一种适用于固态功率控制器的功率管驱动控制电路的制作方法_2

文档序号:9648756阅读:来源:国知局
]1.开通关断电路由电阻1?2、1?3、1?4、1?5、1?6、1?10、1?13、三极管03组成;
[0031]2.缓开通电路由电容C1、C2、电阻R1和R5构成;
[0032]3.瞬态抑制电路由电容C3、三极管Q2、电阻R14、二极管D1、稳压管Z1共同构成;
[0033]4.驱动保护电路由两级保护组成,其中第一级保护电路在过流时根据I2t曲线完成保护动作。由电阻R8、电阻R11、三极管Q1组成;第二级保护电路在短路情况下立即跳闸保护,由电阻R9、R12、三极管Q4组成;
[0034]5.电流采样电路由采样传感器RS构成,连接于功率管电流回路,采样传感器采集功率管漏-源极的电流,RS可采用电压型或电流型传感器实现。
[0035]如图3所示,对本发明电路的原理进行展开说明,其中图3 (a)为开通过程,图3 (b)为关断过程,图中Is为功率管Ml的G极电流,V ss为功率管Ml的G-S极间电压,VDS为功率管Ml的D-S极间电压,IWd为负载电流。
[0036](1)正常开通过程:当VCC上电后,Control2与Control3都会保持为低电平状态,当开通的外部控制信号Controll (Controll为高电平信号)发出后,电流通过电阻R10与R13分压,Q3导通,Q1关闭。VCC电压通过电阻R2、R3、R4分压后流入R5,功率管Ml的G极完成充电,G极电压开始升高,Ml的D-S间电流逐渐建立,至Ml完全导通时,电流达到最大值。
[0037](2)正常关断过程:VCC上电后,当Controll发出关断指令(Controll为低电平),Q13断开。VCC电流通过电阻R6、R8对三极管Q1基极充电,Q1导通,VCC电流由电阻R2、Q1流入到GND回路,Q1的集电极电平被拉低,功率管Ml的G极充电回路被旁路,G极电压开始通过电阻R5、R3、Q1和R5、R4回路放电,Ml的D-S间电压下降,至M0S管Ml完全关闭。
[0038](3)缓开通过程:当驱动电开始加电,一部分电流流过电阻R5进入G-S回路,另一部分电流通过电容C2、C1、电阻R1流回功率管Ml源极,Ml的G极电压开始缓慢上升,当高于开启阈值电压逐渐进入米勒平台区,如图3所示,在该段时间完成功率管的缓开通过程,D-S间电流在该段区域逐渐上升至最大值后维持正常电流不变。
[0039](4)瞬态抑制过程:当功率电源上电建立时间先于控制侧上电建立时间时以及正常时序上电瞬间,一部分电流将会通过功率管Ml的D-S造成负载端不可控加电,此时通过电阻R1、电容C1、C2回路会有一部分电流流入瞬态抑制电路对电容C3进行充电,将三极管Q2导通并将功率管Ml的G极电压下拉迅速将Ml关断阻止D-S间电流的建立,从而避免了功率管Ml在上电瞬间的不可控导通现象。当控制电建立时三极管Q2关断,功率管进入正常控制阶段。
[0040](5)保护过程:当功率管Ml的D-S间流过的电流值超过安全设定的阈值范围后,通过电流采样电路采样后输出给控制电路,控制电路将根据控制规则将会给出两级驱动保护信号,驱动保护信号输出至Control2、Control3,当Control2为高电平时,电流流过电阻R11使得Q1导通,M0S管Ml的G极被拉低,电流从电阻R5、R3通过三极管Q1快速放电,从而完成关断保护动作;当Control3高电平时,电流流过电阻R12使得三极管Q4导通,M0S管Ml的G极被拉低,电流从电阻R5、R9通过三极管Q4完成电流泄放,从而完成立即关断保护动作,避免功率管Ml的损坏。
[0041]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。
【主权项】
1.一种适用于固态功率控制器的功率管驱动控制电路,其特征在于包括:开通关断电路、驱动保护电路、瞬态抑制电路、缓开通电路、电流采样电路、续流二极管D2和MOS管M1,其中: MOS管Ml:控制负载的加电或者断电,漏极端接功率电源的正端,源极端接负载的一端,负载的另一端接功率电源的负端; 续流二极管D2:并联在负载的两端,当MOS管Ml关断后,使得负载完成续流; 开通关断电路:接收外部的电平控制信号Control 1,并根据电平控制信号Control 1产生高电平或者低电平施加于M0S管Ml的栅极端,控制M0S管Ml的导通或者关断; 电流采样电路:串联于M0S管Ml的源极端和负载之间,实时采样获取流入负载的电流并反馈至外部; 驱动保护电路:当电流采样电路获取的采样电流值大于预先设定的电流阈值时,根据外部的驱动保护控制信号控制M0S管Ml关断; 缓开通电路:串接在M0S管Ml的漏极端和栅极端之间,通过改变漏极端和栅极端之间的电容使得由功率电源加载至M0S管Ml上的电流逐渐增大; 瞬态抑制电路:串接在M0S管Ml的源极端和栅极端之间,保护MOS管的栅极端并防止在M0S管Ml导通前将功率电压施加于负载上。2.根据权利要求1所述的一种适用于固态功率控制器的功率管驱动控制电路,其特征在于:所述的开通关断电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R10、电阻R13和三极管Q3,其中电阻R2的一端同时与电阻R6的一端以及驱动供电输入端VCC相连,电阻R2的另一端与电阻R3的一端相连,电阻R3的另一端同时与电阻R4的一端以及电阻R5的一端相连,电阻R5的另一端接M0S管Ml的栅极端,电阻R4的另一端接地端,电阻R6的另一端接三极管Q3的集电极,三极管Q3的基极同时与电阻R10的一端以及电阻R13的一端连接,电阻R10的另一端接外部的电平控制信号Controll,电阻R13的另一端同时与地端、三极管Q3的发射极以及负载的输入端相连。3.根据权利要求1所述的一种适用于固态功率控制器的功率管驱动控制电路,其特征在于:所述的缓开通电路包括电容C1、电容C2、电阻R1和电阻R5,电阻R5、电容C2、电容C1和电阻R1顺序串联在一起,电阻R5的另一端与M0S管Ml的栅极端相连,电阻R1的另一端与M0S管Ml的漏极端相连。4.根据权利要求1所述的一种适用于固态功率控制器的功率管驱动控制电路,其特征在于:所述的瞬态抑制电路包括电容C3、三极管Q2、电阻R5、电阻R14、二极管D1、稳压管Z1,电阻R5的一端同时与三极管Q2的集电极、电容C3的一端以及稳压管Z1的阴极端相连,电容C3的另一端同时与三极管Q2的基极、电阻R14的一端,二极管D1的阴极端相连,稳压管Z1的阳极端、二极管D1的阳极端、电阻R14的另一端、三极管Q2的发射极同时与负载的输入端相连。5.根据权利要求1所述的一种适用于固态功率控制器的功率管驱动控制电路,其特征在于:所述的驱动保护电路包括两级保护电路,其中第一级保护电路包括电阻R8、电阻R11和三极管Q1,第二级保护电路包括电阻R9、电阻R12和三极管Q4 ;三极管Q1的集电极通过电阻R2接驱动供电输入端VCC,同时三极管Q1的集电极还通过电阻R5接至M0S管Ml的栅极端,电阻R11的一端同时接三极管Q1的基极和电阻R8的一端,电阻R11的另一端接外部的驱动保护控制信号Control2,电阻R8的另一端接三极管Q3的集电极,三极管Q1的发射极接地端;三极管Q4的集电极接电阻R9的一端,R9的另一端依次通过串联的电阻R3和电阻R2接驱动供电输入端VCC,同时R9的另一端还通过电阻R5接至MOS管Ml的栅极端,电阻R12的一端接三极管Q4的基极,电阻R12的另一端接外部的驱动保护控制信号Control3,三极管Q4的发射极接地端。6.根据权利要求1所述的一种适用于固态功率控制器的固态功率控制器的功率管驱动控制电路,其特征在于:所述的电流采样电路为电压型或电流型传感器。
【专利摘要】一种适用于固态功率控制器的功率管驱动控制电路,包括开通关断电路、驱动保护电路、瞬态抑制电路、缓开通电路、电流采样电路、续流二极管D2和MOS管M1。本发明可以解决因上电顺序错误引起的MOS管M1误开关动作,以及解决现有固态功率控制器带容性负载能力差,对寄生参数依赖大、瞬态大电流无法正常启动等问题。
【IPC分类】H03K17/12, H03K17/08
【公开号】CN105406846
【申请号】CN201510917971
【发明人】李辉耀, 郭坤, 周新顺, 张柏林
【申请人】北京卫星制造厂
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月10日
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