一种逆变电路中功率MOS管的泄放保护电路的制作方法

文档序号:14655201发布日期:2018-06-08 23:19阅读:981来源:国知局

本发明涉及一种逆变电路中功率MOS管的泄放保护电路,属于电子电路技术领域。



背景技术:

MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)是金属氧化物半导体场效应管。随着电子电力技术的发展,功率MOSFET以其高频性能好、开关损耗小、输入阻抗高、驱动功率小、驱动电路简单等。在很多逆变电路中得到了越来越广泛的应用。但由于MOS管的体积小,本身不具有保护功能。当反馈充电或者尖峰脉冲等现象存在时,使主电路出现大的电流和大的电压,如果保护不及时,或者电压、电流没有泄放回路和吸收,使母线电压超过MOS管的承受电压、电流,就会烧毁MOS管,这样大大提高了研发的成本;即使有些逆变电路有保护电路,但是保护的电压值不能调节,保护电路简单,不精准,强电信号和弱电信号不能分离,不利于电路的延续性以及电路的安全性能。

如何对逆变电路中MOS管进行保护,防止在主电路出现大的电流和大的电压时击穿MOS管。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种逆变电路中功率MOS管的泄放保护电路,在逆变电路工作时,出现过压、过流时,对电压电流泄放,对MOS进行保护,避免了MOS管的损坏,节约了研发成本。

本发明目的通过如下技术方案予以实现:

提供一种逆变电路中功率MOS管的泄放保护电路,包括调压比较电路、隔离泄放驱动电路、泄放电路和吸收电路;

所述吸收电路连接在逆变电路的母线正端与母线地之间,当母线电压发生波动时,稳定母线电压;

所述调压比较电路当母线电压超过设定阈值时,控制隔离泄放驱动电路开启;

隔离泄放驱动电路开启后控制泄放电路开启,消耗母线电能,并将输入端信号和输出端信号进行隔离。

优选的,所述设定阈值为120%U,U为母线额定电压。

优选的,所述吸收电路包括一个或多个并联的第一电容连接在逆变电路的母线电压与母线地之间。

优选的,所述吸收电路还包括漏极和源极保护电路,漏极和源极保护电路包括串联连接的第一电阻,第二电容,第一电阻,第二电容串联连接在功率MOS管的漏极和源极之间。

优选的,所述吸收电路还包括栅极和源极保护电路,漏极和源极保护电路包括第二电阻,第三电阻,第三电容,所述第三电阻与第三电容并联后一端连接功率MOS管的源极,另一端与第二电阻的一端连接,第二电阻另一端功率MOS管的栅极。

优选的,所述泄放电路包括泄放控制MOS管,第四电阻,第五电阻,第四电容和稳压二极管;第五电阻的一端接收隔离泄放驱动电路输出的控制信号;第五电阻的一端经第四电容连接至母线地;第五电阻的另一端连接泄放控制MOS管的栅极,稳压二极管连接在泄放控制MOS管的栅极与源极之间,MOS管的源极连接至母线地;MOS管的漏极经第四电阻连接至母线正端。

优选的,所述调压比较电路包括分压电路和比较电路,所述分压电路提供比较电路的阈值电压,当采集的母线电压大于阈值电压时,比较电路输出控制信号,控制隔离泄放驱动电路开启。

优选的,所述隔离泄放驱动电路包括光电耦合器及其驱动电路,当比较电路输出控制信号为低电平时,光电耦合器导通,输出控制信号至泄放电路。

优选的,所述光电耦合器为纳秒级光电耦合器,对强弱信号隔离。

优选的,所述第一电容和第二电容采用无寄生电感电容,在PCB电路板上的位置靠近保护的功率MOS管。

本发明与现有技术相比具有如下优点:

(1)本发明采用了一种逆变电路中功率MOS管的泄放保护电路,实现了对逆变电路中功率MOS管的保护,提高了逆变器电路的安全性能,而且电路搭建简单可靠,节约了研发成本和研发时间。

(2)本发明采用了调压比较电路,实现了对电压比较值的有效调节,能够按照保护电压调节比较阈值,提高了对逆变电路的可控性。

(3)本发明采用了隔离泄放驱动电路,实现了强电信号和弱电信号的隔离,提高了整个电路的安全和抗干扰能力,提高了驱动能力。

(4)本发明采用了泄放电路,实现了对逆变电路的中过高电压的有效吸收,提高了逆变电路的保护性能,减少了MOS的损坏数量,降低了研发成本。

(5)本发明采用了泄放电路,实现了对逆变电路的对过高反馈电压的及时泄放,减少了MOS击穿的概率,提高了逆变电路的保护性能。

(6)本发明采用了吸收电路,实现了对逆变电路中功率MOS管的单独保护功能,提高了MOS管使用时的安全等级,实现了对逆变电路中MOS管的另一重保护。

(7)本发明采用了一种逆变电路中功率MOS管的泄放保护电路,通过泄放电路和吸收电路的发明,实现了对逆变器中功率MOS管的三重保护,提高了MOS管的寿命,增加了保护的稳定性。

附图说明

图1为本发明泄放保护电路的原理图。

具体实施方式

如图1所示逆变电路中功率MOS管Q3、Q4为待泄放保护的MOS管。

本发明的技术解决方案是:一种逆变电路中功率MOS管的泄放保护电路,其包括调压比较电路、隔离泄放驱动电路、泄放电路、吸收电路。

在上述的一种逆变电路中功率MOS管的泄放保护电路中,所述的调压比较电路包括电阻R1、R2、R3、R4,比较器U1B;隔离泄放驱动电路包括电阻R5、R6、R7、8、R9,二极管D1,三极管Q1,光电耦合芯片U2;泄放电路包括电容C1,电阻R10,R11,稳压管D2;吸收电路包括电阻R12、R13、R14、R15、R16、R17,电容C2、C3、C4、C5、C6,功率MOS管Q2、Q3、Q4。

在上述的一种逆变电路中功率MOS管的泄放保护电路中,所述的调压比较电路主要是用于根据自己的需求和MOS管的参数调节母线电压的比较阈值,做到对电压比较的精确控制,同时做出与母线电压的比较以及比较信号的输出,当采样电压DCU大于阈值电压时,U1B输出低电平,当采样电压DCU小于阈值电压时,U1B输出高电平。其中电路中的电阻R1、R2为高精度电阻,减少了误差的范围。电路中电阻R3、R4用于对比较器更精确的比较控制。

在上述的一种逆变电路中功率MOS管的泄放保护电路中,所述的隔离泄放驱动电路主要用于对调压比较电路中的比较信号做出相应的反应,同时通过光电耦合器把强电信号和弱电信号进行隔离保护。当调压比较电路输出高电平的时,三极管Q1不开通,光电耦合芯片U2不发光导通,U2输出低电平,说明母线电压没有高于保护电压;当调压比较电路输出低电平的时,三极管Q1开通,光电耦合芯片U2发光导通,U2输出高电平,说明母线电压高于保护电压;电路中二极管D1为快速恢复二极管,导通电阻小,电阻R6、R7为高精度电阻,光电耦合器为快速光耦,具有一定的放大能力,电阻R8,R9为限流电阻,根据自己的参数要求选择阻值大小。

在上述的一种逆变电路中功率MOS管的泄放保护电路中,所述的泄放电路主要是用于当反馈充电或者尖峰脉冲等现象而引起过压时,对母线电压进行泄放,和吸收,保护功率电路中的MOS管,其中电容C1用于吸收隔离泄放驱动电路输出信号的毛刺,电阻R10用于驱动限流,稳压管D2主要是为了保护MOS管Q2的驱动信号不会过压。MOS管Q2用于开通和关短,其管子应该选用导通电阻极小的,减小开通损耗,电阻R11应该选择大功率电阻。

所述的吸收电路中电容C2,电阻R11和MOS管组成了双重保护,当过压比较小时,电容C2对过压进行吸收,进行保护,当过压很大的时,MOS管Q2就会开通,从而开启泄放电路,泄放过多的电压,进行二重保护MOS管。

在上述的一种逆变电路中功率MOS管的泄放保护电路中,所述的吸收电路主要是用于电压逆变以及对尖峰电压进行吸收,起到保护作用。当由于MOS管的开通和关断产生尖峰脉冲时,电阻R14与电容C5,电阻R17与电容C6分别构成吸收网络,吸收过多的电压,保护功率MOS管Q3,Q4,这样够成了又一重保护。

所述的吸收电路中,MOS管Q3,Q4应该选择导通电阻小的器件,电阻R14与电容C5,电阻R17与电容C6应该选择参数适当的器件,这样可以更好的对尖峰脉冲的吸收。

在上述的一种逆变电路中功率MOS管的泄放保护电路中,通过泄放电路和吸收电路部分对逆变电路的功率MOS管进行了三重保护,增加了保护的完整性和电路的可靠性。

附图1所示为本发明对以功率MOS管为半桥臂的保护电路,如果为全桥臂的逆变电路,则每个桥臂连接一个本发明的保护电路,共连接三个保护电路实现三个桥臂所有功率MOS管的保护。

以上所述,仅为本发明最佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

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