硬件互锁保护电路的制作方法

本实用新型属于信号处理技术领域，尤其涉及一种硬件互锁保护电路。

背景技术：

电动汽车控制器、UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply，不间断电源)等产品中会应用到IGBT或MOSFET等开关器件。而PWM控制技术在电动汽车控制器、UPS等产品的IGBT或MOSFET开关中广泛应用。大多是通过软件以上下桥互补形式输出PWM，来控制IGBT或MOSFET开关，如图1所示。

但当软件遇到干扰等外界因素或程序自身BUG导致软件失效时，可能会出现上下桥同时输出PWM为高电平的情况，而不是以互补形式出现。根据实际情况，若出现输出的PWM同时为高电平的情况，会造成IGBT或MOSFET开关的上下开关管同时导通，从而使正负母线短路，出现起火、爆炸等危险事情，既损害电路元件，又危及人身安全。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种硬件互锁保护电路，旨在提供一种硬件保护电路，解决当依靠软件控制两个输出信号PWM时，若出现软件失效、程序跑飞等的情况，会导致两个输出PWM信号同时为高电平从而导致线路短路的问题。

本实用新型提供了一种硬件互锁保护电路，包括：

第一脉冲信号发生芯片、第二脉冲信号发生芯片；

所述第一脉冲信号发生芯片包括3级与非门，分别为第一与非门、第二与 非门、第三与非门；所述第二脉冲信号发生芯片包括3级与非门，分别为第四与非门、第五与非门、第六与非门；

所述第一与非门的第一输入端输入PWM1信号，第二输入端输入高电平，所述第一与非门的输出端连接所述第五与非门的第一输入端；

所述第二与非门的第一输入端输入所述PWM1信号，第二输入端连接所述第四与非门的输出端，所述第二与非门的输出端连接所述第三与非门的第一、第二输入端；

所述第三与非门的输出端输出经处理后的PWM1信号；

所述第四与非门的第一输入端输入高电平，第二输入端输入PWM2信号；

所述第五与非门的第二输入端输入所述PWM2信号，所述第五与非门的输出端连接所述第六与非门的第一、第二输入端；

所述第六与非门的输出端输出经处理后的PWM2信号。

进一步地，所述第一与非门的第一输入端连接电阻R1，第一与非门的第二输入端连接电阻R2，所述第四与非门的第二输入端连接电阻R3；其中，R1＝1KΩ，R2＝10KΩ，R3＝1KΩ。

进一步地，还包括电容C1，所述第一与非门的第二输入端通过所述电容C1接地。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型提供了一种硬件互锁保护电路，依靠硬件电路对信号进行处理，确保两个输出信号不同时为高，实现了信号互锁；例如，将该电路输出的两个处理过后的信号应用于控制正负母线之间连接的两个开关的电路时，可避免依靠软件进行控制两个信号时，若出现软件失效的问题，可能会导致PWM互锁失败现象的发生，从而导致上下开关管同时导通，正负母线短路的问题。提高了产品安全性和稳定性，同时人身安全得到了更好的保障；并且本实用新型提供的硬件互锁保护电路原理简单，成本低。

附图说明

图1是现有技术提供的采用保护电路的PWM输出信号控制DC电源的开关的示意图。

图2是本实用新型实施例提供的硬件互锁保护电路的示意图；

图3是本实用新型实施例中的4种状态对应的从输入到输出的实际电平变化示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。

本实用新型提供了一种硬件互锁保护电路，包括：

第一脉冲信号发生芯片、第二脉冲信号发生芯片；所述第一脉冲信号发生芯片包括若干级与非门，所述第二脉冲信号发生芯片包括若干级与非门；

进一步地，所述第一脉冲信号发生芯片(图中未示出)包括3级与非门，分别为第一与非门U2-A、第二与非门U2-B、第三与非门U2-C；所述第二脉冲信号发生芯片包括3级与非门，分别为第四与非门U1-A、第五与非门U1-B、第六与非门U1-C，具体如图2所示。

进一步地，所述第一脉冲信号发生芯片(图中未示出)的供电电压为5V，所述第二脉冲信号发生芯片(图中未示出)的供电电压为5V。

所述第一脉冲信号发生芯片的若干级与非门、所述第二脉冲信号发生芯片的若干级与非门各自连接或相互连接后，若输入所述第一脉冲信号发生芯片的PWM信号和所述第二脉冲信号发生芯片的PWM信号同时为高电平，则经各自芯片的所述与非门处理后，输出的两路信号不同时为高电平；若输入所述第一脉冲信号发生芯片的PWM信号和所述第二脉冲信号发生芯片的PWM信号不同时为高电平，则经各自芯片的所述与非门处理后，输出的信号皆与输入的信 号为相同电平。

进一步地，所述第一脉冲信号发生芯片的若干级与非门、所述第二脉冲信号发生芯片的若干级与非门的连接方式为：

所述第一与非门U2-A的第一输入端输入PWM1信号，第二输入端输入高电平，所述第一与非门U2-A的输出端连接所述第五与非门的第一输入端；

图2中引脚为1的一端为第一输入端，引脚为2的一端为第二输入端，引脚为3的一端为输出端。

进一步地，所述第一与非门U2-A的第二输入端输入电压为5V。

所述第二与非门U2-B的第一输入端输入所述PWM1信号，第二输入端连接所述第四与非门的输出端，所述第二与非门U2-B的输出端连接所述第三与非门U2-C的第一、第二输入端；

所述第三与非门U2-C的输出端输出经处理后的信号PWM1_1；

进一步地，所述第三与非门U2-C的输出端输出的信号PWM1_1用于输入图1的PWMA1信号端。

所述第四与非门U1-A的第一输入端输入高电平，第二输入端输入PWM2信号；

所述第五与非门U1-B的第二输入端输入所述PWM2信号，所述第五与非门U1-B的输出端连接所述第六与非门的第一、第二输入端；

所述第六与非门U1-C的输出端输出经处理后的信号PWM2_2。

进一步地，所述第六与非门的输出端输出的信号PWM2_2用于输入图1的PWMA2信号端。

由于所述第三与非门的输出端与所述第六与非门的输出端输出的信号不同时为高电平，因此，图1不会出现IGBT或MOSFET开关同时闭合，正负母线短路的情况。

进一步地，所述第一与非门的第一输入端连接电阻R1，第一与非门的第二输入端连接电阻R2，所述第四与非门的第二输入端连接电阻R3；主要用于限 流。滤波等，其中，R1＝1KΩ，R2＝10KΩ，R3＝1KΩ。

进一步地，所述硬件互锁保护电路还包括电容C1，所述第一与非门的第二输入端通过所述电容C1接地。

下面列举输入的PWM1和PWM2信号分别为以下4种状态时，各自经3级与非门处理后，输出信号的电平的情况如下表所示：

由上表可知，无论输入的信号PWM1和PWM2为高电平还是低电平，输出的信号都不会同时为高电平。具体地，当输入的信号PWM1和PWM2同时为高电平时，输出的信号PWM1_1和PWM2_2皆为低电平，从而实现了信号互锁，不会出现上下开关管同时导通，正负母线短路的问题。更具体地，当输入的信号PWM1和PWM2不同时为高电平，即对应状态为2-4的情况时，输出的信号PWM1_1与对应的输入的信号PWM1为相同电平，输出的信号PWM2_2与对应的输入的信号PWM2为相同电平。比如，状态3中，输入的PWM1 和PWM2分别为1、0，经3级与非门处理后，输出的信号PWM1_1和PWM2_2分别为1、0；同样地，状态2和状态4中也是相同的情况。上述4种状态对应的从输入到输出的实际电平变化如图3所示。

本实用新型提供了一种硬件互锁保护电路，依靠硬件电路对信号进行处理，确保两个输出信号不同时为高，实现了信号互锁；例如，将该电路输出的两个处理过后的信号应用于控制图1中正负母线之间连接的两个开关的电路时，可避免依靠软件进行控制两个信号时，若出现软件失效或程序跑飞的问题，可能会导致PWM互锁失败现象的发生，从而导致上下开关管同时导通，正负母线短路的问题。提高了产品安全性和稳定性，同时人身安全得到了更好的保障；并且本实用新型提供的硬件互锁保护电路原理简单，成本低。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。