CN102055181B

CN102055181B - 一种开关管保护电路

Info

Publication number: CN102055181B
Application number: CN200910109980.8A
Authority: CN
Inventors: 周明杰; 姚泉
Original assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Current assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-11-03
Filing date: 2009-11-03
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-11-03
Also published as: CN102055181A

Abstract

本发明涉及一种开关管保护电路，用于保护开关管，压敏电阻VR1的一端连接开关管的漏极，压敏电阻VR1的另一端通过分压电阻连接开关管的栅极，压敏电阻VR1与分压电阻的连接结点连接压敏电阻VR2的一端，压敏电阻VR2的另一端连接三极管的发射极，三极管的基极连接开关管的源极，三极管的集电极连接开关管的栅极，功率电阻串联在三极管的发射极和基极之间；二极管的正极连接开关管的源极，二极管的负极连接开关管的漏极；在开关管的漏极和三极管的发射极之间依次串联吸收电阻与吸收电容。实施本发明的开关管保护电路，在电压异常消失后不需要重新开机启动即可恢复正常工作。

Description

一种开关管保护电路

技术领域

本发明涉及一种保护电路，更具体地说，涉及一种开关管的保护电路。

背景技术

开关管作为常见的半导体元件，有着广泛的用途，例如高频逆变电路、灯具的控制电路等等。一些常见的半导体开关管，如三极管、场效应管等，一般因价格较贵而要对其进行保护。

图1是现有技术常用的开关管保护电路的原理图，该保护电路包括所要保护的开关管、比较器和可控硅，将采样的开关管电压与比较器的基准电压比较，根据比较结果向可控硅输出控制信号，例如，当采样开关管的电压高于基准电压时，比较器输出高电平，可控硅导通，将开关管的门限电压拉低，从而使开关管关断，保护了开关管；当电压正常时，比较器输出低电平，可控硅不导通，开关管正常工作。现有技术的这种开关管保护电路，虽然能在开关管的电压过高时关断开关管，但开关管的关断使得使用该开关管的整个电路都停止工作，例如，使用该开关管的高频逆变电路中的整流电路部分会因开关管的关断而停止工作。如果要使整个电路恢复正常工作，需要重新开机启动，因此，如果有频繁的过压，就要频繁地进入保护状态，进而需要频繁的开机，这样一方面容易造成正常工作时的状态不稳定，另一方面也会缩短电路中其它元件的寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种开关管保护电路，该开关管保护电路在电压异常消失后不需要重新开机启动即可恢复正常工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种开关管保护电路，用于保护开关管VT1，所述保护电路包括：压敏电阻VR1、压敏电阻VR2、分压电阻R1、功率电阻R2、三极管VT2、二极管D1、吸收电阻R3和吸收电容C1，其中，压敏电阻VR1的一端连接开关管VT1的漏极，压敏电阻VR1的另一端通过分压电阻R1连接开关管VT1的栅极，压敏电阻VR1与分压电阻R1的连接结点连接压敏电阻VR2的一端，压敏电阻VR2的另一端连接三极管VT2的发射极，三极管VT2的基极连接开关管VT1的源极，三极管VT2的集电极连接开关管VT1的栅极，功率电阻R2串联在三极管VT2的发射极和基极之间；二极管D1的正极连接开关管VT1的源极，二极管D1的负极连接开关管VT1的漏极；在开关管VT1的漏极和三极管VT2的发射极之间依次串联吸收电阻R3与吸收电容C1；所述功率电阻R2的阻值根据以下公式确定：R2=0.7/Id（Max），其中Id（Max）为所述开关管VT1的漏极限制电流。

本发明的开关管保护电路，具有以下有益效果：当开关管的电压过大，超过第一压敏电阻和第二压敏电阻的导通电压时，第一压敏电阻、第二压敏电阻呈现低阻抗，开关管的正向输入电压绕开开关管，经第一压敏电阻、第二压敏电阻流向开关管的负向输入电压，形成通路。而在开关管的电压恢复正常时，第一压敏电阻和第二压敏电阻重新呈现高阻抗，开关管的正向输入电压重新经开关管流向开关管的负向输入电压，也就自动地开启了开关管。因此，使用该开关管的保护电路，在电压异常消失后不需要重新开机启动，进而保证了正常工作时的状态稳定，延长了使用该开关管的电路的其它元件的寿命。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有技术开关管保护电路的原理图；

图2是本发明开关管保护电路的原理框图；

图3是与图2对应的开关管保护电路的电路原理图；

具体实施方式

如图2所示，在本发明的开关管保护电路的原理图中，该保护电路包括所需要保护的开关管100、过压保护模块200、限流保护模块300和吸收模块400，过压保护模块200、限流保护模块300和吸收模块400分别与开关管100连接，其中，开关管100可以为三极管、场效应管；过压保护模块200用于在开关管100的电压超过其耐压值时，断开开关管100，而在开关管100的电压恢复正常时，自动开启开关管100；限流保护模块300用于在所述开关管100的漏极电流超过限定值时自动减小其漏极电流；吸收模块40用于在所述开关管100关断时吸收所述开关管100漏电流的能量，在所述开关管100开通时释放所述漏电流的能量。

图3是与图2对应的电路图，开关管100选用N沟道耗尽型场效应管（以下简称场效应管）VT1，过压保护模块200包括压敏电阻VR1、压敏电阻VR2和分压电阻R1；限流保护模块300包括功率电阻R2、三极管VT2和二极管D1；吸收模块400包括吸收电阻R3和吸收电容C1，其中，压敏电阻VR1一端连接场效应管VT1的漏极，即节点d，压敏电阻VR1的另一端通过分压电阻R1连接场效应管VT1的栅极，即节点g，压敏电阻VR1与分压电阻R1的连接结点为节点a，三极管VT2的基极连接场效应管VT1的源极，即节点s，三极管VT2的集电极连接节点g，功率电阻R2一端连接节点s，另一端连接三极管VT2的发射极，即节点e，二极管D1的正极连接节点s，其负极连接节点d，压敏电阻VR2的一端连接节点a，压敏电阻VR2的另一端连接节点e，连接节点d和节点e之间依次串联吸收电阻R3与吸收电容C1。

如图3所示，根据场效应管VT1的特性选取合适的压敏电阻VR1、VR2，例如，根据场效应管VT1的栅源极间的耐压值、漏源极间的耐压值选取合适导通电压的压敏电阻VR1、VR2，为更好地保护场效应管VT1，所选的压敏电阻VR1、VR2的导通电压应分别适当地低于场效应管VT1的栅源极间的耐压值、漏源极间的耐压值。若场效应管VT1栅源极间的耐压值为500V，则可选取导通电压为450V的压敏电阻VR2。

当场效应管VT1的栅源电压达到其开启电压时，场效应管VT1导通，电路开始工作，当场效应管VT1在正常电压条件下工作时，场效应管VT1的栅源电压，即节点gs之间的电压，不大于其栅源极间的耐压值，也就是，节点ae 间的电压不大于压敏电阻VR2的导通电压；场效应管VT1的漏源电压，即节点ds间的电压，不大于场效应管VT1的漏源极间的耐压值，也就是，节点da间的电压不大于压敏电阻VR1的导通电压，此时，压敏电阻VR1、VR2不导通，场效应管VT1正常工作。

当由于各种原因导致场效应管VT1的电压过高时，场效应管VT1的栅源电压，即节点gs间的电压大于其栅源极间的耐压值，也就是，节点ae间的电压大于压敏电阻VR2的导通电压；场效应管VT1的漏源电压，即节点ds间的电压，大于场效应管VT1的漏源极间的耐压值，也就是，节点da间的电压大于压敏电阻VR1的导通电压，此时，压敏电阻VR1、VR2呈现很低阻抗，接近于导线，一条回路的电流由节点a经压敏电阻VR2流向节点e，另一条回路的电流由节点d经压敏电阻VR1、VR2流向节点e，场效应管VT1关断，因此对场效应管VT1起到了保护作用，但此时使用该场效应管VT1的其它电路（图中未示出）依然是不受影响的，例如，在使用该场效应管VT1的高频逆变电路中，开关管VT1的关断并不影响场效应管VT1前面的整流电路的工作。

当场效应管VT1的电压由过高逐渐恢复到正常时，压敏电阻VR1、VR2呈现初始的高阻抗，在节点ae间输入的电压使得场效应管VT1的栅源电压大于其开启电压时，场效应管VT1自动导通，使用该场效应管的整个电路重新开始工作，因此，并不需要重新开启其它开关元件，整个电路便能实现过压时关断场效应管，电压正常时自动开启场效应管。

可选择合适的功率电阻使得当场效应管VT1的漏极电流Id刚好达到限制电流Id(max)时三极管VT2导通，例如，选取功率电阻R2的最小阻值R=0.7V/Id(max)，根据R2消耗功率的大小适当选择功率等级，其中，0.7V是三极管VT2的开启电压，因此功率电阻R2的阻值很小。当场效应管VT1的漏极电流Id达到限制电流Id(max)时,三极管VT2导通，将节点ge间的电压拉低，由于功率电阻R2的阻值很小，因此节点gs间的电压，也即场效应管VT1的栅源电压被拉低，场效应管VT1的导电沟道变窄，其漏极电流Id变小，因此在场效应管VT1的漏极电流Id过大时，自动调节减小漏极电流，降低了场效应管VT1的功耗，延长管子的寿命，也从另一面保护了场效应管。

在场效应管VT1在关断时，其漏源极间依然会流过很微小的漏电流，此时，吸收电阻R3、吸收电容C1组成的吸收模块就可对该漏电流分流，通过R3吸收电容C1开始充电；当场效应管VT1重新开通时，吸收电容C1通过吸收电阻R3放电，适当选择R3和C1参数组合会使得C1电荷迅速释放，为下个循环时漏电流的吸收提供足够的空间，因此，可以提高场效应管的开通速度，对抑制了尖峰干扰脉冲，保护了场效应管。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。上述实施例中的场效应管可为三极管或其它类型的场效应管。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims

1.一种开关管保护电路，用于保护开关管VT1，其特征在于，所述保护电路包括：压敏电阻VR1、压敏电阻VR2、分压电阻R1、功率电阻R2、三极管VT2、二极管D1、吸收电阻R3和吸收电容C1，其中，压敏电阻VR1的一端连接开关管VT1的漏极，压敏电阻VR1的另一端通过分压电阻R1连接开关管VT1的栅极，压敏电阻VR1与分压电阻R1的连接结点连接压敏电阻VR2的一端，压敏电阻VR2的另一端连接三极管VT2的发射极，三极管VT2的基极连接开关管VT1的源极，三极管VT2的集电极连接开关管VT1的栅极，功率电阻R2串联在三极管VT2的发射极和基极之间；二极管D1的正极连接开关管VT1的源极，二极管D1的负极连接开关管VT1的漏极；在开关管VT1的漏极和三极管VT2的发射极之间依次串联吸收电阻R3与吸收电容C1;

所述功率电阻R2的阻值根据以下公式确定：R2=0.7/Id（Max），其中Id（Max）为所述开关管VT1的漏极限制电流。