一种功率开关管的过流保护电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种功率开关管的过流保护电路，所述过流保护电路包括电压采样电路用于采集功率开关管的去饱和电压并输出给比较器的第一输入端；基准电压电路生成基准电压并输出给比较器的第二输入端；比较器将去饱和电压与基准电压比较后输出低电平或高电平给驱动器输出端电源关断电路，控制驱动器输出端电源的通断，控制驱动器输出端的栅极驱动信号的通断，从而通过栅极驱动电路控制功率开关管的通断。本实用新型专利技术在去饱和检测的基础上，直接关断驱动器输出端的驱动信号，不需要经过驱动器内部的控制逻辑来关断输出端的驱动信号，从而快速关断功率开关管。

【技术实现步骤摘要】
一种功率开关管的过流保护电路
本技术涉及空调
，具体而言，涉及一种功率开关管的过流保护电路。
技术介绍
变频空调所使用的变频技术都使用功率开关管来实现。功率开关管可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅型双极晶体管(IGBT)或智能功率模块(IPM)等功率器件，另外，变频的实现还离不开单片机和功率开关管驱动器。目前，对功率开关管的过流检测方式有两种，一种是检测开关管的输出负载电流，另一种方式是根据功率开关管的饱和特性，检测开关管的导通电压，此两种方式检测完成之后都需要将故障信号传至驱动器的输入端，再根据驱动器的内部控制逻辑来控制输出端输出关断信号，不能直接关断驱动器的输出端信号，也就是直接驱动功率开关管的这一端，因此，不能快速的关断IGBT、MOSFET或IPM，形成快速保护。
技术实现思路
本技术解决的问题是如何在功率开关管输出过流时能够快速关断开关管。为解决上述问题，本技术提供一种功率开关管的过流保护电路，包括：驱动器、功率开关管、比较器、栅极驱动电路、电压采样电路、基准电压电路和驱动器输出端电源关断电路；所述栅极驱动电路一端与驱动器连接，一端与功率开关管的栅极连接；所述电压采样电路，一端与功率开关管连接，一端与比较器的第一输入端连接，用于采集功率开关管的去饱和电压并输出给比较器的第一输入端；所述基准电压电路与比较器的第二输入端连接，基准电压电路生成基准电压并输出给比较器的第二输入端；所述驱动器输出端电源关断电路一端与比较器的输出端连接，一端与驱动器连接，用于控制驱动器输出端电源的通断；所述比较器将去饱和电压与基准电压比较后输出低电平或高电平给驱动器输出端电源关断电路，控制驱动器输出端电源的通断，控制驱动器输出端的栅极驱动信号的通断，从而通过栅极驱动电路控制功率开关管的通断。本技术在去饱和检测的基础上，直接关断驱动器输出端的驱动信号，不需要经过驱动器内部的控制逻辑来关断输出端的驱动信号，从而达到快速关断功率开关管的目的。进一步地，所述驱动器的输出端包括电源VC，栅极驱动端VG和公共端VE。进一步地，所述比较器的电源与驱动器的输出端的电源VC同电位，比较器的公共端与驱动器的输出端的公共端VE同电位。进一步地，所述功率开关管为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅型双极晶体管(IGBT)。进一步地，所述栅极驱动电路由第八电阻器、第九电阻器和电容器组成，所述第八电阻器一端与驱动器的栅极驱动端VG连接，另一端与IGBT或MOSFET的栅极连接，所述第九电阻器一端与IGBT或MOSFET的栅极连接，另一端与IGBT发射极或MOSFET源极连接，所述电容器一端与IGBT或MOSFET驱动器的栅极驱动端VG连接，另一端与IGBT或MOSFET的栅极连接，第九电阻器一端与IGBT或MOSFET的栅极连接，另一端与IGBT发射极或MOSFET源极连接。驱动器的驱动信号通过栅极驱动电路控制功率开关管，栅极驱动电路同时起到限流和滤波的作用。进一步地，所述电压采样电路由第一二极管、第七电阻器、第五电阻器和第六电阻器组成，所述第一二极管的阴极与IGBT集电极或MOSFET漏极连接，第一二极管的阳极与第七电阻器的一端串联，所述第七电阻器的另一端与所述比较器的第一输入端连接，所述第五电阻器的一端与IGBT或MOSFET栅极驱动电源VC连接，另一端与所述比较器的第一输入端连接，第六电阻器的一端与所述比较器的第一输入端连接，另一端与所述驱动器的公共端VE连接。电压采样电路用于检测IGBT的集电极VC-发射极VE之间的电压VCE或MOSFET的漏极VD-源极VS之间的电压VDS，并将其输出给比较器的第一输入端。进一步地，所述基准电压电路由第三电阻器和第四电阻器组成，所述第三电阻器一端与IGBT或MOSFET栅极驱动电源VC连接，另一端与所述比较器的第二输入端连接，所述第四电阻器一端与所述比较器的第二输入端连接，另一端与所述驱动器的公共端VE连接。基准电压电路通过第三电阻器和第四电阻器分压后输出基准电压给比较器的第二输入端，该基准电压与功率开关管的电压保护值相等。进一步地，驱动器输出端电源关断电路由三极管，第一电阻器和第二电阻器组成，三极管的发射极与驱动器输出端电源VC连接，所述三极管基极与所述比较器的输出端连接，所述三极管的集电极与驱动器输出端电源VC连接，第一电阻器一端与IGBT或MOSFET栅极驱动电源VC连接，另一端与所述比较器的输出端连接，第二电阻器的一端与所述比较器的输出端连接，另一端与所述驱动器的公共端VE连接。若第一输入端的电压小于第二输出端的基准电压，比较器输出低电平，比较器输出低电平时，三极管处于饱和区，三极管此时为导通状态，相当于导线；若第一输入端的电压大于第二输出端的基准电压，比较器输出高电平，比较器输出高电平时，三极管处于截止区，三极管断路，驱动器输出端电源关断。进一步地，还包括放电电路，所述放电电路由第二二极管和第十电阻器组成，第二二极管阳极与IGBT或MOSFET栅极连接，第二二极管阴极与第十电阻器一端串联，所述第十电阻器另一端与IGBT或MOSFET栅极驱动电源VC连接。当功率开关管连通时，放电电路中的第二二极管处于截止状态，当功率开关管断开时，集电极和栅极之间会产生一个很大的压差,由于功率开关管存在寄生电容即米勒电容，此压差会通过米勒电容产生寄生电流即米勒电流，此时第二二极管连通，通过放电电路对米勒电流放电，使得所有元件复位。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为实施例1中的过流保护电路的示意图；图2为实施例2中的过流保护方法的示意图。附图标记说明：100-驱动器；101-功率开关管；102-比较器；103-栅极驱动电路；105-电压采样电路；106-基准电压电路；107-驱动器输出端电源关断电路；201-三极管；202-第一电阻器；203-第二电阻器；204-第三电阻器；205-第四电阻器；206-第五电阻器；207-第六电阻器；208-第七电阻器；209-第一二极管；210-第八电阻器；211-电容器；212-第九电阻器；213-第二二极管；214-第十电阻器。具体实施方式目前，对功率开关管的过流保护方式有两种，一种是检测开关管的输出负载电流，具体该方式的检测原理是，负载电流经过转换器转换成电压信号，经过放大器放大该信号后与设定的阈值信号进行比较(该阈值信号对应开关管的电流保护值)，大于阈值电压时，输出故障信号给单片机，单片机再发出关指令给开关管驱动器，使功率开关管断开，或者该故障信号传输至开关管驱动器的输入端，通过该驱动器的内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率开关管的过流保护电路，其特征在于，包括：驱动器(100)、功率开关管(101)、比较器(102)、栅极驱动电路(103)、电压采样电路(105)、基准电压电路(106)和驱动器输出端电源关断电路(107)；/n所述栅极驱动电路(103)一端与驱动器(100)连接，一端与功率开关管(101)的栅极连接；/n所述电压采样电路(105)，一端与功率开关管(101)连接，一端与比较器(102)的第一输入端连接，用于采集功率开关管(101)的去饱和电压并输出给比较器(102)的第一输入端；/n所述基准电压电路(106)与比较器(102)的第二输入端连接，基准电压电路(106)生成基准电压并输出给比较器(102)的第二输入端；/n所述驱动器输出端电源关断电路(107)一端与比较器(102)的输出端连接，一端与驱动器(100)连接，用于控制驱动器输出端电源的通断；/n所述比较器(102)将去饱和电压与基准电压比较后输出低电平或高电平给驱动器输出端电源关断电路(107)，控制驱动器输出端电源的通断，控制驱动器(100)输出端的栅极驱动信号的通断，从而通过栅极驱动电路(103)控制功率开关管(101)的通断。/n...

【技术特征摘要】
1.一种功率开关管的过流保护电路，其特征在于，包括：驱动器(100)、功率开关管(101)、比较器(102)、栅极驱动电路(103)、电压采样电路(105)、基准电压电路(106)和驱动器输出端电源关断电路(107)；
所述栅极驱动电路(103)一端与驱动器(100)连接，一端与功率开关管(101)的栅极连接；
所述电压采样电路(105)，一端与功率开关管(101)连接，一端与比较器(102)的第一输入端连接，用于采集功率开关管(101)的去饱和电压并输出给比较器(102)的第一输入端；
所述基准电压电路(106)与比较器(102)的第二输入端连接，基准电压电路(106)生成基准电压并输出给比较器(102)的第二输入端；
所述驱动器输出端电源关断电路(107)一端与比较器(102)的输出端连接，一端与驱动器(100)连接，用于控制驱动器输出端电源的通断；
所述比较器(102)将去饱和电压与基准电压比较后输出低电平或高电平给驱动器输出端电源关断电路(107)，控制驱动器输出端电源的通断，控制驱动器(100)输出端的栅极驱动信号的通断，从而通过栅极驱动电路(103)控制功率开关管(101)的通断。


2.根据权利要求1所述的一种功率开关管的过流保护电路，其特征在于，所述驱动器(100)的输出端包括电源VC，栅极驱动端VG和公共端VE。


3.根据权利要求1所述的一种功率开关管的过流保护电路，其特征在于，所述比较器(102)的电源与驱动器(100)的输出端的电源VC同电位，比较器(102)的公共端与驱动器(100)的输出端的公共端VE同电位。


4.根据权利要求1所述的一种功率开关管的过流保护电路，其特征在于，所述功率开关管(101)为金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或绝缘栅型双极晶体管IGBT。


5.根据权利要求4所述的一种功率开关管的过流保护电路，其特征在于，IGBT或MOSFET中包括续流二极管，在IGBT或MOSFE关断时对感性负载进行续流。


6.根据权利要求4所述的一种功率开关管的过流保护电路，其特征在于，所述栅极驱动电路(103)由第八电阻器(210)、第九电阻器(212)和电容器(211)组成，所述第八电阻器(210)一端与驱动器(100)的栅极驱动端VG连接，另一端与IGBT或MOSFET的栅极连接，所述第九电阻器(212)一端与IGBT或MOSFET的栅极连接，另一端与IGBT发射极或MOSFET源极连接，所述电容器(211)一端与IGB...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小斌，
申请(专利权)人：宁波奥克斯电气股份有限公司，宁波奥克斯智能商用空调制造有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33