Sicmosfet过流短路检测电路及检测保护系统的制作方法_4

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述驱动电路单元12,在接收到所述过流短路保护输出单元13 输出的故障触发信号为低电平时,停止输出PWM驱动信号至所述驱动电路单元12。
[0119] 所述驱动电路单元12,与所述SICM0SFET过流短路检测电路15相连,用于接收所 述控制器11输出的PWM驱动信号,驱动待检测SICM0S阳T。
[0120] SICM0SFET过流短路检测电路15,与过流短路保护输出单元13相连,用于对所述 驱动电路单元12中的待检测SICM0SFET进行过流短路检测并将故障触发信号输出至所述 过流短路保护输出单元13。
[0121] SICM0SFET过流短路检测电路15的具体结构及对所述驱动电路单元12中的待检 测SICM0SFET进行过流短路检测并将过流短路检测结果输出至所述过流短路保护输出单 元13的过程请参见实施例一至实施例四示出的SICM0SFET过流短路检测电路15,在此不再 寶述。
[0122] 所述过流短路保护输出单元13,与所述驱动电路单元12相连,根据所述故障触发 信号对所述驱动电路单元12中的SICM0SFET进行过流短路保护。
[0123] 所述电源转换电路14用于将所述SICM0SFET过流短路检测电路15所使用的第一 驱动隔离电源正压+VCC1转换为第二驱动隔离电源正压+VCC2,并为所述SICM0SFET过流短 路检测保护系统供电。
[0124] 在本实施例中,驱动电路单元12的电气原理示意图请参见图15,驱动电路单元12 包括:驱动隔离光禪U1、第十六电阻R16、第四Ξ极管Q4、第五Ξ极管Q5、第十屯电阻R17、第 十八电阻R18、第六二极管D6、第屯二极管D7、第八二极管D8、第一电容C1、第十九电阻R19、 待检测SiCM0S阳TTd、第一驱动隔离电源正压+VCC1和驱动隔离电源负压-VEE。
[0125] 所述驱动隔离光禪U1的第一输入端与所述控制器11相连,所述驱动隔离光禪U1的 第二输入端接地,所述驱动隔离光禪U1的第一输出端与所述驱动隔离电源正压相连,所述 驱动隔离光禪U1的第二输出端分别与所述SICM0SFET过流短路检测电路15和所述第十六 电阻R16相连,所述驱动隔离光禪U1的第Ξ输出端与所述驱动隔离电源负压-Vffi相连。
[0126] 所述第十六电阻R16的第二端分别与所述第四Ξ极管Q4的基极、所述第五Ξ极管 Q5的基极和所述过流短路保护输出单元13相连。
[0127] 所述第四Ξ极管Q4的集电极与所述第一驱动隔离电源正压+VCC1相连,所述第四 Ξ极管Q4的发射极分别与所述第五Ξ极管Q5的发射极和所述第十屯电阻R17的第一端相 连,第五Ξ极管Q5的集电极与所述驱动隔离电源负压-Vffi相连。
[0128] 所述第十屯电阻R17的第一端与所述第六二极管D6的阴极相连,所述第六二极管 D6的阳极与所述第十八电阻R18的第一端相连,所述第十八电阻R18的第二端与所述第十屯 电阻R17的第二端相连。
[0129] 所述第十屯电阻R17的第二端分别与所述第屯二极管D7的阳极、所述第八二极管 D8的阴极、所述第十九电阻R19的第一端和所述待检测SICM0SFET的栅极相连。
[0130] 所述第屯二极管D7的阴极与所述第一驱动隔离电源+VCC1正压相连,所述第八二 极管D8的阳极与所述驱动隔离电源负压-VEE相连,所述第十九电阻R19的第二端接地,所述 第一电容C1与所述第十九电阻R19并联,所述待检测SICM0SFET的漏极与所述SICM0SFET 过流短路检测电路15相连,所述待检测SICM0SFET的源极接地。
[0131] 在本实施例中,过流短路保护输出单元13的电气原理示意图请参见图16,过流短 路保护输出单元13包括:第九二极管D9、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第十一电阻 Rll、第十二电阻R12、第十Ξ电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第二Ξ极管Q2、第Ξ Ξ极管Q3、DQ触发器U2、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第一隔离光禪U3、第二隔离光 禪114、第二十屯电阻1?27、第二十八电阻1?28和第^^^一电阻R31。
[0132] 所述第九二极管D9的阳极与所述SICM0SFET过流短路检测电路15相连,所述第九 二极管D9的阴极与所述第二十电阻R20的第一端相连,所述第二十电阻R20的第二端分别与 所述第二十一电阻R21的第一端和所述DQ触发器U2的化K引脚相连,所述第二十一电阻R21 的第二端接地。
[0133] 所述DQ触发器U2的D引脚与第二驱动隔离电源正压+VCC2相连,所述DQ触发器U2的 7^引脚与所述第Ξ十一电阻R31的第一端相连,所述第Ξ十一电阻R31的第二端与所述第 二驱动隔离电源正压+VCC2相连,所述DQ触发器U2的資引脚与所述第一隔离光禪U3的第一 输入端相连,所述第一隔离光禪U3的第二输入端与所述第二十五电阻R25的第一端相连,所 述第二十五电阻R25的第二端与所述第二驱动隔离电源正压+VCC2相连。
[0134] 所述第一隔离光禪U3的第一输出端分别与所述第二十六电阻R26的第一端和所述 控制器11相连,所述第一隔离光禪U3的第二输出端接地,所述第二十六电阻R26的第二端与 第Ξ驱动隔离电源正压+VCC3相连,所述DQ触发器U2的迂1引脚分别与所述第二十屯电阻 R27的第一端和所述第二隔离光禪U4的第一输出端相连,所述第二十屯电阻R27的第二端与 所述第二驱动隔离电源正压+VCC2相连,所述第二隔离光禪U4的第二输出端接地,所述第二 隔离光禪U4的第二输入端与所述第二十八电阻R28的第一端相连,所述第二十八电阻R28的 第二端与所述控制器11相连,所述第二隔离光禪U4的第一输入端接地。
[0135] 所述第ΞΞ极管Q3的集电极与所述驱动电路单元12相连,所述第ΞΞ极管Q3的基 极与所述第十五电阻R15的第一端相连,所述第ΞΞ极管Q3的发射极接地,所述第十五电阻 R15的第二端分别与所述第十四电阻R14的第一端和所述第二Ξ极管Q2的发射极相连,所述 第十四电阻R14的第二端接地,所述第二Ξ极管Q2的集电极与所述第十二电阻R12的第一端 相连,所述第十二电阻R12的第二端与所述第一驱动隔离电源正压+VCC1相连,所述第二Ξ 极管Q2的基极分别与所述第十一电阻R11的第一端和所述第十Ξ电阻R13的第一端相连,所 述第十一电阻R11的第二端与所述DQ触发器U2的Q引脚相连,所述第十Ξ电阻R13的第二端 接地。
[0136] 其中,图14中的B箭头代表图16中的B输出点至图15的B输入点。
[0137] 在本实施例中,电源转换电路14的电气原理示意图请参见图17,电源转换电路14 包括:第二十二电阻R22、第二十Ξ电阻R23、第二十四电阻R24、第二电容C2和可控精密稳压 源呪。
[0138] 所述第二十二电阻R22的第一端与所述第一驱动隔离电源正压+VCC1相连,所述第 二十二电阻R22的第二端与所述可控精密稳压源U5的阴极相连,所述可控精密稳压源U5的 阳极接地,所述可控精密稳压源U5的阴极与所述第二十Ξ电阻R23的第一端相连,所述第二 十Ξ电阻R23的第二端分别与所述可控精密稳压源U5的参考极和所述第二十四电阻R24的 第一端相连,所述第二十四电阻R24的第二端接地,所述第二电容C2的第一端与所述第二十 Ξ电阻R23的第一端相连并输出所述第二驱动隔离电源正压+VCC2,所述第二电容C2的第二 端接地。
[0139] 在本实施例中,对SICMOSFET过流短路检测保护系统的工作过程进行说明。具体 如下:
[0140] 正常情况下,控制器11给DQ触发器U2的输入ClearI吨utsignaK即清零和复位 信号化高电平变为低电平时,DQ触发器U2的瓦^引脚与扫万引脚由漏=1,变 为'庙^ = 1,扫万=1,完成清零预设步骤(DQ触发器U2逻辑见图18)。此时DQ触发器U2的Q弓I脚输出为低电平,第二Ξ极管Q2,第ΞΞ极管Q3都截止,B点电压不受第ΞΞ极管Q3的影响, 驱动电路单元12正常工作,ρ引脚输出为高电平,第一隔离光禪U3的Lm)灯截止,Trip OU化utsignal(即故障触发信号)信号输出给控制器11为高电平。DQ触发器U2的化K引脚监 控C点电平,无过流或者短路情况下,C点电平为低电平,DQ触发器U2不动作,当SICMOSFET 过流短路检测电路检测到过流或者短路而使得C点输出高电平时,C点高电平经过第九二极 管D9,第二十电阻R20,第二十一电阻R21分压处理触发控制端CLK,控制端CLK迅速捕捉电平 上升沿后,使得Q引脚输出由低电平变为高电平,第二Ξ极管Q2,第ΞΞ极管Q3导通,B点被 迅速拉至GND1,运样使得驱动电路单元12的第四Ξ极管Q4截止,待检测SicM0S阳TTd的驱 动信号被切断。同时引脚邑输出由高电平变为低电平,TripOU化utsignal由高电平变为 低电平作用于控制器11,控制器11把Pmi驱动信号关断,避免驱动电路单元12第十六电阻 R16过长时间承受过大功耗而损坏。
[0141] 主要时序工作机理如下(如图19):
[0142] 在to时刻,控制器11控制ClearI吨utsignal信号由高电平变为低电平,完成DQ 触发器U2的清零及复位,过流短路保护输出单元13电路输出给控制器11的信号Trip OU化utsignal信号维持在高电平。在tl时刻,控制器11发出待检测SicMOSFETTd的PWM驱 动信号,信号经过驱动隔离光禪U1的延时后在t2时刻驱动电路单元12电路A点与B点电压 VA,VB由低电平变成高电平,驱动待检测SicMOSFETTd开始开通。在t3时刻,待检测Sic M0S阳TTd开通完毕,SICMOSFET过流短路检测电路开始检测,由于待检测SicMOSFETTd 本身的电流SicMOSFETCurrent还没达到预定的过流点,SICMOS阳Τ过流短路检测电路输 出C点电压为低电平。Atl=t3-t2为检测电路的前端消隐时间,在运个时间内,待检测Sic MOS阳TTd需要完成完全开通动作。
[014引在t4时刻,驱动电路单元12电路A点与B点电压VA,VB由于受P歷inputsi即曰1的 信号的影响由高电平变为低电平,SICMOSFET过流短路检测电路停止检测,此时待检测Sic MS0阳TTd开关关断,SicMOS阳T化rrent开始下降,在巧时刻,待检测SicMSCFETTd完全 关断。At2 =巧-t4为SICMOS阳T过流短路检测电路的后端消隐时间。
[0144] 在t6时刻,控制器11发出SicMOSFET的PWM驱动信号,信号经过驱动隔离光禪U1的 延时后在巧时刻驱动电路单元12电路A点与B点电压VA,VB由低电平变成高电平,驱动待检 测SicMOSFETTd开始开通。在巧时刻,待检测SicM0S阳TTd开通完毕,SICM0S阳T过流短 路检测电路开始检测。此时待检测SicMOSFETTd发生短路或者过流现象,其电流Sic MOSFETCurrent迅速上升,在巧时刻超过预先设定的最大允许阔值电流,SICMOSFET过流 短路检测电路触发过流短路保护输出单元13电路,C点电压VC由低电平变成高电平,导致DQ 触发器U2动作,使得驱动电路单元12B点电压VB被迅速拉至0,待检测SicMOSFETTd被关 断,其电流SicMOS阳ΤCurrent下降并在tlO时刻待检测SicMOSFETTd完全关断。在til时 亥Ij,过流短路保护输出单元13电路输出给控制器11的信号化ipOU化utsignal由高电平变 成低电平,由于电路影响,VC电压保持高电平状态。
[014引在ti2时刻,控制器11停止打出nm信号,经过驱动隔离光禪U1延时后在tl3时刻, 驱动电路单元12电路A点与B点电压VA,VB由于受PWMinputsignal的信号的影响由高电平 变为低电平,SICMOSFET过流短路检测电路停止检测,此时VC电压由高电平变成低电平,整 个保护周期结束。
[0146] 在tl4时刻,控制器11控制ClearInputsignal信号由低电平变成高电平,在tl5 时刻再由高电平变为低电平,完成DQ触发器U2的清零及复位,过流短路保护输出单元13电 路输出给控制器11的信号化ipOU化utsignal信号重新变成高电平,电路在tl6后正常工 作。
[0147] 需要说明的是,本实施例中的A点即上述实施例中的A点,C点即上述实施例中的C 点,D点即上述实施例中的D点。
[0148] 需要说明的是,本说明书
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