一种功率管保护电路的闪光器的制造方法
【专利摘要】一种功率管保护电路的闪光器，其包括电源单元、负载卤素灯和控制器，其中：该电源单元包括12V直流电源蓄电池，该负载卤素灯与所述控制器串联后接入该电源单元，以及该控制器包括功率管、取样单元和控制单元，所述控制器，其正极端连接所述负载卤素灯的一端，负极端连接所述电源单元，通过本发明控制器可远程监控功率管的漏源电流、电压控制功率管的导通与截止，从而克服了将温度检测单元和功率管做在同一个芯片上的工艺集成难度高，实现远程保护功率管，从而保证闪光器能够正常工作。
【专利说明】一种功率管保护电路的闪光器【技术领域】
[0001]本发明涉及电子领域，尤指一种功率管保护电路的闪光器。
【背景技术】
[0002]闪光器由控制器和功率管两部分组成，控制器限定功率管的漏源导通电流(例如二十安培)，在开启功率管漏源导通的瞬间，功率管的漏源电流会接近限流值，大电流会维持几百个微秒，因此功率管内部温度会迅速升高，特别是在负载短路情况下，这种情况尤为明显。当功率管内部温度超过其额定值时就会烧坏功率管，因此需要通过多种途径(如温度保护技术)来保护功率管不被烧坏。目前主要通过限定功率管的漏源电流和检测功率管的温度来保护功率管。
[0003]而，目前检测功率管的工作温度主要有以下两种方法:一种是把温度检测单元和功率管做在同一个芯片上；另一种是把温度传感器尽量接近功率管以探测功率管温度。由于第二种方法把温度传感器尽量接近功率管以探测功率管温度仅当功率管温升速度较缓时才有效，因此，当功率管温度迅速升高，芯片温度与封装温度不一致，甚至芯片导电沟道与芯片衬底温度不一致时，该办法不能对功率管进行保护。因此，第一种把温度检测单元和功率管做在同一个芯片上是目前较为常用的功率管温度检测方法。
[0004]但是，由于这种将温度检测单元和功率管做在同一个芯片上的工艺集成的难度高，且国内没有性能好的功率管(VDMOS)和平面工艺兼容的工艺线，只有选用性能差的功率管(LDMOS)的工艺线，这就降低了产品性能。
[0005]为了克服VDMOS功率管温度监控装置的工艺集成难度高，同时提高功率管保护电路的可靠性，提供一种可远程监控功率管的漏源电流和漏源电压控制功率管的导通与截止的功率管保护电路的闪光器。
【发明内容】
[0006]为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可监控功率管的漏源电流、电压控制功率管的导通与截止，从而保护闪光器能够正常工作的功率管保护电路的闪光器。
[0007]为实现上述目的，本发明之一种功率管保护电路的闪光器，其包括电源单元、负载卤素灯和控制器，其中:该电源单元包括12V直流电源蓄电池，该负载卤素灯与所述控制器串联后接入该电源单元，以及该控制器包括功率管、取样单元和控制单元，所述控制器，其正极端连接所述负载卤素灯的一端，负极端连接所述电源单元。
[0008]在本发明之优选方案中，所述功率管连接所述取样单元，并与所述控制单元并联，其中该功率管漏极与该电源单元负极相连，源极与所述取样单元相连。
[0009]在本发明之优选方案中，所述取样单元包括限流电阻和两串联电阻，其中:该限流电阻的一端与功率管相连，另一端与所述电源单元负极端连接；该两串联电阻包括第一电阻及其串联的第二电阻，所述第一电阻与该功率管的源极相连，所述第二电阻与所述功率管的漏极相连，在该第一、第二电阻串联的中间接点处与所述控制单元连接。[0010]在本发明之优选方案中，所述控制单元连接所述负载卤素灯，也与所述功率管的栅极相连。
[0011]在本发明之优选方案中，所述控制单元包括安全检验单元、振荡信号单元和信号驱动单元。
[0012]在本发明之优选方案中，所述控制单元，进一步包括稳压基准单元，所述稳压基准单元连接所述负载卤素灯并与所述安全检测单元、所述振荡信号单元和所述信号驱动单元连接。
[0013]在本发明之优选方案中，所述安全检验单元一端连接所述限流电阻，另一端连接该振荡信号单元。
[0014]在本发明之优选方案中，所述安全检验单元至少包括一个电压比较器，该电压比较器输出端与该振荡信号单元，也与所述信号驱动单元连接，而负输入端与所述该第一、第二电阻串联的中间接点处连接，正输入端与所述功率管相连。
[0015]在本发明之优选方案中，所述振荡信号单元决定闪烁频率、产生时钟信号功能，并处理来自所述安全检验单元的信号输出，该振荡信号单元包括第一触发器、第二触发器和第三触发器。
[0016]在本发明之优选方案中，所述第一触发器、第二触发器和第三触发器为相互串联，其中:该第一触发器、第二触发器和第三触发器的(C)端口均与时钟脉冲信号相连，该第一触发器的(D)端与所述电压比较器的输出端相连，该第一触发器的(Q)端与所述第二触发器的(D)端相连，该第二触发器的(Q)端与第三触发器的(D)端相连，且该第二触发器和第三触发器的(Q)端均与所述信号驱动单元相连接。
[0017]在本发明之优选方案中，所述信号驱动单元输出端与所述功率管的栅极相连。
[0018]本发明与现有技术相比，其有益效果是:
[0019]本发明通过远程监控功率管的漏源电流、电压控制功率管的导通与截止，从而克服了温度检测方法中的功率管和温度检测模块必须在同一个芯片和同一个位置的局限，实现远程保护功率管，从而保证闪光器能够正常工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明之优选方案的电路流程方块示意图。
[0021]图2是本发明之另一优选方案的电路流程方块示意图。
[0022]图3是本发明之优选方案的电路示意图。
[0023]图4是图3中控制器中的功率管与控制单元连通的示意图。
[0024]图5是图3中控制器中的两串联电阻与控制单元连通的电路图。
[0025]图6是图4中功率管安全电压时间曲线图。
[0026]图7是图4中功率管负载50瓦的电压时间曲线图。
[0027]图8是图4中功率管短路状态的电压时间曲线图。
[0028]图9是图4中功率管过载状态的电压时间曲线图。
【具体实施方式】
[0029]为详细说明本发明之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。
[0030]请参阅图1所示，并结合参阅图2至5所示，本发明提供一种功率管保护电路的闪光器，其包括电源单元10、负载卤素灯20和控制器30，其中:
[0031]该电源单元10，包括蓄电池(未图示)，采用12V直流电源；
[0032]请再结合参阅图3所示，该负载卤素灯20为50瓦负载，与所述控制器30串联后接入该电源单元10 ；
[0033]请继续参阅图1，并结合参阅图4所示，该控制器30的正极端连接所述负载卤素灯20的一端，负极端连接所述电源单元10，所述控制器30包括功率管31、取样单元32和控制单元33，其中:
[0034]请参阅图1所示，该功率管31连接所述取样单元32，并与所述控制单元33并联；在本优选方案中，该功率管31是所述卤素灯20的可控制开关，其漏极与该电源单元10的负极相连，源极与所述取样单元32相连；
[0035]请再参阅图1，并结合参阅图5所示，所述取样单元32可对电流电压进行识别取样，该取样单元32包括限流电阻321和两串联电阻322，其中:该限流电阻321的一端与功率管31相连，另一端与所述电源单元10负极端连接，从而起到限制和检测通过该功率管31电流的作用；该两串联电阻322包括第一电阻3221及其串联的第二电阻3222，所述第一电阻3221与该功率管31的源极相连，所述第二电阻3222与所述功率管31的漏极相连，藉此检测所述功率管工作时的安全电压值和取样电压值，在第一、第二电阻3221、3222串联的中间接点处与所述控制单元33连接，藉此取样出的被检测的该功率管31工作时的电压值输送至所述控制单元33 ；
[0036]请再参阅图1及图5所示，该控制单元33连接所述负载卤素灯20时也与所述功率管31的栅极相连，所述控制单元33之第一优选方案，包括:安全检验单元332、振荡信号单元333和信号驱动单元334，其中:
[0037]所述安全检验单元332包括电压比较器3321，该电压比较器3321用以检测所述功率管31正常工作时的安全电流与电压值，从而保证不出现过载损坏，在本优选方案中，该安全检验单元332 —端连接所述限流电阻321，另一端连接该振荡信号单元333，该限流电阻312可为所述安全检验单元332提供通过所述功率管31正常工作时的安全电流电压值，同样，该安全检验单元332在两串联电阻322的作用下，使得送至该安全检验单元332的㈠反向输入端与⑴同相输入端所连接的基准电压进行比较，其比较结果送至振荡信号单元333数据输入端，例如:当负载送至该安全检验单元332中的电压比较器3321的(-)反向输入端与(+)同相输入端所接的基准电压进行比较，其比较结果送至所述振荡信号单元333的第一触发器3331的(D)数据输入端，当负载卤素灯20负载为200瓦时，该功率管31在导通限流的状态下，向所述安全检验单元332传递信号，其安全检验单元332会实时检测该功率管31的漏、源电压，如果某一时刻该功率管31的漏、源端电压超过了存储在该所述功率管31内部安全电压时，所述安全检验单元332会在同一时刻控制所述功率管31的栅极让其截止，从而保护该功率管31。
[0038]请继续参阅图1及图5所示,所述振荡信号单元333具有决定闪烁频率、产生时钟信号的功能，同时处理来自所述安全检验单元332的信号输出，该振荡信号单元333包括第一触发器3331、第二触发器3332和第三触发器3333，在本优选方案中，所述第一触发器3331、第二触发器3332和第三触发器3333为相互串联，且该三触发器的(C)端口均与时钟脉冲信号相连，其中:所述第一触发器3331的(D)端与所述电压比较器3321的输出端相连，所述第一触发器3331的(Q)端与所述第二触发器3332的(D)端相连，所述第二触发器3332的(Q)端与第三触发器3333的(D)端相连，且所述第二触发器3332和第三触发器3333的(Q)端均与所述信号驱动单元334相连接；本优选方案中，所述电压比较器3321输出端与振荡信号单元332连接，也与332与所述信号驱动单元334连接，所述电压比较器3321的负输入端与所述该第一、第二电阻3221、3222串联的中间接点处连接，该电压比较器3321的正输入端与所述功率管31相连；
[0039]所述信号驱动单元334的输出端与所述功率管31的栅极相连，其中:该功率管31安全电压是随工作时的时间、温度、负载异常发生改变，如短路等变化而发生改变。实际上，该信号驱动单元334接收所述振荡信号单元333信号，其振荡信号单元333接收所述安全检验单元332信号，并通过各功能产生的信号最终传递到所述功率管31得到应有控制；
[0040]综上可知，藉由所述安全检验单元332中的电压比较器3321实时采集所述功率管31的实际电压，并将该功率管31中的实际电压与安全电压相比较，将比较所得信号输出至所述振荡信号单元333和所述信号驱动单元334，经所述振荡信号单元333和所述信号驱动单元334运算后，利用其获得的运算结果来控制所述功率管31的导通/关闭，保护该功率管31。
[0041]请再参阅图2，其中展现了该控制单元33的第二优选方案，作为本优选方案，该控制单元33进一步包括稳压基准单元331，该稳压基准单元331可为所述安检控制单元332提供稳定工作电压及参考电压，所述稳压基准单元331连接所述负载卤素灯20并与所述安全检测单元332、所述振荡信号单元333和所述信号驱动单元334连接，因其为了让电源供给更稳定，只是在所述控制单元33中相对的前端增设的具有稳定性能的基准电源，其它电性原理及电路接入状态与前述第一优选方案基本相同，为节省文字篇幅，也便于阅读快捷，恕不再作重复赘述。
[0042]作为本发明的优选方案，本发明的所述振荡信号单元333至少包括一个触发器，为了保证运算结果更加准确，所述振荡信号单元333最好是三个触发器。
[0043]作为本发明的优选方案，本发明的所述安全检验单元332可以包括二个及其以上的电压比较器3321。
[0044]综上该功率管保护电路的闪光器，经实验:其功率管在各种电源电压下的最大导通时间曲线，简称功率管的安全电压时间曲线，如图6中功率管V-t曲线；在轻负载条件下，请参阅图7所示，是该功率管的漏源两端的电压随时间变化的曲线图，该曲线一直在功率管的安全电压时间曲线的下方，所以控制器控制功率管一直导通；在短路条件下，请参阅图8，该功率管的漏源两端的电压随时间变化的曲线图，在tl时刻功率管的漏源两端的电压Ul超过了功率管的安全电压，所以控制器在tl时刻控制功率管截止；请参阅图9，是在负载过载的条件下的该功率管的漏源两端的电压随时间变化的曲线图，在t2时刻功率管的漏源两端的电压U2超过了功率管的安全电压，所以控制器在t2时刻控制功率管截止；
[0045]藉由上述在实验过程中的各种状态下的功率管V-t曲线示意图可知:当负载为50瓦的卤素灯时，在功率管导通过程中，卤素灯的灯丝电阻随着灯丝的加热而逐渐增大，因此灯丝的电压也逐渐增大，而功率管上的漏源电压随着灯丝的加热逐渐减小，如图7曲线2所示，由于该功率管的漏源电压在安全电压时间曲线的下方，所以在规定的时间内控制器一直控制功率管的栅极为高电平，让功率管导通；再如如图7，当负载为短路时，功率管的漏源电压在tl时刻就超过了安全电压时间曲线U1，所以控制器在tl时刻输出一个低电平到功率管的栅极，即关断功率管；又如图9中，当负载为200瓦的卤素灯时，功率管的漏源电压在t2时刻就超过了安全电压时间曲线U2，所以控制器在t2时刻输出一个低电平到功率管的栅极，即关断功率管。
[0046]综上所述，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。
【权利要求】
1.一种功率管保护电路的闪光器，其包括电源单元、负载卤素灯和控制器，其特征在于:该电源单元包括12V直流电源蓄电池，该负载卤素灯与所述控制器串联后接入该电源单元，以及该控制器包括功率管、取样单元和控制单元，所述控制器，其正极端连接所述负载卤素灯的一端，负极端连接所述电源单元。
2.如权利要求1所述的功率管保护电路的闪光器，其特征在于:所述功率管连接所述取样单元，并与所述控制单元并联，其中该功率管漏极与该电源单元负极相连，源极与所述取样单元相连。
3.如权利要求1所述的功率管保护电路的闪光器，其特征在于:所述取样单元包括限流电阻和两串联电阻，其中:该限流电阻的一端与功率管相连，另一端与所述电源单元负极端连接；该两串联电阻包括第一电阻及其串联的第二电阻，所述第一电阻与该功率管的源极相连，所述第二电阻与所述功率管的漏极相连，在该第一、第二电阻串联的中间接点处与所述控制单元连接。
4.如权利要求1所述的功率管保护电路的闪光器，其特征在于:所述控制单元连接所述负载卤素灯，该控制单元也与所述功率管的栅极相连。
5.如权利要求4所述的功率管保护电路的闪光器，其特征在于:所述控制单元，包括安全检验单元、振荡信号单元和信号驱动单元。
6.如权利要求4所述的功率管保护电路的闪光器，其特征在于:所述控制单元进一步包括稳压基准单元，所述稳压基准单元连接所述负载齒素灯并与所述安全检测单元、所述振荡信号单元和所述信号驱动单元连接。
7.如权利要求5或6所述的功率管保护电路的闪光器，其特征在于:所述安全检验单元一端连接所述限流电阻，另一端连接该振荡信号单元。
8.如权利要求5或6所述的功率管保护电路的闪光器，其特征在于:所述安全检验单元至少包括一个电压比较器，该电压比较器输出端与该振荡信号单元、该信号驱动单元连接，而负输入端与所述第一、第二电阻串联的中间接点处连接，正输入端与所述功率管相连。
9.如权利要求5所述的功率管保护电路的闪光器，其特征在于:所述振荡信号单元决定闪烁频率、产生时钟信号功能，并处理来自所述安全检验单元的信号输出，该振荡信号单元包括第一触发器、第二触发器和第三触发器。
10.如权利要求6所述的功率管保护电路的闪光器，其特征在于:所述振荡信号单元决定闪烁频率、产生时钟信号功能，并处理来自所述安全检验单元的信号输出，该振荡信号单元包括第一触发器、第二触发器和第三触发器。
11.如权利要求9或10所述的功率管保护电路的闪光器，其特征在于:所述第一触发器、第二触发器和第三触发器为相互串联，其中:该第一触发器、第二触发器和第三触发器的(C)端口均与时钟脉冲信号相连，该第一触发器的(D)端与所述电压比较器的输出端相连，该第一触发器的(Q)端与所述第二触发器的(D)端相连，该第二触发器的(Q)端与第三触发器的(D)端相连，且该第二触发器和第三触发器的(Q)端均与所述信号驱动单元相连接。
12.如权利要求5或6所述的功率管保护电路的闪光器，其特征在于:所述信号驱动单元输出端与所述功率管的栅极相连。
【文档编号】H05B37/02GK103491666SQ201210555414
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年12月19日 优先权日:2012年12月19日
【发明者】万锦嵩, 付志平, 王强 申请人:深圳市安派电子有限公司