一种半导体开关的过流保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种半导体开关的过流保护电路。
【背景技术】
[0002]如图1所示为现有的驱动控制半导体开关示意图，通过对IGBT、MOSFET等半导体功率管的驱动控制通断，可以使其作为一种电子开关，这种电子开关与传统的继电器、断路器等机械开关相比，不存在灭弧问题，具有体积小，成本低，易于控制等特点。但是由于半导体功率管都存在很严格的电压电流应力限制，所以当出现负载过流或短路时，这种结构的开关很容易出现半导体功率管的损坏。
[0003]如图2所示是现有技术中一种半导体开关负载过流或短路的保护电路:通过电流采样电路检测负载电流，然后通过一个过流保护比较器电路，再通过驱动控制电路控制开关。当负载电流达到保护点后，过流保护电路的比较器动作，从而关闭半导体功率管的驱动。但是上述电路存在两个问题，一是当驱动关断后，负载电流减小，比较器又复位，驱动重新开通，如图3所示为图2所示保护电路在过流保护时的工作示意图，可以看到，驱动每200 μ s即通断一次，这样会导致驱动出现高达5kHz的高频开关动作，而且在这个过程中负载电流无法有效关断，使半导体功率器件过压、过流或过热失效；二是由于负载线上存在寄生电感，驱动关断以后，电流的关断会使半导体功率管两端产生很高的反向电压尖峰，导致功率管雪崩击穿而损坏。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种在负载过流或短路时能够保护半导体功率管的过流保护电路。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种半导体开关的过流保护电路，包括电流采样电路、过流保护比较器电路、驱动控制电路，还包括NE555单稳态电路和驱动关断网络电路，所述电流采样电路、过流保护比较器电路、NE555单稳态电路、驱动控制电路和驱动关断网络电路依次串联连接。
[0006]本发明的有益效果在于:利用NE555单稳态电路的时间保持功能，保证在负载过流或短路状态持续的情况下，将过流保护比较器电路的输出信号的频率从几十kHz降低到IHz左右，极大减小了负载过流或短路时半导体功率管的开关损耗和导通损耗。利用驱动关断网络电路实现了在单次过流保护动作时，半导体功率管的电压和电流应力在其降额范围内。
【附图说明】
[0007]图1为现有技术的驱动控制半导体开关不意图；
[0008]图2为现有技术半导体开关的负载过流或短路保护电路示意图；
[0009]图3为图2所示保护电路在过流保护时的工作示意图；
[0010]图4为本发明实施例一的半导体开关的过流保护电路示意图；
[0011]图5本发明实施例一的NE555单稳态电路示意图；
[0012]图6为本发明实施例一的保护电路在过流保护时的工作示意图；
[0013]图7为本发明实施例二的半导体开关的过流保护电路示意图；
[0014]图8为实施例一的驱动关断效果不意图；
[0015]图9为实施例二的驱动关断效果示意图。
【具体实施方式】
[0016]为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0017]本发明最关键的构思在于:在过流保护电路中增加了 NE555单稳态电路和驱动关断网络。
[0018]请参照图4，一种半导体开关的过流保护电路，包括电流采样电路、过流保护比较器电路、驱动控制电路，还包括NE555单稳态电路，所述电流采样电路、过流保护比较器电路、NE555单稳态电路和驱动控制电路依次串联连接。
[0019]从上述描述可知，本发明的有益效果在于:利用NE555单稳态电路的时间保持功能，保证在负载过流或短路状态持续的情况下，将过流保护比较器电路的输出信号的频率从几十kHz降低到IHz左右，极大减小了负载过流或短路时半导体功率管的开关损耗和导通损耗。
[0020]进一步的，所述NE555单稳态电路包括555时基电路和RC定时电路。
[0021]由上述描述可知，利用555时基电路和RC定时电路，实现了对过流保护电路输出信号的时间保持功能。
[0022]进一步的，还包括一驱动电阻，所述驱动电阻与所述驱动控制电路相连。
[0023]进一步的，还包括与驱动控制电路连接的驱动关断网络。
[0024]由上述描述可知，利用驱动关断网络能够实现在单次过流保护动作时，半导体功率管的电压和电流应力在其规格范围内。
[0025]进一步的，所述驱动关断网络包括并联连接的驱动电阻Rl和稳压管ZD1。
[0026]进一步的，所述稳压管ZDl还串联有一个二极管D1。
[0027]进一步的，所述驱动关断网络还包括串联连接的电阻R2和电容Cl，所述电阻R2、电容Cl还与电阻Rl和稳压管ZDl构成的并联结构串联连接。
[0028]进一步的，所述NE555单稳态电路和驱动控制电路之间还包括一三极管，所述NE555单稳态电路经过所述三极管形成OC门输出。
[0029]进一步的，驱动电阻Rl的阻值为500ohm至5000ohm。
[0030]由上述描述可知，电阻Rl的阻值足够大，能够实现驱动的慢关断功能。
[0031]实施例一
[0032]请参照图4，本发明的实施例一为:一种半导体开关的过流保护电路，所述半导体开关为IGBT、MOSFET等半导体功率管，其包括连接直流电源的电源端、接地端以及连接控制信号的控制端，所述电源和地之间还连接有负载。所述过流保护电路包括依次串联连接的电流采样电路、过流保护比较器电路、NE555单稳态电路、三极管、驱动控制电路及驱动电阻R1，所述驱动控制电路的输出经驱动电阻Rl后用于控制半导体功率管的通断，所述电阻Rl的阻值足够大，例如500ohm-5000ohm，能够实现驱动的慢关断功能。所述电流采样电路的输出连接过流保护比较器电路，其中过流保护比较器电路包括一比较器和一反相器，所述比较器输出ocpl信号，ocpl信号经反相器连接NE555单稳态电路，所述NE555单稳态电路输出ocp2信号，ocp2信号经过三极管形成OC门输出，与驱动控制电路相连接。ocp2信号对ocpl信号做了时间保持处理，其中ocp2信号的保持时间为0.5-2s，优选ls，使负载过流或短路发生以后，驱动可以保持一定时间的关断状态。本发明可以在负载过流或短路状态没有解除的情况下，每隔0.5-2s时间才触发一次过流保护动作。
[0033]如图5所示为本发明NE555单稳态电路的电路图，其中包括555时基电路芯