专利名称：晶体管开关自保护驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有电流保护功能的晶体管开关驱动器。
一种通过监测被驱动晶体管开关通态压降的退饱和保护驱动器，能对被驱动晶体管开关进行过电流保护，但不能对“直通”或负载短路进行有效保护。89220188.6号中国专利提供出一种不仅能对过电流进行保护，还能对“直通”或负载短路进行有效保护的驱动器。不过，该文献没有揭示其驱动器在出现小于“启动”脉宽的开通讯号或驱动电源欠压时，以及在高速开关时容易发生短路保护动作值偏离设定值，造成短路保护输出失误。而且，也没有指明解决途径。
本发明的目的是推出在出现小于“启动”脉宽的开通讯号或驱动电源欠压，以及在高速开关时都能准确可靠地于设定范围输出短路保护动作讯号而不发生短路保护动作失误的晶体管开关自保护驱动器。
在本发明的晶体管开关自保护驱动器中，主要包含有由电容、电阻和半导体开关构成的“启动”脉冲形成电路1，在输入每个开通讯号时形成设定脉宽的“启动”脉冲；由与被驱动晶体管开关2「包括各种具有关断能力的半导体开关(如GTR、GTO、MOS、IGBT、SIT、MCT)」集电极连接的二极管3或电阻以及半导体开关构成的退饱和和保护电路4，对晶体管开关2进行过载保护；由与晶体管开关2集电极连接的电阻5或二极管以及半导体开关、电阻、电容构成的监测晶体管开关2在“启动”时通态压降的电路6，当晶体管开关2在“启动”时的通态压降超过设定值，电路6就输出短路保护讯号7，使相应保护电路动作；由半导体开关构成的开关驱动电路8，以提供晶体管开关2所要求的驱动输出。在这种构造的产品中，本发明推出的主要二种方案分别具有如下特征
A、“启动”脉冲形成电路1采用由电容、电阻、晶体管所构成的单稳触发器9，避免电路1在小于“启动”脉宽的开通讯号时输出小于设定脉宽的“启动”脉冲而导至电路6的短路保护输出错误。
B、电阻5通过二极管27、28分别与晶体管21的基极、集电极连接，晶体管21的集电极、发射极与电路6连接，能在驱动电源波动、高速开关时准确检测晶体管开关2在“启动”时的通态压降。
在上述方案中，可以在“启动”脉冲形成电路1与开关输入讯号11之间的开关电路中连接测压元件12(如稳压管13)，在驱动电源欠压时关闭开关电路，避免驱动电源欠压造成电路6短路保护输出错误。
图1是本发明的主要二种方案电路方框图，图示出在主要由“启动”脉冲形成电路1、与被驱动晶体管开关2集电极连接的二极管3和电阻5、退饱和保护电路4、监测晶体管开关2在“启动”时通态压降的电路6、开关驱动电路8构成的驱动器中，本发明方案A的特征是脉冲形成电路1采用由电容、电阻、晶体管所构成的单稳触发器9；方案B的特征是电阻5通过二极管27、28分别与晶体管21的基极、集电极连接，晶体管21的集电极、发射极与电路6连接。
图2是本发明一种用于驱动GTR的驱动器构造电路图，图3是本发明一种用于驱动MOS或IGBT的驱动器构造电路图。
图2中，与被驱动晶体管开关2(GTR)集电极连接的二极管3和晶体管15、二极管16、电阻17－20构成退饱和保护电路4，对晶体管开关2进行过流保护。与晶体管开关2集电极连接的电阻5通过二极管27、28分别与晶体管21的基极、集电极连接，晶体管21的集电极、发射极连接由晶体管22～25、二极管29、电阻30～38、电容43、44、光耦45构成的监测晶体管开关2在“启动”时通态压降的电路6，能快速准确检测晶体管开关2在“启动”时的通态压降，不受驱动电源波动的影响，测值超过设定值，电路6经光耦45输出短路保护讯号7关闭主机，当然也可以采用其它元件关闭驱动器。晶体管46、47，二极管49、50，电阻51～53构成开关驱动电路8，形成GTR所要求的驱动输出。电容56、电阻57、晶体管58、59构成“启动”脉冲形成电路1，在输入每个开通讯号时形成设定脉宽的“启动”脉冲；电路1的输入与输出端之间连接电阻10构成单稳触发器9，使电路1仅能输出设定脉宽的“启动”脉冲，避免因“启动”脉宽过窄造成电路6的短路保护输出错误。稳压管13(测压元件12)连接在电路1与开关输入讯号11之间的开关电路中，在驱动电源欠压时阻断开关电路，避免驱动电源欠压造成电路6的短路保护输出错误。稳压管13与串连在负电源和地之间的电阻61、二极管62的连接点相接，能进行负电源欠压保护。二极管60为电容56提供快速放电通路。
图3的构造与功能关系与图2基本相同，不同的是电阻5、二极管3连接在被驱动晶体管开关2的漏极(MOS)。晶体管26、21～23、二极管27、28、电阻36～41构成高速监测电路，能在晶体管开关2“启动”时的通态压降超过设定值时，快速准确地使电路6输出短路保护讯号。脉冲变压器63、电阻64～66、晶体管67为高速输入。二极管14在电路6短路保护输出时关断驱动器。
上述构造的产品可以部分或全部制作在集成电路器件中。
本发明构造简单，在各种干扰脉冲、电源波动、高速开关条件下都能准确可靠地对晶体管开关2进行完善的综合保护。
权利要求1.一种晶体管开关自保护驱动器，主要包含有由电容、电阻和半导体开关构成的“启动”脉冲形成电路1，由与被驱动晶体管开关2「包括各种具有关断能力的半导体开关(如GTR、GTO、MOS、IGBT、SIT、MCT)」集电极连接的二极管3或电阻以及半导体开关构成的退饱和保护电路4，由与晶体管开关2集电极连接的电阻5或二极管以及半导体开关、电阻、电容构成的监测晶体管开关2在“启动”时通态压降的电路6，由半导体开关构成的开关驱动电路8，在这种构造的产品中A、本发明的特征是“启动”脉冲形成电路1采用由电容、电阻、晶体管所构成的单稳触发器9；B、或者本发明的特征是电阻5通过二极管27、28分别与晶体管21的基极、集电极连接，晶体管21的集电极、发射极与电路6连接。
2.如权利要求1所述的驱动器，其特征是在“启动”脉冲形成电路1与开关输入讯号11之间的开关电路中连接测压元件12(如稳压管13)。
3.如权利要求2所述的驱动器，其特征是电压元件12(如稳压管13)与串连在负电源和地之间的电阻61、二极管62的连接点连接。
专利摘要一种晶体管开关自保护驱动器，其中有“启动”脉冲电路1，电路1的反馈电阻10，退饱和保护电路4，监测“启动”时通态压降的电路6，高速测压电路电阻5连接二极管27、28、晶体管21。用于驱动GTR、GTO、MOS、IGBT、SIT、MCT开关器件，具有过载、“直通”或负载短路保护，正负电源欠压保护等智能保护功能，特点是不用电流传感器，在各种干扰脉冲、电源波动、高速开关等场合都能准确无误地进行保护。适用于变流装置、电机调速控制、开关电源、焊接电源等场合。
文档编号H03K17/08GK2098122SQ9121669
公开日1992年3月4日 申请日期1991年6月20日 优先权日1991年6月20日
发明者陈为匡 申请人:陈为匡