控制電路中晶體管的短路保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電子電路領(lǐng)域，特別是關(guān)于對(duì)采用晶體管并聯(lián)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制電路的晶體管進(jìn)行短路保護(hù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大功率低壓電機(jī)控制器架構(gòu)中一般使用MOSFET多管并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)功率控制電路，在控制器工作中出現(xiàn)異常時(shí)，電源電容正極和負(fù)極通過(guò)MOSFET短路，而MOSFET內(nèi)阻很小，一般為幾毫歐，回路阻抗是PCB電路板走線及MOSFET內(nèi)阻之和。此時(shí)回路峰值電流會(huì)很高，瞬間超過(guò)MOSFET最高允許工作電流，即di/dt電流對(duì)時(shí)間的變化率會(huì)突然增大。此時(shí)不保護(hù)及時(shí)關(guān)斷MOSFET，MOSFET超出安全工作區(qū)域引起發(fā)熱，發(fā)熱溫度超過(guò)溝道溫度會(huì)導(dǎo)致MOSFET熱擊穿損壞。
[0003]目前大功率驅(qū)動(dòng)器使用MOSFET多管并聯(lián)方式做控制電路中，因工作電流大無(wú)法使用采樣電阻進(jìn)行電流檢測(cè)做MOSFET短路保護(hù)，一般采用霍爾電流傳感器的方式采集當(dāng)前電流控制。但是霍爾傳感器自身響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法滿足MOSFET短路保護(hù)時(shí)間要求，只能做過(guò)流檢測(cè)。
[0004]因此，有必要提供一種方法，在回路電流過(guò)大時(shí)對(duì)MOSFET管進(jìn)行保護(hù)，防止MOSFET熱擊穿損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種在回路電流過(guò)大時(shí)對(duì)MOSFET管進(jìn)行保護(hù)，防止MOSFET熱擊穿損壞的方法。
[0006]為達(dá)成前述目的，本發(fā)明一種控制電路中晶體管的短路保護(hù)方法，其包括采集晶體管所在回路的一段環(huán)路電感兩端的感生電動(dòng)勢(shì)U，將所述感生電動(dòng)勢(shì)U與預(yù)定參考電壓Vref進(jìn)行比較，如果所述環(huán)路電感兩端的感生電動(dòng)勢(shì)U大于預(yù)定參考電壓Vref，則晶體管短路保護(hù)電路輸出控制信號(hào)控制晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)使晶體管關(guān)斷。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，是采用電壓比較器比較所述環(huán)路電感兩端的感生電動(dòng)勢(shì)U和所述預(yù)定參考電壓Vref，當(dāng)所述環(huán)路電感兩端的感生電動(dòng)勢(shì)U大于預(yù)定參考電壓Vref時(shí)，所述電壓比較器輸出控制信號(hào)，使晶體管短路保護(hù)電路輸出前述控制晶體管關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述預(yù)定參考電壓Vref為晶體管導(dǎo)通后所述環(huán)路電感的電流隨時(shí)間的變化率di/dt的最大允許值乘以所述環(huán)路電感的電感值L。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述環(huán)路電感為通過(guò)銅箔引線的方式截取的回路中的一段銅箔的電感。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述晶體管短路保護(hù)電路輸出控制信號(hào)控制晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使晶體管截止導(dǎo)通具體為采用下拉電阻強(qiáng)制將晶體管驅(qū)動(dòng)信號(hào)拉低，使晶體管截止導(dǎo)通。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其進(jìn)一步包括設(shè)定晶體管短路保護(hù)的預(yù)定時(shí)間，當(dāng)晶體管短路保護(hù)時(shí)間達(dá)到預(yù)定時(shí)間時(shí)，停止晶體管短路保護(hù)。
[0012]本發(fā)明的檢測(cè)電感的方法做多管并聯(lián)MOSFET短路保護(hù)，電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，檢測(cè)電流對(duì)時(shí)間變化率線性度好，具有較高的準(zhǔn)確度，硬件成本低，MOSFET短路保護(hù)響應(yīng)時(shí)間可調(diào)，
可靠性高。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0015]請(qǐng)參閱圖1所示，其顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電路示意圖。在該實(shí)施例中，該控制電路是用于控制高壓清洗機(jī)的電機(jī)的控制電路。如圖1所示，該控制電路中采用六個(gè)MOSFET晶體管組成三相橋式驅(qū)動(dòng)電路。其中每一相驅(qū)動(dòng)電路包括兩個(gè)相串聯(lián)的MOSFET晶體管，相互串聯(lián)的兩個(gè)MOSFET晶體管與電源的正負(fù)極相連，在正常工作時(shí)，每一相的兩個(gè)MOSFET晶體管交替導(dǎo)通，使電機(jī)的一相線圈通電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。關(guān)于MOSFET晶體管組成的三相橋式驅(qū)動(dòng)電路的具體原理及工作方式此處不再詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]如圖1所示，當(dāng)電路出現(xiàn)異常時(shí)，電源電容正極和負(fù)極通過(guò)Mosfet短路，而Mosfet內(nèi)阻很小，一般為幾毫歐，回路阻抗是PCB電路板走線及Mosf et內(nèi)阻之和。此時(shí)峰值電流會(huì)很高，瞬間超過(guò)Mosfet最高允許工作電流，即di/dt電流對(duì)時(shí)間的變化率會(huì)突然增大。此時(shí)不保護(hù)及時(shí)關(guān)斷Mosfet，Mosfet超出安全工作區(qū)域引起發(fā)熱，發(fā)熱溫度超過(guò)溝道溫度導(dǎo)致熱擊穿損壞。
[0017]本發(fā)明在電源電容正極到Mosfet通過(guò)電機(jī)返回電容負(fù)極環(huán)路中取一段環(huán)路電感，通過(guò)銅箔引線的方式截取，其中該段銅箔的環(huán)路電感是固定值L，該環(huán)路電感的感生電動(dòng)勢(shì)U=L*di/dt，因?yàn)榄h(huán)路電感的電感值L是固定值，則通過(guò)測(cè)量環(huán)路電感兩端的感生電動(dòng)勢(shì)U，即可計(jì)算出電路中電流對(duì)時(shí)間的變化率di/dt=U/L。為保護(hù)MOSFET晶體管避免MOSFET晶體管發(fā)熱溫度超過(guò)溝道溫度導(dǎo)致熱擊穿損壞，電路中電流對(duì)時(shí)間的變化率di/dt必須小于MOSFET晶體管熱擊穿所允許的di/dt的最大值。因?yàn)樗∫欢苇h(huán)路電感的電感值L為固定值，所取一段環(huán)路電感兩端的感生電動(dòng)勢(shì)U=L*di/dt，即該感生電動(dòng)勢(shì)U與電路中電流對(duì)時(shí)間的變化率di/dt成正比，采集該段環(huán)路電感兩端的感生電動(dòng)勢(shì)U,即可計(jì)算回路中的電流對(duì)時(shí)間的變化率di/dt。可以設(shè)定電路中di/dt的最大值乘以所取一段環(huán)路電感的電感值L作為參考電壓Vref，通過(guò)電壓比較器對(duì)采集的該段環(huán)路電感兩端的感生電動(dòng)勢(shì)U與參考電壓Vref進(jìn)行比較，當(dāng)環(huán)路電感兩端的感生電動(dòng)勢(shì)U大于參考電壓Vref，則表示回路中的電流對(duì)時(shí)間的變化率超過(guò)所允許的電流對(duì)時(shí)間的變化率最大值，需要對(duì)MOSFET晶體管進(jìn)行保護(hù)，此時(shí)MOSFET短路保護(hù)電路輸出控制信號(hào)控制MOSFET的驅(qū)動(dòng)信號(hào)使其發(fā)生變化，使晶體管截止導(dǎo)通，晶體管關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體管的短路保護(hù)。Mosfet需要G極驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)信號(hào)一般為PWM波一類，高電平有效。短路保護(hù)電路是電感上電壓采樣的運(yùn)算放大電路輸出進(jìn)入電壓比較器，電壓比較器輸出邏輯電平可以強(qiáng)制關(guān)閉Mosfet的G極驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)(表現(xiàn)為Mosfet的G極驅(qū)動(dòng)信號(hào)強(qiáng)制拉為低電平)，G極驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)閉后，Mosfet關(guān)閉(表現(xiàn)為DS極不導(dǎo)通)即實(shí)現(xiàn)Mosfet短路保護(hù)功能。
[0018]在MOSFET短路保護(hù)電路內(nèi)可以設(shè)置計(jì)時(shí)器，設(shè)定MOSFET短路保護(hù)的預(yù)定時(shí)間，當(dāng)MOSFET短路保護(hù)時(shí)間達(dá)到預(yù)定時(shí)間時(shí)，停止MOSFET短路保護(hù)。
[0019]在前述實(shí)施例中是由MOSFET管組成的三相橋式驅(qū)動(dòng)電路，在其他實(shí)施例中也可以采用其他晶體管組成驅(qū)動(dòng)電路，其保護(hù)電路方法可以與前述MOSFET管組成的驅(qū)動(dòng)電路的保護(hù)方法相同，此處不再一一圖示舉例說(shuō)明。
[0020]需要說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案，盡管本說(shuō)明書(shū)參照上述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種控制電路中晶體管的短路保護(hù)方法，其特征在于:該方法包括采集晶體管所在回路的一段環(huán)路電感兩端的感生電動(dòng)勢(shì)U，將所述感生電動(dòng)勢(shì)U與預(yù)定參考電壓Vref進(jìn)行比較，如果所述環(huán)路電感兩端的感生電動(dòng)勢(shì)U大于預(yù)定參考電壓Vref，則晶體管短路保護(hù)電路輸出控制信號(hào)控制晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)使晶體管關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路中晶體管的短路保護(hù)方法，其特征在于:采用電壓比較器比較所述環(huán)路電感兩端的感生電動(dòng)勢(shì)U和所述預(yù)定參考電壓Vref，當(dāng)所述環(huán)路電感兩端的感生電動(dòng)勢(shì)U大于預(yù)定參考電壓Vref時(shí)，所述電壓比較器輸出控制信號(hào)，使晶體管短路保護(hù)電路輸出前述控制晶體管關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路中晶體管的短路保護(hù)方法，其特征在于:所述預(yù)定參考電壓Vref為晶體管導(dǎo)通后所述環(huán)路電感的電流隨時(shí)間的變化率di/dt的最大允許值乘以所述環(huán)路電感的電感值L。
4.如權(quán)利要求1所述的控制電路中晶體管的短路保護(hù)方法，其特征在于:所述環(huán)路電感為通過(guò)銅箔引線的方式截取的回路中的一段銅箔的電感。
5.如權(quán)利要求1所述的控制電路中晶體管的短路保護(hù)方法，其特征在于:所述晶體管短路保護(hù)電路輸出控制信號(hào)控制晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)使晶體管截止導(dǎo)通具體為采用下拉電阻強(qiáng)制將晶體管驅(qū)動(dòng)信號(hào)拉低，使晶體管截止導(dǎo)通。
6.如權(quán)利要求1所述的控制電路中晶體管的短路保護(hù)方法，其特征在于:其進(jìn)一步包括設(shè)定晶體管短路保護(hù)的預(yù)定時(shí)間，當(dāng)晶體管短路保護(hù)時(shí)間達(dá)到預(yù)定時(shí)間時(shí)，停止晶體管短路保護(hù)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種控制電路中晶體管的短路保護(hù)方法，該方法包括采集晶體管所在回路的一段環(huán)路電感兩端的感生電動(dòng)勢(shì)U，將所述感生電動(dòng)勢(shì)U與預(yù)定參考電壓Vref進(jìn)行比較，如果所述環(huán)路電感兩端的感生電動(dòng)勢(shì)U大于預(yù)定參考電壓Vref，則晶體管短路保護(hù)電路輸出控制信號(hào)控制晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)使其發(fā)生變化，使晶體管截止導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體管的短路保護(hù)。
【IPC分類】H02H7-20
【公開(kāi)號(hào)】CN104600677
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510016545
【發(fā)明人】封雷
【申請(qǐng)人】常州格力博有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月14日