开关管故障处理装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种开关管故障处理装置，包括：驱动模块，用于驱动开关管；监测模块，用于监测开关管的工作电压和/或工作电流；锁保护模块，锁保护模块与监测模块和驱动模块相连，锁保护模块用于根据开关管的工作电压和/或工作电流生成锁保护信号，其中，锁保护信号用于使驱动模块停止驱动开关管；唤醒模块，唤醒模块与锁保护模块相连，用于控制锁保护模块唤醒开关管；控制模块，控制模块、驱动模块与锁保护模块和唤醒模块相连，控制模块用于根据锁保护信号通过唤醒模块唤醒开关管。从而在故障发生时能够快速地进行处理，使开关管不易损坏，并且在控制模块判断无故障时，能够具备重新启动开关管，大大提高了抗干扰能力，提高了可靠性。
【专利说明】开关管故障处理装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子【技术领域】，特别涉及一种开关管故障处理装置。
【背景技术】
[0002]开关管器件是目前使用最普遍的一种开关电源。开关管的开关频率较高，一般为几KHz到上百KHz，甚至还有大于百KHz的更高频率。当开关管发生故障之后，在开关管上会出现比较大的电压或者电流应力，当电压或者电流应力超出开关管的承受范围后，就会出现开关管损坏。而产品开关频率越快，产品中的电流和电压变化速率也就也快，故障发生的速度随即变快。
[0003]相关技术中，可通过软件或硬件方法对开关管的故障进行处理以实现过流保护，但是，上述方法存在的缺点是:对于软件方法，在故障发生，该方法处理速度相对较慢，很容易导致产品损坏；对于硬件方法，会使产品始终处于脉动不稳定工作状态，也很容易导致产品损坏。因此，存在改进的需要。
实用新型内容
[0004]本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本实用新型的目的在于提出一种开关管故障处理装置，在故障发生时能够快速地进行处理，使开关管不易损坏。
[0006]根据本实用新型提出的开关管故障处理装置，包括:驱动模块，用于驱动开关管；监测模块，用于监测所述开关管的工作电压和/或工作电流；锁保护模块，所述锁保护模块与所述监测模块和所述驱动模块相连，所述锁保护模块用于根据所述开关管的工作电压和/或工作电流生成锁保护信号，其中，所述锁保护信号用于使所述驱动模块停止驱动所述开关管；唤醒模块，所述唤醒模块与所述锁保护模块相连，用于控制所述锁保护模块唤醒所述开关管；控制模块，所述控制模块与所述锁保护模块、所述驱动模块和所述唤醒模块相连，所述控制模块用于根据所述锁保护信号通过所述唤醒模块唤醒所述开关管。
[0007]根据本实用新型的开关管故障处理装置，当锁保护模块根据开关管的工作电压和/或工作电流生成锁保护信号时，驱动模块根据锁保护信号停止驱动开关管，从而在故障发生时能够快速地进行处理，使开关管不易损坏。之后，控制模块在判断无故障时，根据锁保护信号通过唤醒模块唤醒开关管，从而使得该装置具备重启功能，大大提高了抗干扰能力，提闻了可罪性。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是相关技术中开关管故障的软件处理方法的工作原理示意图；
[0009]图2是相关技术中开关管故障的软件处理方法的工作原理示意图；
[0010]图3是根据本实用新型实施例的开关管故障处理装置的方框示意图；以及
[0011]图4是根据本实用新型一个实施例的开关管故障处理装置的电路原理示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0013]下面先来简单介绍一下相关技术中的开关管故障的软件处理方法和硬件处理方法。
[0014]其中，软件处理方法是指通过软件监测开关管上的工作电压和/或工作电流，在监测到异常的电压电流应力之后，停止驱动开关管。具体地，如图1所示，可通过监测模块I’监测开关管Ka’上的电压或者电流，控制模块3’根据开关管Ka’上的电压或者电流判断控制是否发生，如果故障发生，控制模块3’控制驱动模块2’停止驱动开关管Ka’，从而实现开关管保护。但是，其存在的缺点是，在故障发生，处理速度相对较慢，很容易导致产品损坏。
[0015]硬件处理方法是是指通过硬件监测电流监测开关管上的工作电压和/或工作电流，在监测到异常的电压电流应力之后，停止驱动开关管。具体地，如图2所示，可通过监测模块I’监测开关管Ka’上的电压或者电流，如果故障发生，监测模块I’输出信号至驱动模块2’，驱动模块2’停止驱动开关管Ka’，从而实现开关管保护。但是，其存在的缺点是，会使开关管始终处于脉动不稳定工作状态，也很容易导致产品损坏。
[0016]基于此，本实用新型提出了一种开关管故障处理装置。
[0017]下面参照附图描述本实用新型实施例的开关管故障处理装置。
[0018]图3是根据本实用新型实施例的开关管故障处理装置的方框示意图。如图3所示，该开关管故障处理装置包括:监测模块1、驱动模块2、控制模块3、锁保护模块4和唤醒模块5。
[0019]其中，驱动模块2用于驱动开关管Ka ;监测模块I用于监测开关管Ka的工作电压和/或工作电流；锁保护模块4与监测模块I和驱动模块2相连，锁保护模块4用于根据开关管的工作电压和/或工作电流生成锁保护信号，其中，锁保护信号用于使驱动模块2停止驱动开关管Ka ;唤醒模块5与锁保护模块4相连，用于控制锁保护模块4唤醒述开关管Ka ；控制模块3与锁保护模块4、驱动模块2和唤醒模块5相连，控制模块3用于根据锁保护信号通过唤醒模块5唤醒开关管Ka。
[0020]其中，需要说明的是，锁保护信号可包括第一状态和第二状态，当锁保护信号处于第一状态时，可使驱动模块2停止驱动开关管Ka ；当锁保护信号处于第二状态时，可使驱动模块2重新驱动开关管Ka。
[0021]具体来说，监测模块I可监测开关管Ka的工作电压和/或工作电流，当开关管Ka的工作电压和/或工作电流异常，例如开关管Ka的电压大于预设阈值时，监测模块I例如硬件监测电路可快速监测到该异常的工作电压和/或工作电流以生成异常信号，之后将该异常信号发送至锁保护模块4，锁保护模块4进行锁保护，即锁保护模块4根据该异常的工作电压和/或工作电流快速发出第一状态的锁保护信号至驱动模块2，驱动模块2停止驱动开关管Ka。并且，锁保护模块4还将第一状态的锁保护信号发送至控制模块3，控制模块3接收到第一状态的锁保护信号后，将进行系统故障诊断，在判断系统无故障之后，控制模块3向唤醒模块5输出唤醒信号WAKE UP,唤醒模块5接收到唤醒信号WAKE UP之后，将锁保护模块4解锁，锁保护模块4输出第二状态的锁保护信号至驱动模块2以唤醒开关管Ka，即驱动模块2根据第二状态的锁保护信号重新驱动开关管Ka控制。
[0022]由此，本实用新型实施例的开关管故障处理装置，当锁保护模块根据开关管的工作电压和/或工作电流生成锁保护信号时，驱动模块根据锁保护信号停止驱动开关管，从而在故障发生时能够快速地进行处理，使开关管不易损坏。之后，控制模块在判断无故障时，根据锁保护信号通过唤醒模块唤醒开关管，从而使得该装置具备重启功能，大大提高了抗干扰能力，提高了可靠性。
[0023]其中，根据本实用新型的一个具体实施例，控制模块3可为单片机。
[0024]根据本实用新型的一个实施例，如图4所示，唤醒模块5具体包括:第一输入端ΙΝ0、第一开关K1、第一电阻Rl和第二电阻R2。
[0025]其中，第一输入端INO与控制模块3相连，在控制模块3判断系统无故障之后，第一输入端INO可接收唤醒信号WAKE UP ;第一开关Kl的一端与电源VCC相连，第一开关Kl的另一端为唤醒模块5的输出端并与锁保护模块4相连；第一电阻Rl的一端与第一输入端INO相连,第一电阻Rl的另一端与第一开关Kl的控制端相连；第二电阻R2的一端与电源相连，第二电阻R2的另一端与第一开关Kl的控制端相连。
[0026]其中，如图4所示，第一开关Kl可以为PMOS管，第一开关Kl的源极与电源VCC相连，第一开关Kl的漏极为唤醒模块5的输出端并与锁保护模块4相连，第一开关Kl的栅极与第一电阻Rl的另一端相连。
[0027]进一步地，如图4所示，唤醒模块5还包括:第一二极管Dl。其中，第一二极管Dl与第一开关Kl反向并联。即言，第一二极管Dl的阴极与第一开关Kl的一端相连，第一二极管Dl的阳极与第一开关Kl的另一端相连。
[0028]根据本实用新型的一个实施例，如图4所示，锁保护模块4具体包括:第二输入端IN、第二开关K2、第三电阻R3、第三开关K3和第四电阻R4。
[0029]其中，第二输入端IN与监测模块I相连，第二输入端IN用于接收开关管Ka的工作电压和/或工作电流；第二开关K2的一端与第一开关Kl的另一端相连，第二开关K2的另一端与第二输入端IN相连，第二开关K2的控制端为锁保护模块4的输出端0UT，第二开关K2的控制端输出锁保护信号；第三电阻R3的一端与第二开关K2的一端相连，第三电阻R3的另一端与第二开关K2的控制端相连；第三开关K3的控制端与第二输入端IN相连，第三开关K3的一端与第二开关K2的控制端相连，第三开关K3的另一端接地；第四电阻R4的一端与第二输入端IN相连，第四电阻R4的另一端接地。
[0030]其中，如图4所示，第二开关K2可以为PMOS管，第二开关K2的源极与第一开关Kl的漏极相连，第二开关K2的漏极与第二输入端IN相连，第二开关K2的栅极输出锁保护信号。第三开关K3可以为NMOS管，第三开关K3的源极接地，第三开关K3的漏极与第二开关K2的栅极相连，第三开关K3的栅极与第二输入端IN相连。
[0031]进一步地，如图4所示，锁保护模块4还包括:第二二极管D2和第三二极管D3。其中，第二二极管D2与第二开关K2反向并联；第三二极管D3与第三开关K3反向并联。即言，第二二极管D2的阴极与第二开关K2的一端相连，第二二极管D2的阳极与第二开关K2的另一端相连。第三二极管D3的阴极与第三开关K3的一端相连，第三二极管D3的阳极与第三开关K3的另一端相连。
[0032]进一步地，如图4所示，锁保护模块4还包括:第一电容Cl和第二电容C2。
[0033]其中，第一电容Cl的一端与第二开关K2的一端相连,第一电容Cl的另一端与第二开关K2的控制端相连；第二电容C2的一端与第二输入端IN相连,第二电容C2的另一端接地。即言，第一电容Cl与第三电阻并联，第二电容C2与第四电阻并联。
[0034]根据上述描述可知，第一电阻R1、第二电阻R2和第一开关Kl组成了唤醒模块5，第一电容Cl、第二电容C2、第三电阻R3、第四电阻R4、第二开关K2和第三开关K3组成了锁保护模块4。
[0035]由此，根据图4可知，当开关管Ka正常工作时，控制模块3输出低电平至唤醒模块5,即第一输入端INO为低电平(GND),第一开关Kl处于导通状态。并且监测模块I输出低电平至锁保护模块4，即第二输入端IN也为低电平(GND)，第三开关K3和第二开关K2都不导通，锁保护模块4的输出端OUT为高电平(VCC)。
[0036]当开关管Ka出现异常时，监测模块I输出高电平至锁保护模块4，即第二输入端IN为高电平(VCC)，第三开关K3被触发导通，使得，锁保护模块4的输出端OUT变为低电平(GND)，开关管Ka停止工作。同时第二开关K2被触发导通，使得第二输入端IN点的电压被拉高至VCC。这样第二开关K2和第三开关K3就将故障时的锁保护信号保持住，即使故障时的锁保护信号消失，锁保护模块4的输出端OUT的输出信号都一直保持低电平。
[0037]需要重新启动开关管Ka工作时，需要将第一输入端INO变为高电平(VCC)，即言，控制模块3在判断系统无故障之后，向唤醒模块5输出高电平，使得第一开关Kl断开，第二开关K2和第三开关K3的锁保护状态才会消除，使得OUT输出高电平。
[0038]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0039]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0040]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0041]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0042]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0043]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种开关管故障处理装置，其特征在于，包括: 驱动模块，用于驱动开关管； 监测模块，用于监测所述开关管的工作电压和/或工作电流； 锁保护模块，所述锁保护模块与所述监测模块和所述驱动模块相连，所述锁保护模块用于根据所述开关管的工作电压和/或工作电流生成锁保护信号，其中，所述锁保护信号用于使所述驱动模块停止驱动所述开关管； 唤醒模块，所述唤醒模块与所述锁保护模块相连，用于控制所述锁保护模块唤醒所述开关管；以及 控制模块，所述控制模块与所述锁保护模块、所述驱动模块和所述唤醒模块相连，所述控制模块用于根据所述锁保护信号通过所述唤醒模块唤醒所述开关管。
2.如权利要求1所述的开关管故障处理装置，其特征在于，所述唤醒模块具体包括: 第一输入端，所述第一输入端与所述控制模块相连； 第一开关，所述第一开关的一端与电源相连，所述第一开关的另一端为所述唤醒模块的输出端并与所述锁保护模块相连； 第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一输入端相连，所述第一电阻的另一端与所述第一开关的控制端相连； 第二电阻，所述第二电阻的一端与所述电源相连，所述第二电阻的另一端与所述第一开关的控制端相连。
3.如权利要求2所述的开关管故障处理装置，其特征在于，所述锁保护模块具体包括: 第二输入端，所述第二输入端与所述监测模块相连； 第二开关，所述第二开关的一端与所述第一开关的另一端相连，所述第二开关的另一端与所述第二输入端相连，所述第二开关的控制端为所述锁保护模块的输出端； 第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二开关的一端相连，所述第三电阻的另一端与所述第二开关的控制端相连； 第三开关，所述第三开关的控制端与所述第二输入端相连，所述第三开关的一端与所述第二开关的控制端相连，所述第三开关的另一端接地；以及 第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二输入端相连，所述第四电阻的另一端接地。
4.如权利要求3所述的开关管故障处理装置，其特征在于，所述锁保护模块还包括: 第一电容，所述第一电容的一端与所述第二开关的一端相连，所述第一电容的另一端与所述第二开关的控制端相连； 第二电容，所述第二电容的一端与所述第二输入端相连，所述第二电容的另一端接地。
5.如权利要求2所述的开关管故障处理装置，其特征在于，所述唤醒模块还包括: 与所述第一开关反向并联的第一二极管。
6.如权利要求3所述的开关管故障处理装置，其特征在于，所述锁保护模块还包括: 与所述第二开关反向并联的第二二极管； 与所述第三开关反向并联的第三二极管。
7.如权利要求1所述的开关管故障处理装置，其特征在于，所述控制模块为单片机。
【文档编号】H02H3/06GK204230872SQ201420579543
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】刘宇, 王超 申请人:比亚迪股份有限公司