自泵压过流保护型N管输出高边驱动电路制造技术

技术编号:19845908 阅读:29 留言:0更新日期:2018-12-21 23:40
一种自泵压过流保护型N管输出高边驱动电路,包括:开关控制单元(1)连接开关单元(2),开关单元还连接电源正极、其输出端VO控制负载电源,泵压储能单元(3)连接电源正极、还连接开关单元输出端,泵压储能单元的输出端连接开关控制单元的泵压输入端,开关状态识别及反馈单元(4)连接电源正极、开关单元输出端(VO),开关状态识别及反馈单元输出端连接开关控制单元输入端,负载电压识别单元(5)连接输出端(VO)、地和储能延时单元(6)输入端,储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,储能延时单元还连接复位单元的输入端,复位单元(7)的公共端接地,复位单元输出端连接开关控制单元的公共端,具有自泵压、过流保护功能。

【技术实现步骤摘要】
自泵压过流保护型N管输出高边驱动电路
本技术属于机电控制
,具体涉及自泵压过流保护型N管输出高边驱动电路。
技术介绍
输入端呈容性的高输入阻抗的功率晶体元件,是当前主要的功率控制器件,广泛应用于各种机电设备、交通设施及交通运输工具、家电电子、医疗电子等
的控制电路中。如mos管分为Nmos和Pmos两种极性,其中P型功率管在大电流、高反压方面受到工艺和成本的制约,其可以被选择的型号较少,很多大电流、高耐压的控制电路只可选择N型功率管,但这就需要给N型功率管驱动的高边输出电路增设“泵压电路”,以使所选的N型功率管栅源之间获取足够高的栅源电压使其得以饱和导通。现有的“泵压电路”,一般采用两种方式:一是采用专用振荡电路提供一个高于其源极电压至少一个开启电压乃至使其深度饱和的栅源电压,二是没有专用泵压电路但电路只能在一定频率的激励脉冲下实现自举泵压,其中的第一种应用较为广泛,但电路复杂,泵压电路一直处于振荡状态且耗电,使电路或芯片温升较高、增加能耗;第二种的应用受限,只能用于一定频率范围的控制脉冲电路,不能用于长时间没有脉冲的直流电平控制电路中,因为这会出现泵压电路中储能电容能量释放使功率管栅极驱动不足问题,功率管会因进入放大区导致功耗骤增而损坏。而且,这些泵压电路和过流保护完全不相干,更没有功率管栅压驱动不足的保护功能,如果电路需要保护还需另行增设功率管过流保护电路、增设栅压驱动不足保护电路,会使电路更趋复杂、电路体积增大、成本上升、故障率增加。因此,需要开发出能够适应上述两种情况下都可以正常使用,即能够在脉冲控制下工作又能够在超低频乃至直流电平控制下工作,同时可以实现N管输出、高边驱动的线路较为简化、能耗较低的具有自动泵压、功率管过流保护功能、还具有功率管栅压驱动不足保护功能的控制电路。
技术实现思路
本技术的目的在于,针对上述技术问题,提供自泵压过流保护型N管输出高边驱动电路,即能够在脉冲控制下工作又能够在超低频乃至直流电平控制下工作,同时可以实现N管输出、高边驱动的线路较为简化、能耗较低的具有自动泵压、功率管过流保护功能、还具有功率管栅压驱动不足保护功能的控制电路。依据本技术第一方面,提供了一种自泵压过流保护型N管输出高边驱动电路,其特殊之处在于包括:开关控制单元(1)、开关单元(2)、泵压储能单元(3)、开关状态识别及反馈单元(4)、负载电压识别单元(5)、储能延时单元(6)和复位单元(7),其中:所述开关控制单元具有输入端、输出端、泵压输入端和公共端,所述开关单元具有正极端、输入端和输出端,所述泵压储能单元具有正极端、负极端和输出端,所述开关状态识别及反馈单元具有正极端、输入端和输出端,所述负载电压识别单元具有输入端、接地端和输出端,所述储能延时单元具有输入端、输出端和第三端,所述复位单元具有输入端、公共端和输出端;所述开关控制单元的输出端连接所述开关单元的输入端,所述开关单元的正极端连接电源正极,所述开关单元的输出端用于控制外部负载的电源正极,所述泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接所述开关单元输出端,所述泵压储能单元的输出端连接所述开关控制单元的泵压输入端,所述开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,所述开关状态识别及反馈单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述开关状态识别及反馈单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,所述负载电压识别单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述负载电压识别单元的接地端接地,所述负载电压识别单元的输出端连接所述储能延时单元的输入端,所述储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,所述储能延时单元的输出端连接所述复位单元的输入端,所述复位单元的公共端接地,所述复位单元的输出端连接所述开关控制单元的公共端;当在所述开关控制单元的输入端输入第一电压时,所述开关控制单元输出高电位使所述开关单元饱和导通,所述开关单元输出高电位,使负载获得电源;当在所述开关控制单元的输入端输入第二电压时,所述开关控制单元输出低电位使所述开关单元截止,所述开关单元输出低电位,使负载断开电源;在所述开关单元正常饱和导通时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元的饱和压降在电流安全允许范围内时,所述开关状态识别及反馈单元输出第三电压并通过所述开关控制单元控制开关单元维系在饱和导通的稳定状态;在所述开关单元过流时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元饱和压降超过电流安全允许值时,所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压并通过所述开关控制单元控制开关单元截止切断负载电流,使所述开关单元受到保护,进而使所述负载电压识别单元识别到负载上无电压,所述负载电压识别单元控制所述储能延时单元停止储能并输出延时信号,在所述延时信号的作用下所述复位单元通过所述开关控制单元维系所述开关单元截止状态;当所述储能延时单元的延时结束时,所述储能延时单元输出复位信号,并通过所述复位单元和开关控制单元使所述开关单元重新复位导通,若开关单元过流解除则电路进入所述开关单元饱和导通的稳定状态,若开关单元仍然过流,则重新进入开关单元截止的延时保护过程;若由于开关单元输入端控制电压不足导致开关单元退出饱和进入放大区时,所述开关单元管压降将会触发所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压通过所述开关控制单元控制开关单元截止,使所述开关单元受到保护;在所述开关单元截止或进入保护状态时,所述开关单元输出端电位被外部负载拉低,进而使所述储能延时单元重新储能,在复位信号到来时,开关单元重新开始导通,所述储能延时单元内部所储电压与所述开关单元输出电压正向叠加,实现自泵压使所述泵压储能单元输出足够的开启电压,并使所述开关单元的N管可靠开启并饱和导通输出高电位。进一步优选的,本技术还提供了一种自泵压过流保护型N管输出高边驱动电路,其特殊之处在于包括:开关控制单元包括三极管Q1和电阻R1,Q1的集电极连接电阻R1的一端并作为所述开关控制单元的输出端,电阻R1的另一端作为开关控制单元的泵压输入端,三极管Q1的基极作为开关控制单元的输入端,三极管Q1的发射极作为开关控制单元的公共端,开关单元包括晶体管Q2,晶体管Q2的漏极作为所述开关单元的正极端,栅极作为所述开关单元的输入端,源极作为所述开关单元的输出端,泵压储能单元包括二极管D2和电容C1,二极管D2的正极作为所述泵压储能单元的正极端,二极管D2的负极和电容C1的一端连接作为泵压储能单元的输出端,电容C1的另一端作为泵压储能单元的负极端,开关状态识别及反馈单元包括三极管Q3和电阻R2、R3,三极管Q3的发射极作为所述开关状态识别及反馈单元的正极端,三极管Q3的基极和电阻R3一端连接,电阻R3另一端作为开关状态识别及反馈单元的输入端,三极管Q3的集电极和电阻R2的一端连接,电阻R2的另一端作为开关状态识别及反馈单元的输出端,负载电压识别单元包括三极管Q4、Q5和电阻R4、R5、R6,三极管Q5的基极连接电阻R4的一端,电阻R4的另一端作为所述负载状态识别单元的输入端,三极管Q5的发射极作为接地端,三极管Q5的集电极通过电阻R5连接三极管Q4的基极,三极管Q4的发射极通过电阻R6连接电源正极,三极管Q4的集电极作为负载电压识别单元的输出端,储能延时单元包括电本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种自泵压过流保护型N管输出高边驱动电路,其特征在于包括:开关控制单元(1)、开关单元(2)、泵压储能单元(3)、开关状态识别及反馈单元(4)、负载电压识别单元(5)、储能延时单元(6)和复位单元(7),其中:所述开关控制单元具有输入端、输出端、泵压输入端和公共端,所述开关单元具有正极端、输入端和输出端,所述泵压储能单元具有正极端、负极端和输出端,所述开关状态识别及反馈单元具有正极端、输入端和输出端,所述负载电压识别单元具有输入端、接地端和输出端,所述储能延时单元具有输入端、输出端和第三端,所述复位单元具有输入端、公共端和输出端;所述开关控制单元的输出端连接所述开关单元的输入端,所述开关单元的正极端连接电源正极,所述开关单元的输出端用于控制外部负载的电源正极,所述泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接所述开关单元输出端,所述泵压储能单元的输出端连接所述开关控制单元的泵压输入端,所述开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,所述开关状态识别及反馈单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述开关状态识别及反馈单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,所述负载电压识别单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述负载电压识别单元的接地端接地,所述负载电压识别单元的输出端连接所述储能延时单元的输入端,所述储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,所述储能延时单元的输出端连接所述复位单元的输入端,所述复位单元的公共端接地,所述复位单元的输出端连接所述开关控制单元的公共端;当在所述开关控制单元的输入端输入第一电压时,所述开关控制单元输出高电位使所述开关单元饱和导通,所述开关单元输出高电位,使负载获得电源;当在所述开关控制单元的输入端输入第二电压时,所述开关控制单元输出低电位使所述开关单元截止,所述开关单元输出低电位,使负载断开电源;在所述开关单元正常饱和导通时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元的饱和压降在电流安全允许范围内时,所述开关状态识别及反馈单元输出第三电压并通过所述开关控制单元控制开关单元维系在饱和导通的稳定状态;在所述开关单元过流时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元饱和压降超过电流安全允许值时,所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压并通过所述开关控制单元控制开关单元截止切断负载电流,使所述开关单元受到保护,进而使所述负载电压识别单元识别到负载上无电压,所述负载电压识别单元控制所述储能延时单元停止储能并输出延时信号,在所述延时信号的作用下所述复位单元通过所述开关控制单元维系所述开关单元截止状态;当所述储能延时单元的延时结束时,所述储能延时单元输出复位信号,并通过所述复位单元和开关控制单元使所述开关单元重新复位导通,若开关单元过流解除则电路进入所述开关单元饱和导通的稳定状态,若开关单元仍然过流,则重新进入开关单元截止的延时保护过程;若由于开关单元输入端控制电压不足导致开关单元退出饱和进入放大区时,所述开关单元管压降将会触发所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压通过所述开关控制单元控制开关单元截止,使所述开关单元受到保护;在所述开关单元截止或进入保护状态时,所述开关单元输出端电位被外部负载拉低,进而使所述储能延时单元重新储能,在复位信号到来时,开关单元重新开始导通,所述储能延时单元内部所储电压与所述开关单元输出电压正向叠加,实现自泵压使所述泵压储能单元输出足够的开启电压,并使所述开关单元的N管可靠开启并饱和导通输出高电位。...

【技术特征摘要】
1.一种自泵压过流保护型N管输出高边驱动电路,其特征在于包括:开关控制单元(1)、开关单元(2)、泵压储能单元(3)、开关状态识别及反馈单元(4)、负载电压识别单元(5)、储能延时单元(6)和复位单元(7),其中:所述开关控制单元具有输入端、输出端、泵压输入端和公共端,所述开关单元具有正极端、输入端和输出端,所述泵压储能单元具有正极端、负极端和输出端,所述开关状态识别及反馈单元具有正极端、输入端和输出端,所述负载电压识别单元具有输入端、接地端和输出端,所述储能延时单元具有输入端、输出端和第三端,所述复位单元具有输入端、公共端和输出端;所述开关控制单元的输出端连接所述开关单元的输入端,所述开关单元的正极端连接电源正极,所述开关单元的输出端用于控制外部负载的电源正极,所述泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接所述开关单元输出端,所述泵压储能单元的输出端连接所述开关控制单元的泵压输入端,所述开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,所述开关状态识别及反馈单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述开关状态识别及反馈单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,所述负载电压识别单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述负载电压识别单元的接地端接地,所述负载电压识别单元的输出端连接所述储能延时单元的输入端,所述储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,所述储能延时单元的输出端连接所述复位单元的输入端,所述复位单元的公共端接地,所述复位单元的输出端连接所述开关控制单元的公共端;当在所述开关控制单元的输入端输入第一电压时,所述开关控制单元输出高电位使所述开关单元饱和导通,所述开关单元输出高电位,使负载获得电源;当在所述开关控制单元的输入端输入第二电压时,所述开关控制单元输出低电位使所述开关单元截止,所述开关单元输出低电位,使负载断开电源;在所述开关单元正常饱和导通时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元的饱和压降在电流安全允许范围内时,所述开关状态识别及反馈单元输出第三电压并通过所述开关控制单元控制开关单元维系在饱和导通的稳定状态;在所述开关单元过流时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元饱和压降超过电流安全允许值时,所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压并通过所述开关控制单元控制开关单元截止切断负载电流,使所述开关单元受到保护,进而使所述负载电压识别单元识别到负载上无电压,所述负载电压识别单元控制所述储能延时单元停止储能并输出延时信号,在所述延时信号的作用下所述复位单元通过所述开关控制单元维系所述开关单元截止状态;当所述储能延时单元的延时结束时,所述储能延时单元输出复位信号,并通过所述复位单元和开关控制单元使所述开关单元重新复位导通,若开关单元过流解除则电路进入所述开关单元饱和导通的稳定状态,若开关单元仍然过流,则重新进入开关单元截止的延时保护过程;若由于开关单元输入端控制电压不足导致开关单元退出饱和进入放大区时,所述开关单元管压降将会触发所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压通过所述开关控制单元控制开关单元截止,使所述开关单元受到保护;在所述开关单元截止或进入保护状态时,所述开关单元输出端电位被外部负载拉低,进而使所述储能延时单元重新储能,在复位信号到来时,开关单元重新开始导通,所述储能延时单元内部所储电压与所述开关单元输出电压正向叠加,实现自泵压使所述泵压储能单元输出足够的开启电压,并使所述开关单元的N管可靠开启并饱和导通输出高电位。2.根据权利要求1所述的自泵压过流保护型N管输出高边驱动电路,其特征在于:开关控制单元包括三极管Q1和电阻R1,Q1的集电极连接电阻R1的一端并作为所述开关控制单元的输出端,电阻R1的另一端作为开关控制单元的泵压输入端,三极管Q1的基极作为开关控制单元的输入端,三极管Q1的发射极作为开关控制单元的公共端,开关单元包括晶体管Q2,晶体管Q2的漏极作为所述开关单元的正极端,栅极作为所述开关单元的输入端,源极作为所述开关单元的输出端,泵压储能单元包括二极管D2和电容C1,二极管D2的正极作为所述泵压储能单元的正极端,二极管D2的负极和电容C1的一端连接作为泵压储能单元的输出端,电容C1的另一端作为泵压储能单元的负极端,开关状态识别及反馈单元包括三极管Q3和电阻R2、R3,三极管Q3的发射极作为所述开关状态识别及反馈单元的正极端,三极管Q3的基极和电阻R3一端连接,电阻R3另一端作为开关状态识别及反馈单元的输入端,三极管Q3的集电极和电阻R2的一端连接,电阻R2的另一端作为开关状态识别及反馈单元的输出端,负载电压识别单元包括三极管Q4、Q5和电阻R4、R5、R6,三极管Q5的基极连接电阻R4的一端,电阻R4的另一端作为所述负载电压识别单元的输入端,三极管Q5的发射极作为接地端,三极管Q5的集电极通过电阻R5连接三极管Q4的基极,三极管Q4的发射极通过电阻R6连接电源正极,三极管Q4的集电极作为负载电压识别单元的输出端,储能延时单元包括电阻R7和电容C2,电阻R7一端和电容C2的一端连接作为所述储能延时单元的输入端,电阻R7的另一端作为储能延时单元的输出端,电容C2的另一端作为储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,复位单元包括三极管Q8,三极管Q8的基极作为复位单元的输入端,发射极作为复位单元的公共端,集电极作为复位单元的输出端。3.一种自泵压过流保护型N管输出高边驱动电路,其特征在于包括:开关控制单元(1)、开关单元(2)、泵压储能单元(3)、开关状态识别及反馈单元(4)、负载电压识别单元(5)、储能延时单元(6)和复位单元(7),其中:所述开关控制单元具有输入端、输出端、泵压输入端和公共端,所述开关单元具有正极端、输入端和输出端,所述泵压储能单元具有正极端、负极端和输出端,所述开关状态识别及反馈单元具有正极端、输入端和输出端,所述负载电压识别单元具有输入端和输出端,所述储能延时单元具有输入端、输出端和第三端,所述复位单元具有输入端、公共端和输出端;所述开关控制单元的输出端连接所述开关单元的输入端,所述开关单元的正极端连接电源正极,所述开关单元的输出端用于控制外部负载的电源正极,所述泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接所述开关单元输出端,所述泵压储能单元的输出端连接所述开关控制单元的泵压输入端,所述开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,所述开关状态识别及反馈单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述开关状态识别及反馈单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,所述负载电压识别单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述负载电压识别单元的输出端连接所述储能延时单元的输入端,所述储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,所述储能延时单元的输出端连接所述复位单元的输入端,所述复位单元的公共端接地,所述复位单元的输出端连接所述开关控制单元的公共端;当在所述开关控制单元的输入端输入第一电压时,所述开关控制单元输出高电位使所述开关单元饱和导通,所述开关单元输出高电位,使负载获得电源;当在所述开关控制单元的输入端输入第二电压时,所述开关控制单元输出低电位使所述开关单元截止,所述开关单元输出低电位,使负载断开电源;在所述开关单元正常饱和导通时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元饱和压降在电流安全允许范围内时,所述开关状态识别及反馈单元输出第三电压并通过所述开关控制单元控制开关单元维系在饱和导通的稳定状态;在所述开关单元过流时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元饱和压降超过电流安全允许值时,所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压并通过所述开关控制单元控制开关单元截止切断负载电流,使所述开关单元受到保护,进而使所述负载电压识别单元识别到负载上无电压,所述负载电压识别单元控制所述储能延时单元停止储能并输出延时信号,在所述延时信号的作用下所述复位单元通过所述开关控制单元维系所述开关单元截止状态;当所述储能延时单元的延时结束时,所述储能延时单元输出复位信号,并通过所述复位单元和开关控制单元使所述开关单元重新复位导通,若开关单元过流解除则电路进入所述开关单元饱和导通的稳定状态,若开关单元仍然过流,则重新进入开关单元截止的延时保护过程;若由于开关单元输入端控制电压不足导致开关单元退出饱和进入放大区时,所述开关单元管压降将会触发所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压通过所述开关控制单元控制开关单元截止,使所述开关单元受到保护;在所述开关单元截止或进入保护状态时,所述开关单元输出端电位被外部负载拉低,进而使所述储能延时单元重新储能,在复位信号到来时,开关单元重新开始导通,所述储能延时单元内部所储电压与所述开关单元输出电压正向叠加,实现自泵压使所述泵压储能单元输出足够的开启电压,并使所述开关单元的N管可靠开启并饱和导通输出高电位。4.根据权利要求3所述的自泵压过流保护型N管输出高边驱动电路,其特征在于:开关控制单元包括三极管Q1和电阻R1,Q1的集电极连接电阻R1的一端并作为所述开关控制单元的输出端,电阻R1的另一端作为开关控制单元的泵压输入端,三极管Q1的基极作为开关控制单元的输入端,三极管Q1的发射极作为开关控制单元的公共端,开关单元包括晶体管Q2,晶体管Q2的漏极作为所述开关单元的正极端,栅极作为所述开关单元的输入端,源极作为所述开关单元的输出端,泵压储能单元包括二极管D2和电容C1,二极管D2的正极作为所述泵压储能单元的正极端,二极管D2的负极和电容C1的一端连接作为泵压储能单元的输出端,电容C1的另一端作为泵压储能单元的负极端,开关状态识别及反馈单元包括三极管Q3和电阻R2、R3,三极管Q3的发射极作为所述开关状态识别及反馈单元的正极端,三极管Q3的基极和电阻R3一端连接,电阻R3另一端作为开关状态识别及反馈单元的输入端,三极管Q3的集电极和电阻R2的一端连接,电阻R2的另一端作为开关状态识别及反馈单元的输出端,负载电压识别单元包括二极管D3,二极管D3的正极作为所述负载电压识别单元的输入端,二极管D3的负极作为负载电压识别单元的输出端,储能延时单元包括电阻R7和电容C2,电阻R7一端和电容C2的一端连接作为所述储能延时单元的输入端,电阻R7的另一端作为储能延时单元的输出端,电容C2的另一端作为储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,复位单元包括三极管Q8,三极管Q8的基极作为复位单元的输入端,发射极作为复位单元的公共端,集电极作为复位单元的输出端。5.一种自泵压过流保护型N管输出高边驱动电路,其特征在于包括:开关控制单元(1)、开关单元(2)、泵压储能单元(3)、开关状态识别及反馈单元(4)、负载电压识别单元(5)、储能延时单元(6)和复位单元(7),其中:所述开关控制单元具有输入端、输出端、泵压输入端和公共端,所述开关单元具有正极端、输入端和输出端,所述泵压储能单元具有正极端、负极端和输出端,所述开关状态识别及反馈单元具有正极端、输入...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨明
申请(专利权)人:佛山中锦微电科技有限公司
类型:新型
国别省市:广东,44

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