一种中长波功率发射机保护电路制造技术

本发明专利技术公开了一种中长波功率发射机保护电路，属于电力电子技术领域，包括保护电容和缓冲电路，缓冲电路包括串联连接的肖特基二极管D2和缓冲电阻R2，肖特基二极管D2的阴极与驱动芯片的短路保护引脚连接，缓冲电阻R2与保护电容连接，保护电容与缓冲电阻R2之间引出连接至功率管的漏极端；缓冲电路还包括肖特基二极管D1，肖特基二极管D1的阳极与肖特基二极管D2的阴极连接，肖特基二极管D1的阴极与保护电容连接，保护电容另一端与功率管的源极连接并接地。通过增加缓冲电路，当保护电路工作在较高频段时，通过延缓保护电容C

【技术实现步骤摘要】
一种中长波功率发射机保护电路


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及大功率中长波电台功率发射机及其使用的功率管保护电路。

技术介绍

[0002]中长波电台功率发射机主要用于中长波通信中，其将小信号进行功率放大，实现远距离的信号发射，准确而言，中长波通信包括了长波波长较短的部分和中波波长较长的部分，其工作频带较宽且频率相对较高。功率放大的核心部分采用功率管搭建全桥电路，将高压直流输入逆变为与射频输入同频同相的方波信号，经三路全桥功率叠加达到5kW以上有功功率输出，后级相应处理实现信号还原再馈入天线进行发射。由于处于高频、高压的工作环境，系统中可能会出现各种干扰问题导致全桥电路的桥臂出现短路或是外部天线发生短路，此时电流瞬间飙升易造成功率管的烧毁，这极大影响了中长波通信系统工作的稳定性，因此在系统设计时有必要考虑到对其进行适当的保护电路设计。
[0003]以发射极的SiC MOSFET保护电路为例，现有技术针对SiC MOSFET的保护主要采用如图1所示的退饱和保护电路，结合图2所示型号为1ED3323MC12N驱动芯片内部输出侧结构图，可知：当驱动芯片输入为高电平时，芯片内部逻辑控制恒流源下方的MOSFET关断，恒流源对C
DESAT
充电；当驱动芯片输入为低电平时候，芯片内部逻辑控制恒流源下方的MOSFET导通，恒流源接地，此时无法对C
DESAT
充电。正常工作时，C
DESAT
电容两端电压将会是不断充电放电的过程，单靠电流源充电其最高电压在3V左右，其芯片内部保护阈值电压一般是9V。当发生短路现象时，MOSFET漏极的二极管D
DESAT
截止，恒流源对C
DESAT
充电且没有其他回路，当其电压达到9V且维持一定时间后，芯片启动短路保护。
[0004]现有桥式电路保护技术用于中长波电台功放中存在以下技术问题：
[0005]1.电容C
DESAT
充电达到9V需要一定的时间，发生短路现象时，由于开关频率较高，有可能C
DESAT
电容电压未达到9V，全桥电路已从桥臂1工作转换到桥臂2工作的状态，但此时可能桥臂2又进入短路状态，即短路现象若发生在某一桥臂工作周期靠后的时间内，C
DESAT
充电时间不够达不到触发保护电压阈值或者是达到触发阈值但持续时间太短而工作状态变化导致其放电，另一桥臂工作时系统仍处于短路状态，直到电路中的某一C
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充电达到9V以上，才触发短路保护。由于系统中处于短路状态的时间较长，有可能烧毁MOSFET或是造成系统中某些器件损坏。
[0006]2.设计人员为实现芯片保护功能工作频率的提高，通常将恒流源增大或是增加C
DESAT
电容的充电回路，使其在正常工作时的电压阈值提高(依然小于9V保护阈值)，即发生短路时，从正常电压阈值到保护阈值充电电压减小，因此充电时间减少，从而提高其工作频率。这样带来的一个风险是：由于正常工作时候的C
DESAT
电容电压与保护阈值电压(9V)压差较小，其容易被高频信号干扰，可能导致误保护。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术的问题，提供了一种中长波功率发射机保护电路。
[0008]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种中长波功率发射机保护电路，该保护电路包括保护电容和缓冲电路，缓冲电路包括串联连接的肖特基二极管D2和缓冲电阻R2，肖特基二极管D2的阴极与驱动芯片的短路保护引脚连接，缓冲电阻R2与保护电容连接，保护电容与缓冲电阻R2之间引出连接至功率管的漏极端；缓冲电路还包括肖特基二极管D1，肖特基二极管D1的阳极与肖特基二极管D2的阴极连接，肖特基二极管D1的阴极与保护电容连接，保护电容另一端与功率管的源极连接并接地。
[0009]在一示例中，所述保护电路还包括检测电路，检测电路包括并联连接的检测电阻、检测二极管，检测电阻连接至缓冲电阻R2与保护电容之间，检测二极管的阴极与功率管的漏极连接。
[0010]在一示例中，所述功率管的栅极与保护电容之间还设有充电回路。
[0011]在一示例中，所述充电回路包括串联连接的二极管D3和充电电阻R1，二极管D3的阴极与保护电容连接，充电电阻R1另一端与功率管的栅极连接。
[0012]在一示例中，所述保护电容还连接有二级保护电路，当保护电容电压大于驱动芯片的保护阈值电压时，二级保护电路关断驱动芯片的输入信号。
[0013]在一示例中，所述二级保护电路包括依次连接的电压跟随器、比较器、非门和与门，电压跟随器与保护电容连接，与门的输出端经隔离变压器与驱动芯片的输入端连接。
[0014]在一示例中，所述功率管为SiC MOSFET。
[0015]在一示例中，当驱动芯片内部集成内部缓冲电路时，通过内部缓冲电路替换缓冲电路，内部缓冲电路为缓冲电阻R，驱动芯片的短路保护引脚从缓冲电阻R与恒流源之间引出。
[0016]需要进一步说明的是，上述各示例对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。
[0017]与现有技术相比，本专利技术有益效果是：
[0018]1.在一示例中，通过增加缓冲电路，当保护电路工作在较高频段时，通过延缓保护电容C
DESAT
的放电速度使其短路时电压超过阈值电压的时间延长，进而提高保护电路在高频时的及时性，整个增大恒流源或增加CDESAT电容的充电回路以提高其电压阈值，避免了高频信号的干扰。
[0019]2.在一示例中，通过增加二级保护电路对保护电压进行跟随采集，采用低延时的隔离运算放大器以及比较器、逻辑门等，当保护电容电压大于驱动芯片的保护阈值电压时，二级保护电路关断驱动输入，实现二级保护，进一步增加高频时系统短路保护电路的准确性和及时性。
[0020]3.在一示例中，对比普通的大电流信号耦合成小电压信号的保护方案，改进后的退饱和保护电路(保护电容+缓冲电路+检测电路+充电电路+二级保护电路)利用电容电压不能突变的特性，通过检测电容电压值来判断是否触发保护，消除了系统开关机由于过大的电压电流变化率引起误保护问题。
附图说明
[0021]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0022]图1为功率管的传统退饱和保护电路；
[0023]图2为驱动芯片1ED3323MC12N芯片内部输出测电路结构图；
[0024]图3为本专利技术一示例中带缓冲电路的保护电路原理图；
[0025]图4为本专利技术一示例中缓冲电路延缓保护电容放电速度的波形图；
[0026]图5为本专利技术一示例中二级保护电路原理图；
[0027]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中长波功率发射机保护电路，其特征在于：包括保护电容和缓冲电路，缓冲电路包括串联连接的肖特基二极管D2和缓冲电阻R2，肖特基二极管D2的阴极与驱动芯片的短路保护引脚连接，缓冲电阻R2与保护电容连接，保护电容与缓冲电阻R2之间引出连接至功率管的漏极端；缓冲电路还包括肖特基二极管D1，肖特基二极管D1的阳极与肖特基二极管D2的阴极连接，肖特基二极管D1的阴极与保护电容连接，保护电容另一端与功率管的源极连接并接地。2.根据权利要求1所述的中长波功率发射机保护电路，其特征在于：还包括检测电路，检测电路包括并联连接的检测电阻、检测二极管，检测电阻连接至缓冲电阻R2与保护电容之间，检测二极管的阴极与功率管的漏极连接。3.根据权利要求2所述的中长波功率发射机保护电路，其特征在于：所述功率管的栅极与保护电容之间还设有充电回路。4.根据权利要求3所述的中长波功率发射机保护电路，其特征在于：所述充电回...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱玉玉，周浩然，李浩然，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：