[實用新型]功率器件逐脈沖保護電路

有效

• 申請號: 201520545121.4
• 申請日: 2015-07-24
• 公開（公告）號: CN204886152U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 張能勝
• 申請（專利權）人: 廣東高標電子科技有限公司
• 主分類號: H02H7/20
• 分類號: H02H7/20;H02H3/08
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本實用新型屬于保護電路領域，尤其涉及功率器件的短路和過電流保護。

背景技術

在功率器件MOSFET、IGBT等的控制電路中，過流和/或短路保護的方法主要是檢測回路電流，預置保護點進行比較作為保護判斷的條件。這種常見的保護方法有較大的缺點：保護閾值設置過高，容易造成保護失敗，保護閾值設置過低，又不能充分發揮功率管的性能。而且，功率器件MOSFET、IGBT等工作在不同的溫度下所承受的過電流又相差較大，因此保護點的設置比較困難。

又因為MOSFET、IGBT等功率器件的工作溫度和導通壓降存在一定的比例關系，現有技術中提出了利用MOSFET、IGBT等功率器件的導通壓降的方法實現保護，有效地避免了以上缺點。但在執行保護關斷控制信號時，MOSFET、IGBT等功率器件真正得到保護時，已經有延時，在MOSFET、IGBT等功率器件保護關斷之前已承受了多個脈沖周期的過流或短路電流的沖擊，無法實現過流、短路的即時關斷。而且，在電路解除保護過后，若MOSFET、IGBT等功率器件過流、短路的原故障并未解除，MOSFET、IGBT功率器件必將承受二次過流、短路的電流沖擊。因此，現有的保護方案并不能完全解決MOSFET、IGBT等功率器件因過流、短路而失效的技術問題。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的即在于提供一種功率器件逐脈沖保護電路，旨在解決現有功率器件保護電路不能實時有效地實現保護的技術問題。

為了實現上述目的，本實用新型提供的功率器件逐脈沖保護電路，通過脈沖信號實時監測功率器件的過電流并實行保護，具體的，該保護電路包括脈沖發生器、電流檢測單元、驅動單元和保護執行單元；所述電流檢測單元連接在所述脈沖發生器的脈沖輸出端與功率器件的電流輸入端之間，所述驅動單元連接在所述脈沖發生器的脈沖輸出端與功率器件的控制端之間，所述保護執行單元連接在所述電流檢測單元的輸出端與所述驅動單元的使能端之間。

所述脈沖發生器輸出方波驅動信號，用于功率器件的驅動控制并利用該信號實時監測所述功率器件的過電流，當所述電流檢測單元監測到流經所述功率器件的過電流超過安全閾值時，所述保護執行單元控制所述驅動單元關閉所述功率器件執行保護；并且，在所述方波驅動信號的開通周期內保持功率器件的關閉狀態，直到開通周期結束，所述保護電路自動解鎖。當下一個脈沖方波驅動信號到來時再循環執行以上過程，實現對MOSFET、IGBT或者晶閘管等功率器件的逐脈沖電流監測并且逐脈沖執行保護。

進一步地，所述保護電路還包括：與所述保護執行單元相接、用于將所述保護電路執行保護的工作狀態輸出給主控制系統的保護信號輸出單元。

具體的，所述驅動單元包括一個圖騰柱輸出；所述圖騰柱輸出包括兩個配對的三極管及相應的電阻；或者包括兩個配對的MOSFET及相應的電阻。

進一步地，所述驅動單元還包括一個連接在所述脈沖發生器的脈沖輸出端與所述圖騰柱輸出的輸入端之間、用于放大所述方波驅動信號的同相放大模塊。

具體的，所述電流檢測單元包括電阻R1、電阻R2和二極管D1；所述電阻R1和電阻R2串接在所述脈沖發生器的脈沖輸出端與所述二極管D1的陽極之間，所述電阻R1和電阻R2的共接端為所述電流檢測單元的輸出端，所述二極管D1的陰極與所述功率器件的電流輸入端同時接工作電源VCC。

進一步地，所述同相放大模塊包括電阻R3和NPN型三極管Q2；所述NPN型三極管Q2的基極通過所述電阻R3接第一供電電壓，所述NPN型三極管Q2的發射極接所述脈沖發生器的脈沖輸出端，所述NPN型三極管Q2的集電極接所述圖騰柱輸出的輸入端；或者，所述同相放大模塊包括電阻R4和PNP型三極管Q3；所述PNP型三極管Q3的基極接所述脈沖發生器的脈沖輸出端，所述PNP型三極管Q3的發射極接所述圖騰柱輸出的輸入端，所述PNP型三極管Q3的集電極通過所述電阻R4接地。

進一步地，所述保護執行單元包括穩壓二極管ZD1和NPN三極管Q4；所述穩壓二極管ZD1的陰極接所述電流檢測單元的輸出端，所述穩壓二極管ZD1的陽極接所述NPN三極管Q4的基極，所述NPN三極管Q4的集電極接所述驅動單元的使能端，所述NPN三極管Q4的發射極接地。

進一步地，所述保護執行單元還包括一個延時模塊；所述延時模塊包括電容C1、電容C2和電阻R5；所述電容C1和電阻R5分別并接在所述穩壓二極管ZD1的陰極與地之間；所述電容C2接在所述穩壓二極管ZD1的陽極與地之間。