护功能。