一种驱动控制电路及其控制方法、介质和开关电路与流程

1.本发明属于驱动控制技术领域，尤其涉及一种驱动控制电路及其控制方法、介质和开关电路。


背景技术：

2.在工业应用中，通常将igbt或mosfet等功率器件组成开关电路，为用电电路提供电源。在常规应用中，由于开关电路周围电路参数是固定的，功率器件的导通速度也已经固定。同时后级用电电路一般为容性负载，即上电瞬间电压上升越快，启动电流越大，可能会在开关电路导通时刻，产生较大的冲击电流，在次数较少的启动过程不会马上造成损坏，但长期大电流冲击下，可能会对控制器造成不可逆的损坏。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供一种驱动控制电路及其控制方法、介质和开关电路，用以解决功率器件的启动电流过冲的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种驱动控制电路，驱动控制电路包括功率开关及控制其启动或关断的控制器，驱动控制电路还包括：
5.可控电阻器，数字电位器串联在控制器和功率开关的栅极之间，可控电阻器用于调节功率开关的栅极驱动电阻；
6.电流检测模块，电流检测模块与功率开关的漏极连接，电流检测模块用于采集功率开关的启动电流；
7.控制器，被配置为根据启动电流对可控电阻器的阻值进行调节，以确定栅极驱动电阻的目标值。
8.进一步可选地，可控电阻器为数字电位器。
9.本发明第二方面提供了一种用于第一方面的驱动控制电路的控制方法，驱动控制电路设有启动电流自适应识别模式，控制方法包括：
10.在启动电流自适应识别模式下，控制功率开关进行启动；
11.监测功率开关的启动电流；
12.判断启动电流是否处于预设范围内；
13.若否，对可控电阻器的阻值进行调节，以使启动电流处于预设范围内。
14.进一步可选地，对可控电阻器的阻值进行调节，以使启动电流处于预设范围内，包括：
15.控制功率开关进行关断；
16.当启动电流大于预设范围的上限值时，增大可控电阻器的阻值；
17.当启动电流小于预设范围的下限值时，减小可控电阻器的阻值。
18.进一步可选地，增大或减小可控电阻器的阻值，包括：
19.根据启动电流与上限值或下限值的差值确定对应的调整值；
20.根据对应的调整值增大或减小可控电阻器的阻值。
21.进一步可选地，根据启动电流与上限值或下限值的差值确定对应的调整值包括：将差值划分为多个区间，每个区间对应一个调整值，在计算出差值后，判断差值的区间，从而确定对应的调整值。
22.进一步可选地，在增大或减小可控电阻器的阻值后，控制方法还包括：
23.转至控制功率开关进行启动的步骤，以进入下一电流检测周期，直至判定启动电流处于预设范围内。
24.进一步可选地，当判定启动电流处于预设范围内，确定控制方法还包括：
25.保存当前阻值，退出启动电流自适应识别模式。
26.进一步可选地，在控制功率开关进行启动前，控制方法还包括：
27.将可控电阻器的阻值调节至预设阻值。
28.本发明第三方面提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，当程序指令被一个或多个处理器执行时，一个或多个处理器用于实现第二方面中任一项的控制方法。
29.本发明第四方面提供了一种开关电路，其采用第一方面的驱动控制电路，或采用第二方面中任一项的控制方法，或具有第三方面的非暂时性计算机可读存储介质。
30.采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：
31.本发明能够根据后端用电电路的状态，自动调节开关电路的功率器件导通速度，以达到控制电路启动电流的效果，确保电路安全启动。
32.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
33.附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
34.图1是根据本发明一种实施例的驱动控制电路的拓扑结构图。
35.图2是根据本发明一种实施例的驱动控制电路的控制方法的流程示意图。
36.图3是根据本发明一种实施例的驱动控制电路的控制方法的流程示意图。
37.图4是根据本发明一种实施例的驱动控制电路的控制方法的流程示意图。
38.其中：10-功率开关，12控制器，14-可控电阻器。
39.需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
40.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接触”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.在工业应用中，通常将igbt或mosfet等功率器件组成开关电路，为用电电路提供电源。在常规应用中，由于开关电路周围电路参数是固定的，功率器件的导通速度也已经固定。同时后级用电电路一般为容性负载，即上电瞬间电压上升越快，启动电流越大，可能会在开关电路导通时刻，产生较大的冲击电流，在次数较少的启动过程不会马上造成损坏，但长期大电流冲击下，可能会对控制器造成不可逆的损坏。
43.为解决上述技术问题，本发明第一方面实施例提供了一种驱动控制电路，结合图1的拓扑结构图，驱动控制电路包括功率开关10及控制其启动或关断的控制器12，驱动控制电路还包括：
44.可控电阻器14，可控电阻器14串联在控制器12和功率开关10的栅极之间，可控电阻器14用于调节功率开关10的栅极驱动电阻；
45.电流检测模块，电流检测模块与功率开关10的漏极连接，电流检测模块用于采集功率开关10的启动电流；
46.控制器12，被配置为根据启动电流对可控电阻器14的阻值进行调节，以使启动电流处于预设范围内。
47.在本实施例中，控制器12优选为mcu控制器，功率开关10包括igbt(绝缘栅双极型晶体管)、场效应管等，优选为igbt，可控电阻器14优选为数字电位器。
48.具体地，以上述优选方式对本实施例的驱动控制电路进一步阐述：mcu为电路控制器的核心，负责igbt驱动信号发送、数字电位器阻值调节、电路启动电流的监测等功能。igbt为电路的功率开关器件，负责对负载的电源通断进行控制，其开通速度及开通电流受栅极驱动电阻控制。数字电位器，其电阻端串接在mcu的pwm数字i/o端及igbt栅极之间，为igbt提供可调节的栅极驱动电阻，其阻值通过mcu的通讯指令控制。通过在功率开关的漏极接入电流检测模块，监控电路启动电流，并将信息反馈至mcu，并通过mcu改变数字电位器阻值，控制igbt的启动电流，并实现对igbt导通速度的调节，进而控制系统启动电流在预设范围内，确保电路安全启动。
49.本发明第二方面实施例提供了一种用于第一方面的驱动控制电路的控制方法，驱动控制电路设有启动电流自适应识别模式，结合图2的流程示意图，该控制方法包括s1～s4，其中：
50.s1，在启动电流自适应识别模式下，控制功率开关进行启动；
51.s2，监测功率开关的启动电流；
52.s3，判断启动电流是否处于预设范围内；若否，执行s4；若是，执行s5；
53.s4，对数字电位器的阻值进行调节，以使启动电流处于预设范围内；
54.s5，保存当前阻值，退出启动电流自适应识别模式。
55.在本实施例中，控制器通电启动后，进入启动电流自适应识别模式。在该模式下，控制器启动pwm数字i/o端口输出高电平以驱动igbt导通工作。电流检测电路在igbt导通时
刻进行电流采样，并对采样过程中的启动电流进行判断，判断其是否处于预设范围内，若实测电流没有处于预设范围内，说明启动电流或高于电路设计范围，或低于电路设计范围。此时，mcu根据所需电流情况，调节数字电位器阻值，选择合适电路使用的启动电流，确保电路安全启动。存储数字电位器当前阻值，用于后续启动。
56.本实施例的驱动控制电路能够根据后端用电电路的状态，自动调节开关电路的功率器件导通速度的方法，以达到控制电路启动电流的效果，适用性更强。
57.进一步可选地，结合图3的流程示意图，s4包括s41～s43，其中：
58.s41，控制功率开关进行关断；
59.s42，当启动电流大于预设范围的上限值时，增大数字电位器的阻值；
60.s43，当启动电流小于预设范围的下限值时，减小数字电位器的阻值。
61.在功率开关关断后，根据电流情况对数字电位器的阻值进行调节。在启动电流大于预设范围的上限值时，启动电流高于电路设计范围，需要降低启动电流。pwm数字i/o输出低电平以关断igbt，增大数字电位器电阻(用r++表示)，以实现降低启动电流。在启动电流小于预设范围的下限值时，启动电流低于电路设计范围，导致电路启动缓慢，需要提高启动电流。pwm数字i/o输出低电平以关断igbt，减小数字电位器电阻(用r
‑‑
表示)，以实现提高启动电流，提高电路启动速度的目标。
62.进一步可选地，增大或减小数字电位器的阻值，包括如下步骤：
63.(1)根据启动电流与上限值或下限值的差值确定调整值；
64.(2)根据调整值增大或减小数字电位器的阻值。
65.进一步可选地，根据启动电流与上限值或下限值的差值确定对应的调整值包括：将差值划分为多个区间，每个区间对应一个调整值，在计算出差值后，判断差值的区间，从而确定对应的调整值。
66.具体地，在需增大数字电位器的阻值时，根据启动电流与上限值的差值确定调整值，根据调整值增大数字电位器的阻值；在需减小数字电位器的阻值时，根据启动电流与下限值的差值确定调整值，根据调整值减小数字电位器的阻值。具体地，差值越大，相应调整的阻值量就越大，为此可将差值划分为多个区间，每个区间对应一个调整值，在计算出差值后，判断差值的区间，从而确定对应的调整值，以此调整值增大或减小数字电位器的阻值，这样可以更精确调整数字电位器的阻值，并减少调整次数。
67.进一步可选地，在增大或减小数字电位器的阻值后，驱动控制方法还包括：
68.转至控制功率开关进行启动的步骤，直至判定启动电流处于预设范围内。
69.mcu根据所需电流情况，调节数字电位器阻值，并反复启动、采集启动电流，最终选择合适电路使用的启动电流，确保电路安全启动。
70.进一步可选地，结合图4的流程示意图，在步骤s1中控制功率开关进行启动前，驱动控制方法还包括s0：
71.s0，将数字电位器的阻值调节至预设阻值。
72.下面结合图4，对本实施例的驱动控制方法进一步阐述。
73.mcu通过spi(serial peripheral interface)通讯的方式，为数字电位器写入初始电阻值r，并启动pwm数字i/o以驱动igbt导通工作。电流检测电路在igbt导通时刻进行电流采样，并对采样过程中实测电流i与mcu中存储的imin、imax进行比较；
74.当满足imin≤i≤imax时，说明igbt导通电流满足mcu预设的合理范围，此时保存当前数字电位器阻值r
当前
，以用于后续正常启动，并结束本次电流自适应模式运行；
75.当电流i＞imax时，启动电流高于电路设计范围，需要降低启动电流。pwm数字i/o输出低电平以关断igbt，增大数字电位器电阻(用r++表示)，以实现降低启动电流。重新启动pwm数字i/o驱动igbt导通，并进入下一个电流检测周期；
76.当电流i＜imin时，启动电流低于电路设计范围，导致电路启动缓慢，需要提高启动电流。pwm数字i/o输出低电平以关断igbt，减小数字电位器电阻(用r
‑‑
表示)，以实现提高启动电流，提高电路启动速度的目标。重新启动pwm数字i/o驱动igbt导通，并进入下一个电流检测周期。
77.本发明第三方面提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，当程序指令被一个或多个处理器执行时，一个或多个处理器用于实现第二方面中任一项的方法。
78.本发明第四方面提供了一种开关电路，其采用第一方面的驱动控制电路，或采用第二方面中任一项的控制方法，或具有第三方面的非暂时性计算机可读存储介质。
79.本发明实施例提供了一种可以根据后端用电电路的状态，自动调节开关电路的功率器件导通速度的方法，以达到控制电路启动电流的效果；通过在功率器件栅极加入数字电位器，通过调节数字电位器阻值，实现对功率器件导通速率的调节；通过对每次启动电流信号的实时监测，并通过mcu改变数字电位器阻值，实现对功率器件导通速度的调节，进而控制系统启动电流，确保电路安全启动。
80.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
81.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
82.以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是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简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。