CN101316092B - 电涡流缓速器用功率开关器件的过压保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电涡流缓速器用功率开关器件的过压保护电路，该过压保护电路使用电子无触点式电涡流缓速器控制方式，用于过电压时保护功率开关器件自身不因过电压而被击穿，同时提高电涡流缓速器可靠性。由过电压检测电路、驱动电路、过电压泄放电路组成。过电压检测电路由第一电阻(R1)串联TVS组成。驱动电路主要由PNP三极管(Q1)、NPN三极管(Q2)组成。驱动电涡流缓速器负载的功率开关器件(U1)，在过电压保护电路中作为电压泄放电路。
Description
技术领域
本发明涉及一种当电涡流缓速器用功率开关器件输入端、输出端出现过电压时，启动该过电压保护电路使功率开关器件自身不被过电压击穿的电涡流缓速器用功率开关器件的过压保护电路。
背景技术
CN200520117115.5公告了一种“电涡流缓速器智能控制电路”。其发明目的是提供一种既能实现制动力矩的连续可调，又能对速度传感器信号适应性好，保护功能全，在极低速和停止时自动关闭的电涡流缓速器智能控制电路。其技术方案：所述轮速传感器信号处理电路对轮速信号处理后输出到微处理保护控制单元，所述微处理保护控制单元对信号处理变换后输出到调控电路，所述调控电路控制信号的输出和关断。保护功能多，具有过载保护、电流限制、过压保护、过热保护、短路保护等。其不足之处是：BTS550P是由过载保护、电流限制、过压保护、过热保护、短路保护、逻辑电路等控制部分和MOSFET组成。该公告中所述的过压保护指BTS550P内部的控制电路作其过压保护，是当过电压产生时，BTS550P保护器控制部分断开负载电流达到保护负载的目的，而不具备保护BTS550P的MOSFET的作用。BTS550P的MOSFET往往在这种情况下击穿短路造成整个缓速器控制器失效。
CN200620108754X公告了一种“新型电涡流缓速器”。其发明目的是提供一种功率驱动单元输出端子少、接线大大简化、维护方便。其技术方案：以中央处理单元为核心，其上连接有信号整形滤波单元、防干扰滤波单元、过压欠压保护单元、系统报警单元、大功率开关模块、提供工作电源的电压转换单元、电压转换单元接车载蓄电池，信号整形滤波单元接车速传感器，防干扰滤波单元接手动切换开关信号，大功率开关模块接电磁线圈单元，电磁线圈单元由四组制动线圈并联而成，该并联电路一端与大功率开关模块相连，另一端接地，其不足之处是：所述新型电涡流缓速器没有设置大功率开关模块自身的过电压保护电路，因此也不具备保护大功率开关模块的作用。其中提到的过压、欠压保护电路是针对中央处理单元的，用于保护中央处理单元与不受过电压欠电压的影响。
随着电涡流缓速器控制技术的发展，由原来的继电器控制的机械方式向功率开关器件控制的电子无触点方式转变。功率开关器件控制的电子无触点方式一般采用Infineon公司的功率开关器件如BTS550P。功率开关器件优点明显，但存在一个普遍的难以解决的问题就是：Infineon公司的这类功率开关器件是为12V等级汽车电器的系统设计，其工作电压为42V。而在电涡流缓速器，一般用在24V等级的汽车上，24V车用电设备多，电流大，容易产生超过42V的干扰电压而使功率开关器件过电压击穿。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种使用电子无触点式电涡流缓速器控制方式，用于过电压时保护功率开关器件自身不因过电压而被击穿，同时提高电涡流缓速器可靠性的电涡流缓速器用功率开关器件的过压保护电路。
本发明的目的可以通过以下措施来达到：
这种电涡流缓速器用功率开关器件的过压保护电路，包含功率开关器件U1，其特殊之处在于，所述过压保护电路还包括：
一过电压检测电路，由第一电阻R1和第一二极管D1在连接点(A)串联，其两端并联在功率开关器件U1的被保护端Vbb、OUT端；当被保护端有过电压时，经第一电阻R1将第一二极管D1击穿；
一驱动电路，其具有第一级驱动电路和第二级驱动电路；第一级驱动电路包括PNP三极管Q1，其发射极联接功率开关器件U1的Vbb端，PNP三极管Q1的偏置电路并联在功率开关器件U1的Vbb和第一电阻R1、第一二极管D1的连接点(A)；第二级驱动电路包括NPN三极管Q2，其基极经第二电阻R2连接于PNP三极管Q1的集电极，其集电极经第三电阻R3联接于功率开关器件U1的IN端，其发射极接GND端，NPN三极管Q2与PNP三极管Q1之间设有第二级驱动电路的偏置电路；所述驱动电路利用过电压检测电路产生的信号驱动功率开关器件U1；
一过电压泄放电路，其具有驱动电涡流缓速器负载的功率开关器件U1，当功率开关器件U1的IN端低于Vbb端3V以上时，功率开关器件U1动作，Vbb端与OUT端导通，过电压在功率开关器件U1导通时，通过功率开关器件U1泄放以热量形式耗散，钳制了Vbb端与OUT端之间的电压。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到：
所述第一级驱动电路的偏置电路包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2；所述第四电阻R4并联在PNP三极管Q1的发射与基极之间，第五电阻R5与第一电容C1并联后再串联到第一电阻R1与第一二极管D1连接的A端与PNP三极管Q1的基极之间；第二电容C2串联在PNP三极管Q1集电极与GND端之间。
所述第二级驱动电路的偏置电路包括：第三电容C3、第二电阻R2、第二二极管D2、第三电阻R3；所述第三电容C3与第二电阻R2并联后串联在PNP三极管Q1集电极与NPN三极管Q2基极之间；第二二极管D2串联在NPN三极管Q2基极与控制信号V2端，当出现过电压时，第二二极管D2截止。
所述第一电阻R1的输出端A端的电压低于Vbb端的电压。
本发明相比现有技术，具有如下优点：
1、BTS550P等缓速器用的功率开关器件，其控制部分的保护电路已经非常普遍，也起到了很好的作用。但由于这类元器件并没有设计针对控制大电流回路通断的MOSFET过电压保护功能的原因，目前BTS550P这类的功率开关器件的主要失效模式，就是过电压是内部MOSFET击穿，而本发明正是从根本上解决该问题的。
2、弥补了这类元器件的主要缺点，能大大提高缓速器控制器的可靠性。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
本发明下面将结合附图作进一步详述：
请参阅图1所示，该电涡流缓速器用功率开关器件的过压保护电路，包含功率开关器件U1，所述过压保护电路还包括：
一过电压检测电路，由第一电阻R1和第一二极管D1在连接点(A)串联，其两端并联在功率开关器件U1的被保护端Vbb、OUT；当被保护端有过电压时，经第一电阻R1将第一二极管D1击穿；
一驱动电路，其具有第一级驱动电路和第二级驱动电路；第一级驱动电路包括PNP三极管Q1，其发射极联接功率开关器件U1的Vbb端，PNP三极管Q1的偏置电路并联在功率开关器件U1的Vbb和第一电阻R1、第一二极管D1的连接点(A)；第二级驱动电路包括NPN三极管Q2，其基极经第二电阻R2连接于PNP三极管Q1的集电极，其集电极经第三电阻R3联接于功率开关器件U1的IN端，其发射极接GND端，NPN三极管Q2与PNP三极管Q1之间设有第二级驱动电路的偏置电路；所述驱动电路利用过电压检测电路产生的信号驱动功率开关器件U1；
一过电压泄放电路，其具有驱动电涡流缓速器负载的功率开关器件U1，当功率开关器件U1的IN端低于Vbb端3V以上时，功率开关器件U1动作，Vbb端与OUT端导通，过电压在功率开关器件U1导通时，通过功率开关器件U1泄放以热量形式耗散，钳制了Vbb端与OUT端之间的电压。
所述第一级驱动电路的偏置电路包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2；所述第四电阻R4并联在PNP三极管Q1的发射与基极之间，第五电阻R5与第一电容C1并联后再串联到第一电阻R1与第一二极管D1连接的A端与PNP三极管Q1的基极之间；第二电容C2串联在PNP三极管Q1集电极与GND端之间。
所述第二级驱动电路的偏置电路包括：第三电容C3、第二电阻R2、第二二极管D2、第三电阻R3；所述第三电容C3与第二电阻R2并联后串联在PNP三极管Q1集电极与NPN三极管Q2基极之间；第二二极管D2串联在NPN三极管Q2基极与控制信号V2端，当出现过电压时，第二二极管D2截止。
所述第一电阻R1的输出端的电压低于Vbb端的电压。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种电涡流缓速器用功率开关器件的过压保护电路，包含功率开关器件(U1)，其特征在于，所述过压保护电路还包括：
一过电压检测电路，由第一电阻(R1)和第一二极管(D1)在连接点(A)串联，其两端连接在功率开关器件(U1)的Vbb端和OUT端；当Vbb端和OUT端之间有过电压时，经第一电阻(R1)将第一二极管(D1)击穿；
一驱动电路，其具有第一级驱动电路和第二级驱动电路；第一级驱动电路包括PNP三极管(Q1)，其发射极联接功率开关器件(U1)的Vbb端，PNP三极管(Q1)的偏置电路连接在功率开关器件(U1)的Vbb端和连接点(A)之间；第二级驱动电路包括NPN三极管(Q2)，其基极经第二电阻(R2)连接于PNP三极管(Q1)的集电极，其集电极经第三电阻(R3)联接于功率开关器件(U1)的IN端，其发射极接GND端，NPN三极管(Q2)与PNP三极管(Q1)之间设有第二级驱动电路的偏置电路；所述驱动电路利用过电压检测电路产生的信号驱动功率开关器件(U1)；
一过电压泄放电路，其具有驱动电涡流缓速器负载的功率开关器件(U1)，当功率开关器件(U1)的IN端低于Vbb端3V以上时，功率开关器件(U1)动作，Vbb端与OUT端导通，过电压在功率开关器件(U1)导通时，通过功率开关器件(U1)泄放以热量形式耗散，钳制了Vbb端与OUT端之间的电压。
2.根据权利要求1所述电涡流缓速器用功率开关器件的过压保护电路，其特征在于：所述第一级驱动电路的偏置电路包括：第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第一电容(C1)和第二电容(C2)；所述第四电阻(R4)并联在PNP三极管(Q1)的发射与基极之间，第五电阻(R5)与第一电容(C1)并联后再串联到连接点(A)与PNP三极管(Q1)的基极之间；第二电容(C2)串联在PNP三极管(Q1)集电极与GND端之间。
3.根据权利要求1所述电涡流缓速器用功率开关器件的过压保护电路，其特征在于：所述第二级驱动电路的偏置电路包括：第三电容(C3)、第二电阻(R2)、第二二极管(D2)和第三电阻(R3)；所述第三电容(C3)与第二电阻(R2)并联后串联在PNP三极管(Q1)集电极与NPN三极管(Q2)基极之间；第二二极管(D2)串联在NPN三极管(Q2)基极与控制信号V2端，当出现过电压时，第二二极管(D2)截止。
4.根据权利要求1所述电涡流缓速器用功率开关器件的过压保护电路，其特征在于：所述第一电阻(R1)的输出端的电压低于Vbb端的电压。
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