一种开关管保护电路的制作方法

本实用新型涉及脉冲功率电子技术、以及开关电源技术领域，尤其涉及一种开关管保护电路，特别适用于固态开关调制器电源与各种脉冲电源领域。

背景技术：

随着开关电源技术的不断更新与快速发展，以及大功率半导体器件的小型化与高频化、高可靠性化，高频高压开关电源已涉透到各行各业，而放电开关作为脉冲电源的关键组成部分，在高压固态调制器与高压固态脉冲电源领域得到了广泛应用，但由于半导体开关器件的耐压问题限制，其中高压固态开关组件，仍需要多个igbt、mofet等串联起来运用，这样一旦某个半导体开关器件驱动出现故障而其余半导体开关器件正常工作，则会导致该半导体器件过压击穿损坏，因此就需要对半导体开关器件进行保护，但由于器件导通阈值的不同往往会出现同样的电压加到半导体开关器件上，有的能够保护，而有的则不会起到保护作用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是实现一种简单有效的相对成本较低的保护电路，能够在某一电压下同时保护是非常重要的。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种开关管保护电路，电压取样电路的输入端连接开关管，输出端连接tl431比较器的输入端，所述tl431比较器的输出端连接光耦隔离电路，所述光耦隔离电路的电源端连接+5v电源，输出端作为过压故障输出。

所述电压取样电路：所述开关管的c极/d极电压输入障信号经过tvs管v1、tvs管v2、tvs管v3接到电阻r1的1脚，所述电阻r1的2脚接到电阻r2的2脚，所述电阻r2的2脚接到开关管的门极g，所述电阻r2的1脚接到开关管的e极/s极，所述电阻r2的1脚和2脚之间并联tvs管v4，所述开关管的c极/d极电压输入障信号经过电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6开关管的e极/s极，所述电阻r3并联有电容c1、电阻r4并联有电容c2、电阻r5并联有电容c3、电阻r6并联有电容c4，所述电阻r5和电阻r6连接处经电阻r7连接集成电路n1的其中一个输入端，所述集成电路n1的两个输入端间并联电容c5，所述集成电路n1的另一个输入端接到开关管的e极/s极。

所述集成电路n1为tl431比较器。

所述集成电路n1输出端接到隔离光耦e1的3脚，所述隔离光耦e1的1脚接到电阻r8的1脚，所述电阻r8的2脚作接到+5v_a，所述隔离光耦e1的6脚作为电源端，所述隔离光耦e1的4脚接到gnd，隔离光耦e1的6脚和隔离光耦e1的4脚之间并联电容c6和c7。

所述隔离光耦e1的5脚接到电阻r9的1脚，所述电阻r9的2脚接到电阻r10的1脚，所述电阻r10的2脚接到gnd，所述电阻r10两端并联电容c8，所述电阻r10的1脚过压故障输出。

本实用新型电路能够精确的将过压故障信号转换成稳定存在的高电平信号，方便主控mcu电路对故障进行检测控制，简单有效的实现了开关管过压保护。同时通过瞬态取样保护电路达到保护开关管的目的。

附图说明

下面对本实用新型说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：

图1为开关管过压保护电路电路图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

开关管过压保护电路主要由电压取样电路、tl431比较器电路与光耦隔离电路、瞬态取样保护电路组成，具体如图1所示，开关管c极/d极电压输入障信号经过tvs管v1、v2、v3接到电阻r1的1脚，电阻r1的2脚接到电阻r2的2脚，电阻r2的2脚接到开关管的门极g，电阻r2的1脚接到开关管的e极/s极，电阻r2的1脚和2脚之间并联tvs管v4，开关管c极/d极电压输入障信号经过电阻r3的1脚接到电阻r4的2脚，电阻r4的1脚接到电阻r5的2脚，电阻r5的1脚接到电阻r6的2脚，电阻r6的1脚接到开关管的e极/s极，电容c1并联到电阻r3，电容c2并联到电阻r4，电容c3并联到电阻r5，电容c4并联到电阻r6，电阻r6的2脚接到电阻r7的2脚，电阻r7的1脚接到集成电路n1的1脚。

集成电路n1的1脚和2脚之间并联电容c5，集成电路n1的2脚接到开关管的e极/s极，集成电路n1的3脚接到隔离光耦e1的3脚，隔离光耦e1的1脚接到电阻r8的1脚，电阻r8的2脚接到+5v_a，隔离光耦e1的6脚接到+5v电源，隔离光耦e1的4脚接到gnd，隔离光耦e1的6脚和隔离光耦e1的4脚之间并联电容c6和c7，隔离光耦e1的5脚接到电阻r9的1脚，电阻r9的2脚接到电阻r10的1脚，电阻r10的2脚接到gnd，电阻r10两端并联电容c8，电阻r10的1脚过压故障输出。从而完成开关管过压故障保护功能，进而通过主控mcu实现过压故障连锁保护的目的。

开关管过压保护电路利用电阻分压电路对加到半导体开关器件的电压进行取样，通过由tl431组成的比较器电路，ref极电压低于2.5v时，tl431处于截止状态，隔离光偶截止，而当ref极电压达到2.5v基准电压时，tl431导通同时使得隔离光耦导通，进而达到故障同步保护作用，另外，光耦导通后将故障信号送到主控mcu，主控mcu快速停止高压充电，并控制泄能回路工作，将储能泄放掉以实现半导体开关器件的过压保护。同时通过tvs管检测半导体开关器件的瞬时电压，一旦电压过高tvs管导通，使得开关管门极电压升高，导通开关管，从而达到保护开关管的目的。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种开关管保护电路，其特征在于：电压取样电路的输入端连接开关管，输出端连接tl431比较器的输入端，所述tl431比较器的输出端连接光耦隔离电路，所述光耦隔离电路的电源端连接+5v电源，输出端作为过压故障输出。

2.根据权利要求1所述的开关管保护电路，其特征在于：所述电压取样电路：所述开关管的c极/d极电压输入障信号经过tvs管v1、tvs管v2、tvs管v3接到电阻r1的1脚，所述电阻r1的2脚接到电阻r2的2脚，所述电阻r2的2脚接到开关管的门极g，所述电阻r2的1脚接到开关管的e极/s极，所述电阻r2的1脚和2脚之间并联tvs管v4，所述开关管的c极/d极电压输入障信号经过电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6开关管的e极/s极，所述电阻r3并联有电容c1、电阻r4并联有电容c2、电阻r5并联有电容c3、电阻r6并联有电容c4，所述电阻r5和电阻r6连接处经电阻r7连接集成电路n1的其中一个输入端，所述集成电路n1的两个输入端间并联电容c5，所述集成电路n1的另一个输入端接到开关管的e极/s极。

3.根据权利要求2所述的开关管保护电路，其特征在于：所述集成电路n1为tl431比较器。

4.根据权利要求2或3所述的开关管保护电路，其特征在于：所述集成电路n1输出端接到隔离光耦e1的3脚，所述隔离光耦e1的1脚接到电阻r8的1脚，所述电阻r8的2脚作接到+5v_a，所述隔离光耦e1的6脚作为电源端，所述隔离光耦e1的4脚接到gnd，隔离光耦e1的6脚和隔离光耦e1的4脚之间并联电容c6和c7。

5.根据权利要求4所述的开关管保护电路，其特征在于：所述隔离光耦e1的5脚接到电阻r9的1脚，所述电阻r9的2脚接到电阻r10的1脚，所述电阻r10的2脚接到gnd，所述电阻r10两端并联电容c8，所述电阻r10的1脚过压故障输出。

技术总结
本实用新型揭示了一种开关管保护电路，电压取样电路的输入端连接开关管，输出端连接TL431比较器的输入端，所述TL431比较器的输出端连接光耦隔离电路，所述光耦隔离电路的电源端连接+5V电源，输出端作为过压故障输出。本实用新型电路能够精确的将过压故障信号转换成稳定存在的高电平信号，方便主控MCU电路对故障进行检测控制，简单有效的实现了开关管过压保护。同时通过瞬态取样保护电路达到保护开关管的目的。

技术研发人员：杜文韬;崔勇;陈怀技;张辉;李华清;吴军军;李娟
受保护的技术使用者：芜湖国睿兆伏电子有限公司
技术研发日：2020.07.03
技术公布日：2021.06.25