逆变电路、电机驱动器和电机装置的制作方法

1.本实用新型属于电子电路技术领域，尤其涉及一种逆变电路、电机驱动器和电机装置。


背景技术：

2.逆变电路或者逆变器通过采用开关管实现逆变转换，进而输出交流电源至后端转换电路或者负载，以使负载工作，例如驱动电机工作，但是，开关管在过压的情况下，其vds((drain-source voltage，最大漏源电压)值会上升的很高，存在超过开关管的耐压值导致开关管烧损的风险。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种逆变电路，旨在解决传统的逆变电路中的开关管在过压情况下存在烧损的问题。
4.本实用新型实施例的第一方面提了一种逆变电路，包括多个相对设置的逆变开关管和连接于每一逆变开关管的栅极和漏极之间的钳位电路，所述逆变开关管为氮化镓开关管；
5.每一所述钳位电路在对应所述逆变开关管的vds电压大于钳位电压时触发导通，以泄放所述逆变开关管的vds电压至所述逆变开关管的栅极。
6.在一个实施例中，所述钳位电路包括第一双向瞬态二极管和第二双向瞬态二极管；
7.所述第一双向瞬态二极管和所述第二双向瞬态二极管串联后串联在对应所述逆变开关管的栅极和漏极之间。
8.在一个实施例中，所述逆变电路还包括多个分别并联于每一所述逆变开关管的栅极和源极之间的滤波电路。
9.在一个实施例中，每一所述滤波电路包括一滤波电容。
10.在一个实施例中，所述逆变电路还包括多个分别串联于每一所述逆变开关管的栅极和控制器之间的限流电路。
11.在一个实施例中，所述限流电路包括第一电阻和第二电阻；
12.所述第一电阻和第二电阻并联后串联在每一所述逆变开关管的栅极和控制器之间。
13.在一个实施例中，所述逆变电路还包括多个分别并联于每一所述逆变开关管的栅极和源极之间的泄放电路。
14.在一个实施例中，所述泄放电路包括第三电阻，所述第三电阻并联于每一所述逆变开关管的栅极和源极之间。
15.本实用新型实施例的第二方面提了一种电机驱动器，电机驱动器包括控制器和如上所述的逆变电路，所述控制器与所述逆变电路电性连接。
16.本实用新型实施例的第三方面提了一种电机装置，包括电机和如上所述的电机驱动器，所述电机与所述电机驱动器电性连接。
17.本实用新型实施例通过采用氮化镓开关管组成逆变电路，具有更快的开通和关断速度，提高逆变电路的效率，同时，在氮化镓开关管的漏极和源极之间串接钳位电路，钳位电路进行过压保护，在氮化镓开关管过压时，钳位电路触发导通，并将过压的能量泄放至氮化镓开关管的栅极，使得vds电压停止继续上升，同时减缓氮化镓开关管的关断速度，降低vds电压的峰值，从而实现对氮化镓开关管的过压保护，快速实现对氮化镓开关管的电压控制，提高逆变电路的可靠性。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例提供的逆变电路的第一种结构示意图；
19.图2为本实用新型实施例提供的逆变电路的第二种结构示意图；
20.图3为本实用新型实施例提供的逆变电路的第三种结构示意图；
21.图4为本实用新型实施例提供的电机装置的结构示意图。
具体实施方式
22.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
23.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.本实用新型实施例的第一方面提了一种逆变电路100。
25.如图1所示，图1为本实用新型实施例提供的逆变电路100的第一种结构示意图，本实施例中，包括多个相对设置的逆变开关管和连接于每一逆变开关管的栅极和漏极之间的钳位电路10，逆变开关管为氮化镓开关管；
26.每一钳位电路10在对应逆变开关管的vds电压大于钳位电压时触发导通，以泄放所述逆变开关管的vds电压至所述逆变开关管的栅极。
27.本实施例中，多个相对设置的逆变开关管组成逆变电路100，实现直流-交流的电源转换，其中，逆变电路可为任意数量桥臂的逆变电路，例如由逆变开关管q1、q2、q3、q4组成的四桥臂逆变电路或者由六个逆变开关管组成的六桥臂逆变电路等，逆变开关管选择氮化镓开关管，相较于传统的mos管，具有更快的开通和关断速度，从而提高电源转换效率。
28.由于氮化镓开关管具有较快的关断速度，在大电流关断情况下，氮化镓开关管的vds电压的尖峰值会大幅上升，甚至会烧坏氮化镓开关管，因此，为了避免氮化镓开关管烧毁，在氮化镓开关管的漏极和源极之间串接了钳位电路10，以实现过压保护，当氮化镓开关管的vds电压高于钳位电路10的钳位电压时，钳位电路10导通，并将vds电压中冲入的能量释放至氮化镓开关管的栅极，从而使得当vds的尖峰值高于某一电压值时的能量得到释放，避免vds继续上升，并且，释放的能量传递至氮化镓开关管的栅极，使得氮化镓开关管的关
断速度变慢，进一步降低vds的峰值。
29.钳位电路10根据氮化镓开关管的过压状态对应导通或者关断，快速实现对氮化镓开关管的电压控制保护。
30.其中，钳位电路10可采用三极管钳位电路10、钳位二极管等结构，如图3所示，在一个实施例中，钳位电路10包括第一双向瞬态二极管d1和第二双向瞬态二极管d2；
31.第一双向瞬态二极管d1和第二双向瞬态二极管d2串联后串联在对应逆变开关管的栅极和漏极之间，当氮化镓开关管的vds电压高于钳位电路10的钳位电压时，第一双向瞬态二极管d1和第二双向瞬态二极管d2导通，并将vds电压中冲入的能量释放至氮化镓开关管的栅极，从而使得当vds的尖峰值高于某一电压值时的能量得到释放，避免vds继续上升，并且，释放的能量传递至氮化镓开关管的栅极，使得氮化镓开关管的关断速度变慢，进一步降低vds的峰值。
32.双向瞬态二极管的最大钳位电压和具体型号可根据氮化镓开关管的vds电压值对应设置。
33.本实用新型实施例通过采用氮化镓开关管组成逆变电路100，具有更快的开通和关断速度，提高逆变电路100的效率，同时，在氮化镓开关管的漏极和源极之间串接钳位电路10，钳位电路10进行过压保护，在氮化镓开关管过压时，钳位电路10触发导通，并将过压的能量泄放至氮化镓开关管的栅极，使得vds电压停止继续上升，同时减缓氮化镓开关管的关断速度，降低vds电压的峰值，从而实现对氮化镓开关管的过压保护，快速实现对氮化镓开关管的电压控制，提高逆变电路100的可靠性。
34.如图2所示，在一个实施例中，逆变电路100还包括多个分别并联于每一逆变开关管的栅极和源极之间的滤波电路20。
35.本实施例中，逆变开关管通过栅极接收开关信号，并根据开关信号开通和关断变换，为了避免杂波干扰，逆变开关管通过连接逆变电路100进行滤波工作，提高逆变开关管的工作可靠性，避免误触发，其中，滤波电路20可采用电容，如图3所示，在一个实施例中，每一滤波电路20包括一滤波电容c1，滤波电容c1并联于对应逆变开关管的栅极和源极。
36.进一步地，为了保证输出至氮化镓开关管的开关信号满足氮化镓开关管的工作条件，如图2所示，在一个实施例中，逆变电路100还包括多个分别串联于每一逆变开关管的栅极和控制器200之间的限流电路30，限流电路30对输入至氮化镓开关管的开关信号进行限流分压，限流电路30可采用不同的电阻结构，如图3所示，在一个实施例中，限流电路30包括第一电阻r1和第二电阻r2；
37.第一电阻r1和第二电阻r2并联后串联在每一逆变开关管的栅极和控制器200之间。
38.本实施例中，控制器200通过第一电阻r1和第二电阻r2分别输出开通信号hoh和关断信号hol，以对氮化镓开关管实现通断控制，第一电阻r1和第二电阻r2起到限流作用。
39.同时，在逆变转换过程中，逆变开关管上下逆变桥臂交错导通和关断，为了将逆变开关管关断后的能量进一步泄放，如图2所示，在一个实施例中，逆变电路100还包括多个分别并联于每一逆变开关管的栅极和源极之间的泄放电路40，泄放电路40可对逆变开关管内部的能量进行进一步泄放，避免频繁通断之间能量累积，导致逆变开关管损坏，提高逆变开关管的安全性以及逆变电路100的可靠性，泄放电路40可采用泄放电阻等结构实现，如图3
所示，在一个实施例中，泄放电路40包括第三电阻r3，第三电阻r3并联于每一逆变开关管的栅极和源极之间，第三电阻r3实现能量泄放工作，提高逆变开关管的安全性。
40.如图4所示，本实用新型还提出一种电机驱动器1，该电机驱动器1包括控制器200和逆变电路100，该逆变电路100的具体结构参照上述实施例，由于本电机驱动器1采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
41.本实施例中，逆变电路100和控制器200同时设置于电机驱动器1内，电机驱动器1通过电源线以及信号线与电机2电性连接，实现电机2的驱动、例如正反转、制动、开关机等操作。
42.本实用新型还提出一种电机装置，该电机装置包括电机2和电机驱动器1，该电机驱动器1的具体结构参照上述实施例，由于本电机装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
43.本实施例中，电机驱动器1通过电源线以及信号线与电机2电性连接，实现电机2的驱动、例如正反转、制动、开关机等操作。
44.以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。