CN110098605A - 一种基于pmos管低压直流供电驱动器电源防反接电路 - Google Patents

一种基于pmos管低压直流供电驱动器电源防反接电路 Download PDF

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    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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    • H02H11/002—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of inverted polarity or connection; with switching for obtaining correct connection
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Abstract

本发明涉及一种基于PMOS管低压直流供电驱动器电源防反接电路，通过该电路防止开关型驱动负载在电源反接时的反向直通短路，所述的防反接电路包括PMOS管、稳压二极管、第一电阻、第二电阻和电容，所述的PMOS管的漏极连接电源的正极，所述的PMOS管的源极分别连接稳压二极管的阴极、第一电阻的一端、电容的一端和开关型驱动负载的一端，所述的PMOS管的栅极分别连接稳压二极管的阳极、第一电阻的另一端、电容的另一端和第二电阻的一端，所述的第二电阻的另一端分别连接电源的负极和开关型驱动负载的另一端。与现有技术相比，本发明具有控制简单且可靠，便于实现，成本很低等优点。

Description

一种基于PMOS管低压直流供电驱动器电源防反接电路
技术领域
本发明涉及电机驱动器供电领域，尤其是涉及一种基于PMOS管低压直流供电驱动器电源防反接电路。
背景技术
电机驱动器已经广泛应用于各种自控控制领域，其在控制系统中高效，精准的控制让其在工业、安防、医疗、交通、航天、军事等各个领域广泛应用，其已经成为国民生活和生产中不可割舍的重要部分。对于所有的驱动方案和驱动产品来说都需要考虑一个同样的问题——安全供电问题。因为在电机驱动器的实际应用中的2根电源线，一根正一根负，在实际应用中不可避免的会发生电源线接反的现象，所以这时候考虑电源入口处的防反电路显得尤为重要。由电机驱动器本身内部结构(电感效应)需要在功率管上并一个反向的二极管作为电机控制过程中PWM波关断时反向续流用，恰恰也是这个反向的二极管在电源发生反接的时候会起到致命的后果，当电源反接的时候通过功率管体内二极管直接导通，其实就是等效于将供电电源在外部进行短路，这对电源损坏非常大，轻则烧毁保险丝，重则烧坏电源和驱动器。所以没有防反电路的驱动器会存在非常大的设计缺陷。反过来，如果驱动器设计了防反接电路就能避免电源反接带来的不必要的损坏，极大的提高驱动器的可靠性。
防反接电路一般会考虑P沟道MOS管串在电源入口处，不适合用N沟道MOS管的一个原因是N管会造成地平面电压不为0，存在一个地平面的压差，不利于多台驱动器协同工作供地。但是使用P沟道功率管相较与N沟道MOS管导通电阻会大很多，这是由功率管本身的制造工艺不可避免的。同时也正是P功率管本身的导通电阻和压降，会造成在功率管上存在一定的功率损耗，但是随着科技的进步以及MOS管制造工艺的提高P型MOS管的自身导通阻抗(Rds(on))会越来越小，目前已经实现的已经可以做到几十个毫欧，同时MOS管本身Vds压降也才几个毫伏，导通损耗基本可以控制在几瓦内(视实际应用电流而定)，导通损耗非常小。防反电路对于小电流驱动器(10A以内)的应用还是非常可行和有必要和的。
经过检索，中国专利公开号为CN103441486A公开了一种大电流电源防反接保护电路，包括相互并联的稳压二极管和CMOS管，所述CMOS管的栅极电压由一分压电路保护。该发明保护电路尽量少的自身功率消耗；保护电路能够通过大电流；能够抵抗高强度的浪涌干扰；但该发明针对的主要是大电流电源防反接保护，而且没有电容的软启动保护和使用稳压二极管对MOS管的VGS钳位保护。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于PMOS管低压直流供电驱动器电源防反接电路。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于PMOS管低压直流供电驱动器电源防反接电路，通过该电路防止开关型驱动负载在电源反接时的反向直通短路，所述的防反接电路包括PMOS管、稳压二极管、第一电阻、第二电阻和电容，所述的PMOS管的漏极连接电源的正极，所述的PMOS管的源极分别连接稳压二极管的阴极、第一电阻的一端、电容的一端和开关型驱动负载的一端，所述的PMOS管的栅极分别连接稳压二极管的阳极、第一电阻的另一端、电容的另一端和第二电阻的一端，所述的第二电阻的另一端分别连接电源的负极和开关型驱动负载的另一端。
优选地，所述的电源为直流电源。
优选地，所述的电源为电压范围是12-100V的电源。
优选地，所述的开关型驱动负载为开关型MOS管驱动桥电路。
优选地，所述的开关型MOS管或IGBT驱动桥电路包括三相无刷、三相步进或伺服电机驱动电路，以及两相双H桥步进电机驱动电路。
优选地，所述的第一电阻和第二电阻均为贴片电阻。
优选地，所述的PMOS管为根据驱动器实际供电电流的大小选择不同耐压和电流能力的PMOS管。
优选地，所述的稳压二极管为15V的稳压二极管。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明电路是用纯硬件电路防电路反接，无需另加控制信号。控制简单且可靠，便于实现，成本很低。
2、本发明电路可全部用贴片的电阻、二极管、MOS管来实现(大电流可选用插件MOS管)，可实现全自动化的贴片生产，同时可以根据驱动器实际供电电流的大小选择不同耐压和电流能力的MOS管，适用范围广。
附图说明
图1为本发明的电路原理拓扑图；
图2为本发明的三相无刷、三相步进和伺服电机开关型驱动负载电路结构示意图；
图3为本发明的两相双H桥步进电机开关型驱动负载电路结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种基于PMOS管低压直流供电驱动器电源防反接电路，通过该电路防止开关型驱动负载在电源反接时的导通，包括：PMOS管Q0、稳压二极管ZD1、第一电阻R1、第二电阻R2和电容C1，所述的PMOS管Q0的漏极2脚连接电源的正极，所述的PMOS管Q0的源极3脚分别连接稳压二极管ZD1的阴极、第一电阻R1的一端、电容C1的一端和开关型驱动负载的一端，所述的PMOS管Q0的栅极1脚分别连接稳压二极管ZD1的阳极、第一电阻R1的另一端、电容C1的另一端和第二电阻R2的一端，所述的第二电阻R2的另一端分别连接电源的负极和开关型驱动负载的另一端并接地。
所述的电源为直流电源，所述的电源电压范围为12-75V。所述的开关型驱动负载为开关型MOS管驱动桥电路。
如图2和图3所示，所述的开关型MOS管驱动桥包括三相无刷、三相步进或伺服电机驱动电路，以及两相双H桥步进电机驱动电路。
所述的第一电阻R1和第二电阻R2为贴片电阻。所述的PMOS管Q0为根据驱动器实际供电电流的大小选择不同耐压和电流能力的PMOS管。所述的稳压二极管ZD1为15V的稳压二极管。
本发明的电路工作原理：
当电路电源接线正确时可通过PMOS管体Q0二极管前向导通为后端的分压电阻提供V(GS)电压，进而打开功率管为后端电路正常供电。当电路电源入口的电源线“+、-”极接反了，反向电流无法通过PMOS管体Q0二极管，也无法提供PMOS管Q0开启电压，进而等效实现电路开路，以保护电源和驱动器。
以电源电压为直流24V为例，此时，第一电阻R1和第二电阻R2为10KΩ,电容C1为10nF，稳压二极管为SMAZ15。
当电源正常接入时，在第一电阻R1上会产生约12V的分压，而PMOS管Q0的最大开启电压是V(gs)＝4V，此时PMOS管Q0可以正常导通给后端电路供电。
若电源接反了，PMOS管Q0和稳压二极管ZD1均不导通，电路不能形成回路，从而在主供电电路上形成开路保护后端电路的安全。
由于PMOS管Q0的V(gs)耐压有一定范围,要求V(gs)≤20V，故稳压二极管ZD1可在输入电压超过30V时将V(gs)稳在15V，进而保护PMOS管Q0。
电容C1具有软启动保护功能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于PMOS管低压直流供电驱动器电源防反接电路，通过该电路防止开关型驱动负载在电源反接时的反向直通短路，其特征在于，所述的防反接电路包括PMOS管、稳压二极管、第一电阻、第二电阻和电容，所述的PMOS管的漏极连接电源的正极，所述的PMOS管的源极分别连接稳压二极管的阴极、第一电阻的一端、电容的一端和开关型驱动负载的一端，所述的PMOS管的栅极分别连接稳压二极管的阳极、第一电阻的另一端、电容的另一端和第二电阻的一端，所述的第二电阻的另一端分别连接电源的负极和开关型驱动负载的另一端。
2.根据权利要求1所述的一种基于PMOS管低压直流供电驱动器电源防反接电路，其特征在于，所述的电源为直流电源。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于PMOS管低压直流供电驱动器电源防反接电路，其特征在于，所述的电源为电压范围是12-100V的电源。
4.根据权利要求1所述的一种基于PMOS管低压直流供电驱动器电源防反接电路，其特征在于，所述的开关型驱动负载为开关型MOS管或IGBT驱动桥电路。
5.根据权利要求4所述的一种基于PMOS管低压直流供电驱动器电源防反接电路，其特征在于，所述的开关型MOS管或IGBT驱动桥电路包括三相无刷、三相步进或伺服电机驱动电路，以及两相双H桥步进电机驱动电路。
6.根据权利要求1所述的一种基于PMOS管低压直流供电驱动器电源防反接电路，其特征在于，所述的第一电阻和第二电阻均为贴片电阻。
7.根据权利要求1所述的一种基于PMOS管低压直流供电驱动器电源防反接电路，其特征在于，所述的PMOS管为根据驱动器实际供电电流的大小选择不同耐压和电流能力的PMOS管。
8.根据权利要求1所述的一种基于PMOS管低压直流供电驱动器电源防反接电路，其特征在于，所述的稳压二极管为15V稳压二极管。
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