本发明涉及一种电子电路的技术领域以电力电子领域，特别是一种并联mos管均流及短路保护电路。
背景技术：
mos管是金属氧化物半导体场效应管(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor)。随着电子电力技术的发展，功率mosfet以其高频性能好、开关损耗小、输入阻抗高、驱动功率小、驱动电路简单等，得到了越来越广泛的应用。在低压大功率的许多应用场合，如电动三轮车、小型电动叉车等，为了满足电流的要求，无一例外的是采用mos管并联的方法。但mos管并联使用时，均流问题一直没有得到有效的解决，这样就可能因为电流不均使mos管损坏；同时，在mos管使用时，很少加入对mos管的短路保护功能，即使加入了mos管的保护电路，也会因为对保护状态的误判或者反应不及时对mos管起不到的很大的作用，从而导致多个并联的mos管直通、损坏，这样大大提高了研发的成本。
目前技术在mos管并联使用时，均流问题一直没有得到有效的解决，这样就可能因为电流不均使mos管损坏；同时，在mos管使用时，很少加入对mos管的短路保护功能，即使加入了mos管的保护电路，也会因为对保护状态的误判或者反应不及时对mos管起不到的很大的作用，从而导致多个并联的mos管直通、损坏，这样大大提高了研发的成本。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种并联mos管均流及短路保护电路，实现了每个mos管流过的电流和开关速度相等，能够迅速有效的检测到mos当前运行状态；电路搭建简单可靠，占用pcb板的面积较小。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种并联mos管均流及短路保护电路，包括开关量监测电路、模拟量监测电路、快速监测电路、mos管并联均流电路、驱动电路和主控电路；其中，开关量监测电路的一端与主控电路连接；开关量监测电路的另一端分别与主控电路和模拟量监测电路的一端连接；模拟量监测电路的另一端与快速监测电路连接；快速监测电路分别与主控电路和mos管并联均流电路的一端连接；mos管并联均流电路分别与驱动电路和外部母线电压连接。
在上述的一种并联mos管均流及短路保护电路，所述开关量监测电路包括比较器u1a、电阻r1、r15、r16和电容c1；其中，比较器u1a的负输入端分别与主控电路和模拟量监测电路连接；比较器u1a的正输入端分别与电阻r15和电阻r16的一端连接；电阻r16的另一端分别与比较器u1a的4号管脚和gnd连接；电阻r15的另一端分别与比较器u1a的8号管脚和15v电源连接；比较器u1a的输出端分别与主控电路、电阻r1和电容c1连接；电阻r1的另一端与3.3v电源连接；电容c1的另一端接地。
在上述的一种并联mos管均流及短路保护电路，所述模拟量监测电路包括运算放大器u2a、电阻r6、电阻r7和电容c4；其中，运算放大器u2a的负输入端分别与运算放大器u2a的输出端、主控电路和开关量监测电路连接；运算放大器u2a的正输入端分别与电容c4、电阻r6和电阻r7的一端连接；电阻r7的另一端与快速监测电路连接；电容c4与电阻r6并联后与运算放大器u2a的4号管脚连接，并接地；运算放大器u2a的8号管脚与15v电源连接。
在上述的一种并联mos管均流及短路保护电路，所述快速监测电路包括光电耦合器件u3、电容c7、电容c8、电容c9、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、稳压二极管z1、稳压二极管z2、二极管d1、二极管d2和三极管q4；其中，光电耦合器件u3的out端分别与主控电路和电容c9的一端连接；光电耦合器件u3的gnd端与电容c9的另一端连接，并接地；光电耦合器件u3的vcc端与5v电源连接；光电耦合器件u3的a端分别与电阻r12、电阻r13和电容c8连接；电阻r12的另一端与电源vcc连接；电阻r13的另一端分别与光电耦合器件u3的c端、电容c8的另一端和三极管q4的集电极连接；三极管q4的射极接地；三极管q4的基极分别与电阻r14、稳压二极管z2的阴极、电阻r11的一端连接；电阻r11的另一端与稳压二极管z1的阳极连接；稳压二极管z1的阴极分别与模拟量监测电路、电阻r9、二极管d2的阳极、电容c7、电阻r10的一端连接；电阻r9的另一端与mos管并联均流电路连接；二极管d2的阴极与二极管d1的阳极连接；二极管d1的阴极与mos管并联均流电路连接；电容c7、电阻r10并联后分别与mos管并联均流电路、稳压二极管z2的阳极、电阻r14的另一端和三极管q4的射极连接。
在上述的一种并联mos管均流及短路保护电路，所述mos管并联均流电路包括电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、mos管q1、mos管q2、mos管q3、电容c2、电容c3、电容c5和电容c6；其中，电阻r2的一端分别与驱动电路和快速监测电路连接；电阻r2的另一端分别与外部母线电压和快速监测电路连接；电阻r3的一端分别与驱动电路和快速监测电路连接；电阻r3的另一端分别与电容c2和mos管q1的门极连接；mos管q1的漏极分别与mos管q2的漏极、mos管q3的漏极、电阻r8和外部母线电压连接；mos管q1的源极分别与mos管q2的源极、mos管q3的源极、电容c2、电阻r2、电容c5、电容c6和快速监测电路连接；电阻r4的另一端分别与电容c3和mos管q2的门极连接；电阻r5的另一端分别与电容c5和mos管q3的门极连接；电阻r8与电容c6串联。
在上述的一种并联mos管均流及短路保护电路，所述开关量监测电路将模拟量监测电路输出的电压值u1与电阻r15，r16分压之后的电压值u进行比较，当u1大于u时，mos管短路，比较器u1a的输出端输出低电平至主控电路；当u1小于等于u时，比较器u1a的输出端输出高电平至主控电路。
在上述的一种并联mos管均流及短路保护电路，所述开关量监测电路中电阻r1为上拉电阻；电容c1为滤波电容；电阻r15和电阻r16设置有电压保护阈值。
在上述的一种并联mos管均流及短路保护电路，所述电容c4为吸收电容。
在上述的一种并联mos管均流及短路保护电路，所述二极管d1和二极管d2为超快速恢复二极管；光电耦合器u3为高速光电耦合器。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明采用了一种并联mos管均流及短路保护电路，实现每个mos管流过的电流和开关速度相等，且在mos管短路时，用三重保护的方式，能够快速有效的检测到mos当前运行状态，从而提高了mos管安全；
(2)本发明采用了mos管并联均流电路，实现每个mos管驱动电流和开关速度相等，同时实现了流过ds之间的电流相同。提高了mos并联使用时的均流特性和保护特性；
(3)本发明采用了快速监测电路，实现了对mos管短路时的快速保护，提高了保护的速度，使mos管在短时间内得到保护；
(4)本发明采用了快速监测电路，实现了对保护电压阈值的精确设置，提高了保护的精确度，同时方便根据自己的需要，设置保护阈值；
(5)本发明采用了模拟量监测电路，实现了对需要保护电压的实时监测，提高了保护的准确性，有效的防止误保护；
(6)本发明采用了开关量监测电路，实现了对mos保护的状态监测，同时可以设置不同电压比较值，提高了保护的等级；
(7)本发明采用了超快速恢复二极管d1，d2，以及高速光电耦合器u3，实现了对故障的ns级反应速度，提高了保护速度；
(8)本发明采用了无感电容c6，实现了对尖峰电压的吸收，提高了电路的可靠性。
附图说明
图1为本发明并联mos管均流及短路保护电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明提供一种并联mos管均流及短路保护电路，其可以在mos管并联的使用电路中，做到每个mos管流过的电流和开关速度相等，且在mos管短路时，用三重保护的方式，能够迅速有效的检测到mos当前运行状态，从而保护mos管，使mos管尽可能少的被损坏。此电路搭建简单可靠，占用pcb板的面积较小，尤其适合在对pcb大小要求较高同时对保护要求很高的场合使用。
如图1所示为并联mos管均流及短路保护电路示意图，由图可知，一种并联mos管均流及短路保护电路，包括开关量监测电路、模拟量监测电路、快速监测电路、mos管并联均流电路、驱动电路和主控电路；其中，开关量监测电路的一端与主控电路连接；开关量监测电路的另一端分别与主控电路和模拟量监测电路的一端连接；模拟量监测电路的另一端与快速监测电路连接；快速监测电路分别与主控电路和mos管并联均流电路的一端连接；mos管并联均流电路分别与驱动电路和外部母线电压连接。
其中，开关量监测电路包括比较器u1a、电阻r1、r15、r16和电容c1；其中，比较器u1a的负输入端分别与主控电路和模拟量监测电路连接；比较器u1a的正输入端分别与电阻r15和电阻r16的一端连接；电阻r16的另一端分别与比较器u1a的4号管脚和gnd连接；电阻r15的另一端分别与比较器u1a的8号管脚和15v电源连接；比较器u1a的输出端分别与主控电路、电阻r1和电容c1连接；电阻r1的另一端与3.3v电源连接；电容c1的另一端接地。
其中，开关量监测电路主要用于把模拟量监测电路输出的值u1与电阻r15，r16分压之后的电压值u作比较，输出保护信号状态。当u1大于u时，说明mos管短路，比较器1管脚输出低电平，送给主控电路，电路监测到低电平时，和其他几个信号量对比分析，对mos管并联均流电路进行保护。当u1小于等于u时，比较器1管脚输出高电平，说明电路正常工作，这就实现了第一重保护。其中电阻为r1为上拉电阻，由于比较器为开集电极电路，所以必须加上拉电阻，保证电路正常时，高电平的输出。电容c1为滤波电容，为了吸收毛刺，以免故障误报，电阻r15，r16主要作用是根据选择不同的阻值设置不同的电压保护阈值。
模拟量监测电路包括运算放大器u2a、电阻r6、电阻r7和电容c4；其中，运算放大器u2a的负输入端分别与运算放大器u2a的输出端、主控电路和开关量监测电路连接；运算放大器u2a的正输入端分别与电容c4、电阻r6和电阻r7的一端连接；电阻r7的另一端与快速监测电路连接；电容c4与电阻r6并联后与运算放大器u2a的4号管脚连接，并接地；运算放大器u2a的8号管脚与15v电源连接。
其中，模拟量监测电路主要用于实时监测快速监测电路中d2阳极处的电压。电阻r6，r7主要为了调节采集的电压值，需要根据保护的电压值，选择合理的电阻值。当电路工作时，保证运算放大器管脚1输出一个合理电压的值，一方面送给比较器u1a，一方面送给主控电路，主控电路根据比较分析，判断是否进行保护，这就实现了第二重保护。同时可是实时地监测所需保护的电压值，起到准确无误的保护作用。其中电容c4为吸收电容，为了消除采样点信号中存在的干扰信号。
而且，模拟量监测电路中运算放大器u2a要选择一种低噪声，具有非常低的输入失调电压，适用于高增益，高精度场合的放大器。电阻r6，r7要选择高精度的电阻。
快速监测电路包括光电耦合器件u3、电容c7、电容c8、电容c9、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、稳压二极管z1、稳压二极管z2、二极管d1、二极管d2和三极管q4；其中，光电耦合器件u3的out端分别与主控电路和电容c9的一端连接；光电耦合器件u3的gnd端与电容c9的另一端连接，并接地；光电耦合器件u3的vcc端与5v电源连接；光电耦合器件u3的a端分别与电阻r12、电阻r13和电容c8连接；电阻r12的另一端与电源vcc连接；电阻r13的另一端分别与光电耦合器件u3的c端、电容c8的另一端和三极管q4的集电极连接；三极管q4的射极接地；三极管q4的基极分别与电阻r14、稳压二极管z2的阴极、电阻r11的一端连接；电阻r11的另一端与稳压二极管z1的阳极连接；稳压二极管z1的阴极分别与模拟量监测电路、电阻r9、二极管d2的阳极、电容c7、电阻r10的一端连接；电阻r9的另一端与mos管并联均流电路连接；二极管d2的阴极与二极管d1的阳极连接；二极管d1的阴极与mos管并联均流电路连接；电容c7、电阻r10并联后分别与mos管并联均流电路、稳压二极管z2的阳极、电阻r14的另一端和三极管q4的射极连接。
其中，快速监测电路主要用于对短路进行快速监测及保护。当电路正常工作时，二极管d1，d2导通，信号从驱动电路通过电阻r9，二极管d1，d2流到mos管并联均流电路，二极管d2阳极处的电压被钳制到1-1.4v之间，此时三极管q4以及光电耦合器u3不动作，电耦合器u3管脚5输出高电平到主控电路；当电路发生故障时，d1的阴极处电压逐渐增大，直到d1，d2截止，信号从驱动电路通过电阻r9，稳压二极管z1，使三极管q4导通，此时光电耦合器u3也导通，且u3的管脚5输出低电平到主控电路。主控做出相应的反应，对电路进行保护。这就构成了第三重保护。其中二极管d2，d3的个数可以根据保护电压值进行调整，稳压二极管z1的稳压值也可以根据保护电压值进行调整。电容c7主要用于防止电路正常工作时误导通，电阻r10主要用于给电容c7放电。稳压二极管z2主要用于保证驱动信号电压的值，电阻r12主要是给光电耦合器u3提供导通电流，电容c8主要用于防止电路正常工作时误导通，电阻r13主要用于给电容c8放电。电容c9主要是对u3的5管脚输出进行滤波。电阻r14主要用于防止外界干扰，避免q4误导通。
所述的快速监测电路中，二极管d1，d2为超快速恢复二极管；稳压二极管z1，z2要选择合理稳压范围的管子；光电耦合器u3为高速光电耦合器。
mos管并联均流电路包括电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、mos管q1、mos管q2、mos管q3、电容c2、电容c3、电容c5和电容c6；其中，电阻r2的一端分别与驱动电路和快速监测电路连接；电阻r2的另一端分别与外部母线电压和快速监测电路连接；电阻r3的一端分别与驱动电路和快速监测电路连接；电阻r3的另一端分别与电容c2和mos管q1的门极连接；mos管q1的漏极分别与mos管q2的漏极、mos管q3的漏极、电阻r8和外部母线电压连接；mos管q1的源极分别与mos管q2的源极、mos管q3的源极、电容c2、电阻r2、电容c5、电容c6和快速监测电路连接；电阻r4的另一端分别与电容c3和mos管q2的门极连接；电阻r5的另一端分别与电容c5和mos管q3的门极连接；电阻r8与电容c6串联。
mos管并联均流电路主要用于mos在并联使用时均流以及保护。当电路工作时，驱动电路发出驱动信号，经过电阻r3，r4，r5控制mos管q1，q2，q3的开通和关断。电阻r3，r4，r5作用是为了提供驱动电流，同时可以减少走线阻抗对电路的影响，使每一路驱动信号上的阻抗接近完全相同，起到了同时开通和关断mos的作用，有利于均流；电容c2，c3，c5作用是匹配mos的寄生电容，使各自的寄生电容加上电容c2，c3，c5后容值接近完全相同，有利于使mos管的开通和关断点相同，使均流效果更好；电阻r2主要用于防止外界干扰，避免mos管q1，q2，q3误导通，对mos管起到了保护作用；电阻r8和c6主要用于吸收mos管漏极和源极之间的尖峰电压，避免由于尖峰过大而使mos损坏。
所述的mos管并联均流电路中，mos管要选择低rdson，且寄生电容相差无几的管子；电阻r8要选择适当的阻值，有利于尖峰吸收；电容c6要选择寄生电感小或者无电感的电容；电阻r3，r4，r5可以根据所需驱动能力大小，调节阻值；c2，c3，c5要选择容值和mos寄生电容数值以及数量级相等的电容。pcb布局时，mos管和电容c2，c3，c5，c6要尽量靠近。
当电路正常工作时，驱动电路输出驱动信号经过电阻r3，r4，r5先给电容c2，c3，c5充电，充到一定电压值时，开始控制mos管q1，q2，q3的开关，此时二极管d2阳极处的电压值很小，模拟量监测电路监测d2阳极处的电压值并发送给主控电路，开关量监测电路在通过比较模拟量监测电路输出的电压值，而产生一个相应的状态，送到主控电路，同时快速监测电路把光电耦合器u3的5管脚输出的信号给主控电路，起到了三重保护作用；
当电路出现短路故障时，d1的阴极处电压逐渐增大，直到d1，d2截止，信号从驱动电路通过电阻r9，稳压二极管z1，使三极管q4导通，此时光电耦合器u3也导通，且u3的out端输出低电平到主控电路；模拟量监测电路监测d2阳极处的故障电压值并发送给主控电路，开关量监测电路在通过比较模拟量监测电路输出的电压值，而产生一个相应的状态，送到主控电路；起到了保护的作用。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。