阅读说明：本技术 一种驱动控制系统 (Drive control system ) 是由 洪智铭 于 2019-01-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种驱动控制系统,包括可编程电源、与所述可编程电源连接的控制单元与驱动单元,所述可编程电源为所述控制单元与所述驱动单元供电,所述控制单元与所述驱动单元连接,所述控制单元输出脉冲控制信号至所述驱动单元的输入端,所述驱动单元的输入端接收所述脉冲控制信号进行工作并驱动下一级电路；所述控制单元包括第一微处理器、第二微处理器与脉冲信号生成电路。使用上述技术方案后,可以有效地解决在低压及使用可编程电源输入时的大功率场效应管驱动电路与输出相衔接的技术问题,使低压侧能够有效控制高压侧的MOS管,同时高压侧的MOS管可以有效稳定地驱动下一级电路。(The invention provides a drive control system, which comprises a programmable power supply, a control unit and a drive unit, wherein the control unit and the drive unit are connected with the programmable power supply, the programmable power supply supplies power for the control unit and the drive unit, the control unit is connected with the drive unit, the control unit outputs a pulse control signal to the input end of the drive unit, and the input end of the drive unit receives the pulse control signal to work and drive a next-stage circuit; the control unit comprises a first microprocessor, a second microprocessor and a pulse signal generating circuit. After the technical scheme is used, the technical problem that the high-power field effect transistor driving circuit is connected with the output when a programmable power supply is used for inputting at low voltage can be effectively solved, so that the MOS transistor at the high voltage side can be effectively controlled by the low voltage side, and meanwhile, the MOS transistor at the high voltage side can effectively and stably drive the next stage circuit.)

一种驱动控制系统

技术领域

本发明涉及驱动控制领域，尤其涉及一种驱动控制系统。

背景技术

MOSFET具有开关速度快、导通性能好、集成度高、灵活性高以及应用场景丰富等诸多优点，因此被广泛的应用在数字电路与模拟电路中，MOSFET需要驱动电路来驱动其工作，驱动电路的稳定性直接影响到MOSFET的工作性能。目前常用的驱动电路包括图腾柱电路、准图腾柱电路与基于NMOS管的升级电路，但这些电路并不能在低压输入、宽电压输入以及双电压输入等多种应用场景下高效稳定地驱动MOSFET工作，无法使场效应管稳定地发挥作用促进下一级。因此，如何使MOSFET在低压输入、宽电压输入以及双电压输入等多种综合应用场景下高效稳定地发挥作用驱动下一级成为了亟需解决的问题。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种驱动控制系统。使用此驱动控制系统，可以驱动MOSFET在低压输入、宽电压输入以及双电压输入等多种综合应用场景下高效稳定地工作，同时促进下一级电路工作。

本发明公开了一种驱动控制系统，包括：可编程电源、与所述可编程电源连接的控制单元与驱动单元，所述可编程电源为所述控制单元与所述驱动单元供电，所述控制单元与所述驱动单元连接，所述控制单元输出脉冲控制信号至所述驱动单元的输入端，所述驱动单元的输入端接收所述脉冲控制信号进行工作并驱动下一级电路；其中，所述控制单元包括第一微处理器、第二微处理器与脉冲信号生成电路，所述第一微处理器与所述驱动单元及所述第二微处理器连接，读取所述驱动单元各元器件与电路的通信级信号，并根据所述通信级信号向所述第二微处理器输出第一控制信号；所述第二微处理器还与所述驱动单元及所述脉冲信号生成单元连接，读取所述驱动单元各元器件与电路的功率级信号，并根据所述功率级信号及所述第一控制信号生成第二控制信号，输出至所述脉冲信号生成单元的输入端；所述脉冲信号生成单元的输入端接收所述第二控制信号，生成所述脉冲控制信号并输出至所述驱动单元的输入端，控制所述驱动单元工作。

优选地，所述控制单元还包括温度控制器件，所述温度控制器件与所述驱动单元电气绝缘连接，与所述第一微处理器的输入端电气连接，用于测量所述驱动单元的实时温度并转化为电信号传输至所述第一微处理器，所述第一微处理器控制所述驱动单元的温度处于稳定状态。

优选地，所述控制单元还包括可配置基础件SBC，所述可配置基础件的输入端与所述可编程电源的输出端连接，接收所述可编程电源的电源输入，输出端与所述第一微处理器及所述第二微处理器连接，向所述第一微处理器及所述第二微处理器供电并提供看门狗信号。

优选地，所述控制单元还包括SEPIC电路，所述SEPIC电路的输入端与所述可配置基础件连接，所述可配置基础件为所述SEPIC电路供电，所述SEPIC电路的输出端与所述第一微处理器及所述第二微处理器连接，向所述第一微处理器及所述第二位处理器提供参考电压信号。

优选地，所述可配置基础件的输入端还与所述第一微处理器的输出端连接，所述第一微处理器向所述可配置基础件的输入端输出使能信号；所述SEPIC电路的输入端还与所述第一微处理器的输出端连接，所述第一微处理器向所述SEPIC电路的输入端输出使能信号。

优选地，所述控制单元还包括第一采样电路，位于所述第二微处理器与所述驱动单元之间。

优选地，所述控制单元还包括ADC器件，位于所述第一采样电路与所述第二微处理器之间。

优选地，所述脉冲信号生成电路为PWM波生成电路，所述脉冲控制信号为PWM脉冲信号；所述温度控制器件为温度传感器。

优选地，所述驱动单元包括：电流限制器件、反图腾柱电路、电流驱动电路、分压电路、负反馈电路、第二采样电路及MOSFET，其中，所述电流限制器件的输入端与所述脉冲信号生成电路的输出端连接，输出端与所述反图腾柱电路的输入端连接；所述反图腾柱电路的输出端与所述电流驱动单元的输入端连接；所述电流驱动电路的输出端与所述MOSEFT的栅极连接，驱动MOSFET；所述分压电路，一端与所述可编程电源连接，另一端接地，用于提供所述脉冲信号的分压基准，所述分压电路包括一分压点，所述分压点与所述反图腾柱电路的另一输入端连接；所述第二采样电路，一端与所述电流驱动电路连接，另一端与所述MOSFET的栅极连接，所述采样单元包括一采样点，所述采样点与所述负反馈电路连接，用于采样所述MOSFET的栅极电压至所述负反馈电路；所述负反馈电路，一端与所述电流驱动电路连接，另一端与所述反图腾柱电路的所述另一输入端连接，用于将所述MOSFET的栅极电压反馈至所述反图腾柱电路，限制所述MOSFET的栅极电压。

优选地，所述电流驱动电路的输出端与所述MOSFET的栅极之间还包括一加速电路，用于保障所述MOSFET开通关断的时间差。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.控制单元保障在低压输入、低压输入、宽电压输入以及双电压输入下驱动单元可以稳定地驱动MOSFET工作，从而稳定地促进下一级工作；

2.驱动电路通过钳制MOSFET栅极电压的输出峰值，实现驱动，保障输出稳定；

3.通过反馈与采样电路，修正脉冲信号波形，开通关断速度快。

4.实时温控，避免短路时发热剧烈，确保可靠安全。

附图说明

图1为符合本发明一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图；

图2为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图；

图3为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图；

图4为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图；

图5为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图；

图6为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图；

图7为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图；

图8为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图；

图9为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的电路图。

附图标记：

1-可编程电源

2-控制单元

3-驱动单元

4-温度传感器

5-可配置基础件

6-SEPIC电路

7-反图腾柱电路

8-第一电流驱动单元

9-第二电流驱动单元

10-加速电路

11-负反馈电路

12-reset信号

13-OUTPUT

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

参阅附图1为符合本发明一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图，驱动控制系统包括可编程电源、与可编程电源连接的控制单元与驱动单元。其中，可编程电源输入自定义的信号，为控制单元与驱动单元供电，控制单元与驱动单元连接，控制单元输出脉冲控制信号至驱动单元的输入端，驱动单元的输入端接收脉冲控制信号进行工作驱动MOSFET，MOSFET为PMOS管或NMOS管，MOSFET继续促进下一级电路工作。其中，控制单元包括第一微处理器、第二微处理器与脉冲信号生成电路，第一微处理器为信号级处理器MCU_1，与驱动单元及第二微处理器均连接，与各元器件通过CANcase闪存进行通信连接，第一微处理器读取驱动单元各元器件与电路的通信级信号，包括各器件是否正常工作，各电路或线路是否存在电流电压信号等，并根据获取的通信级信号的具体情况向第二微处理器输出第一控制信号。第一微处理器也可以根据获取的通信级信号输出使能信号来控制各元器件的工作状态，以此实现稳定输出，控制驱动电路的工作。第二微处理器为功率级微处理器MCU_2，与驱动单元及脉冲信号生成单元连接，第二微处理器读取驱动单元各元器件与电路的功率级信号，包括电流电压大小等，并根据功率级信号的大小及接收到的第一控制信号来生成第二控制信号，输出至脉冲信号生成单元的输入端，通过第二控制信号控制脉冲生成信号的幅值、频率与占空比；脉冲信号生成单元的输入端接收到第二控制信号后，生成所述脉冲控制信号并输出至驱动单元的输入端，控制驱动单元工作。MCU_1与MCU_2在读取驱动电路信号级与功率级信号时并不直接影响驱动电路的各元器件与电路的各电流电压量，而是通过上述过程来控制驱动单元稳定工作，所有读取到的逻辑信号或通信信号和功率信号输入至两个微处理器后，两个MCU分别执行“使能信号电压处理”及“生成方波信号”的功能，并将产生的使能信号再次反馈给前端输入，整合处理之后输出给脉冲信号生成单元生成脉冲控制信号。驱动单元为MOSFET驱动电路，驱动MOSFET工作。

采用可编程电源自定义输入，相比较传统电源输入更贴合实际电路需求。通过控制单元对驱动电路的实时监测并调整第一控制信号与第二控制信号以及元器件的工作状态，生成稳定的脉冲控制信号，为下一级驱动电路中实现栅极电压的控制及输出提供了可靠保障和实时反馈监控，使驱动单元稳定有效地驱动MOSFET工作，并促进下一级电路工作，实现低压的PWM信号驱动高栅极电压需求的MOS管。

参阅附图2，为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图，驱动控制系统的控制单元还包括温度控制器件，温度控制器件与驱动单元电气绝缘连接，驱动控制系统中包括多个测温点，其中，大多设置于驱动单元中，优选地，驱动系统中共设置30个测温点，其中25个设置于驱动单元中。从而可以准确地测量驱动单元各部分温度。同时，温度控制器件与第一微处理器的输入端电气连接，将测量所述驱动电路的实时温度转化为电信号并传输至第一微处理器，第一微处理器可以通过输出使能信号控制驱动单元或控制单元各元器件的工作状态来控制驱动单元的温度处于稳定状态，也可以通过调整输出至MCU_2的第一控制信号来调整脉冲控制信号的参数，如幅值、频率或占空比，以控制驱动电路的温度处于稳定状态。温度控制器件可以通过温度传感器或其他温度敏感元件实现。温度控制器件周期性地将驱动电路中的实时温度转换为电信号传导至MCU_2中，确保电路的温度处于正常可控状态。

参阅附图3，为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图，驱动控制系统的控制单元还包括可配置基础件，可配置基础件即Configurable SBC，可配置基础件的输入端与可编程电源的输出端连接，接收可编程电源的电源输入，生成相应的内部逻辑电源，输出端与第一微处理器及第二微处理器连接，给第一微处理器及第二微处理器供电并提供看门狗信号。

参阅附图4，为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图，驱动控制系统的控制单元还包括SEPIC电路，SEPIC电路的输入端与可配置基础件连接，可配置基础件为SEPIC电路供电，SEPIC电路的输出端与第一微处理器及第二微处理器均连接，以ADC提供的参考电压生成采样信号，向第一微处理器及第二微处理器提供参考电压信号。SEPIC电路可以有效地保障MCU_1与MCU_2的稳定输出，保障MCU_2控制脉冲信号生成单元输出稳定的脉冲控制信号，使驱动单元对于MOSFET的驱动更加稳定。

继续参阅附图4，可配置基础件与SEPIC电路均具有一个从MCU_1接受使能信号【使用/禁用】电源输入的模块，可配置基础件的输入端与第一微处理器连接，接收MCU_1输出的使能信号，SEPIC电路的输入端也与第一微处理器连接，接收MCU_1输出的使能信号，MCU_1通过输出使能信号控制可配置基础件与SEPIC电路的工作状态。除可配置基础件与SEPIC电路外，其他元器件也可以具有能从MCU_1接受使能信号【使用/禁用】电源输入的模块，MCU_1可以通过输出使能信号控制元器件的通断。

参阅附图5，为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图，控制单元还包括第一采样电路，位于第二微处理器与驱动单元之间，用来实现所有信号的采样。

参阅附图6，为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图，控制单元还包括ADC器件，位于第一采样电路与第二微处理器之间，用来实现采样信号的数字化。

继续参阅附图2，脉冲信号生成电路为PWM波生成电路，脉冲控制信号为PWM脉冲信号；温度控制器件为温度传感器。温度传感器利用导热粘结剂将K型热电偶连粘于待测温度点而得。因热电偶对温度变化灵敏度高，热导率低，散逸能量最少。通过粘结剂将热电偶固定于测温点，实现电气绝缘连接。在操作过程中，通过datalog对其实时温度进行数据统计处理，即可以观测到整个周期中的温度变化趋势。如果对于即时性的要求较高，或仅需要得出某一时刻的温度，也可通过红外热像仪进行拍照读取。与热电偶测量的温度没有明显误差。通过实时监控温度，周期性地将网络电路模型中的实时温度传导至MCU_1中，使之始终符合热电偶本身的误差范围，控制电路的温度处于正常可控状态，确保操作的稳定可靠。

参阅附图7，为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图，驱动控制系统中驱动单元包括电流限制器件、反图腾柱电路、电流驱动电路、分压电路、负反馈电路、第二采样电路及MOSFET，其中，电流限制器件的输入端与脉冲信号生成电路的输出端连接，输出端与反图腾柱电路的输入端连接；反图腾柱电路的输出端与电流驱动单元的输入端连接；电流驱动电路的输出端与MOSEFT的栅极连接，驱动MOSFET；分压电路，一端与可编程电源连接，另一端接地，用于提供脉冲信号的分压基准，分压电路包括一分压点，分压点与反图腾柱电路的另一输入端连接；第二采样电路，一端与电流驱动电路连接，另一端与MOSFET的栅极连接，采样单元包括一采样点，采样点与负反馈电路连接，用于采样MOSFET的栅极电压至负反馈电路；负反馈电路，一端与电流驱动电路连接，另一端与反图腾柱电路的另一输入端连接，用于将MOSFET的栅极电压反馈至反图腾柱电路，限制MOSFET的栅极电压。

其中，电流限制器件可以为电阻；反图腾柱电路为两个相反的晶体管串联，上管为NPN管、下管为PNP管，NPN管与PNP管的基极与分压电路的分压点连接；电流驱动电路分为第一电流驱动电路与第二电流驱动电路，第一电流驱动电路与反图腾柱电路的NPN管连接，第二电流驱动电路与反图腾柱电路的PNP管连接；第一电流驱动电路与第一电流驱动电路可以为三极管器件或包含可变电阻、NPN三极管及线性驱动的集成芯片。第二采样电路可以由第一采样电阻与第二采样电阻构成，采样点为第一采样电阻与第二采样电阻的连接点，负反馈电路由三极管器件构成，负反馈电路的基极与采样点连接，发射极与电流驱动电路连接，集电极与反图腾柱的另一输入端连接。

参阅附图8，为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的结构示意图，驱动控制系统中驱动单元还包括加速电路，位于电流驱动电路的输出端与MOSFET的栅极之间，用于保障所述MOSFET开通关断的时间差。加速电路可以由电阻或电阻与电容并联构成。

参阅附图9，为符合本发明另一优选实施例的驱动控制系统的电路图，通过可编程电源输入自定义的信号，一方面导入SBC配置用于生成相应的内部逻辑电源，另一方面连接ADC和SEPIC做模拟/数字信号转换及采样信号数字处理。将所产生的逻辑信号和电路控制信号输入至MCU后，由两个MCU分别执行“使能信号电压处理”及“生成方波信号”的功能，并将产生的使能信号再次反馈给前端输入，整合处理之后输出给PWM生成器生成PWM脉冲信号。PWM脉冲信号输入后通过电阻连接反置的图腾柱，用来实现隔离与推挽输出，确保两个驱动电流电路不会同时导通，该电阻能够有效限制驱动电流电路的电流输入。R2和R3通过电阻分压提供PWM输入电压的分压基准，通过改变阻值比例即可改变输出的电压波形，形成较为陡直或圆润的波形。驱动电流电路在导通的时候，相对输出端口及待测MOS的栅极直接最低都大约只有集电极-发射机之间约0.3V左右的压降，大大低于三极管导通时PN结的压降。R5和R6是输入端反馈电阻，通过负反馈器件将栅极电压进行采样后的电压通过负反馈回路对反图腾柱的反向端产生一个强烈的负反馈作用，从而把栅极电压钳制在一个有限的范围内，同时控制单元中增加反馈与采样环节，在整个过程中MCU_1与MCU_2不断对驱动单元的信号进行检测反馈，修正波形，确保电路处于稳定工作状态，开通关断速度快，从而实现在低压输入、宽电压输入以及双电压输入下驱动单元可以稳定地驱动MOSFET工作。此系统中驱动单元适于PMOS的驱动，需要驱动NMOS时只需将驱动单元各元器件进行镜像即可。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。