CN113225057A - 开关电路的保护方法、保护电路及开关电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关电路的保护方法、保护电路及开关电路，开关电路的上管和下管串联，公共节点为开关节点，保护电路包括第一开关管和第一边沿检测电路，第一边沿检测电路连接到开关电路的参考地，第一边沿检测电路的第一输出端连接到第一开关管的栅极；第一开关管的漏极连接到上管的栅极，第一开关管的源极连接到开关节点；第一边沿检测电路检测所述开关节点的电压掉落，当开关节点电压掉落速度超过第一阈值，则第一开关管导通。本发明能有效防止由于高侧供电电压未建立，开关节点有电压突变导致启动时上下管直通，提高系统可靠性。

Description

开关电路的保护方法、保护电路及开关电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种开关电路的保护方法、保护电路及开关电路。
背景技术
请参考图1所示，上管M0和下管M1串联，形成开关电路，上管M0和下管M1的公共节点为开关节点SW。下管M1的漏源寄生电容C1在关机的时候放电不彻底，可能导致系统上电时，开关节点SW上有一定电压，高侧供电电压BST无法被充电，高侧供电电压BST和开关节点SW之间压差为0，上管M0无法正常工作。但是，此时下管M1的电源电压已经建立，下管M1可以正常开关，当下管M1导通时，下管M1的漏源寄生电容C1快速放电，导致开关节点SW电压快速跌落。由于上管M0漏栅之间的寄生电容Cp1和栅源之间的寄生电容Cp2的存在，当开关节点电压SW掉落到一定值时，上管M0会导通，从而引起了上下管M0和M1的直通。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种开关电路的保护方法、保护电路和开关电路，用于解决现有技术中由于高侧供电电压未建立，开关节点有电压突变导致启动时上下管直通的问题。
本发明的技术方案是提供一种开关电路的保护电路，所述开关电路的上管和下管串联，公共节点为开关节点，所述保护电路包括第一开关管和第一边沿检测电路，所述第一边沿检测电路的第一输出端连接到第一开关管的栅极；第一开关管的漏极连接到上管的栅极，第一开关管的源极连接到开关节点；所述第一边沿检测电路检测所述开关节点的电压掉落，当开关节点电压掉落速度超过第一阈值，则第一开关管导通。
作为可选，所述第一边沿检测电路包括第一电容，第一电容的第一端连接到参考电位点，第二端连接到所述第一开关管的栅极。
作为可选，所述第一边沿检测电路还包括钳位电路，所述钳位电路连接到所述开关节点和所述第一开关管的栅极。
作为可选，开关电路的逻辑电路接收所述第一边沿检测电路的输出电压，当开关节点电压掉落速度超过第一阈值，则逻辑电路复位上管的驱动电路。
作为可选，所述第一边沿检测电路包括第二开关管，所述第二开关管的栅极和源极分别和第一开关管的栅极和源极连接，第二开关管的漏极连接到所述开关电路的逻辑电路。
作为可选，所述保护电路还包括第二边沿检测电路，开关电路的逻辑电路接收所述第二边沿检测电路的输出电压，所述第二边沿检测电路连接到高侧供电电压和开关节点，检测所述高侧供电电压和开关节点压差的电压掉落或上升，当电压掉落速度超过第二阈值或者电压上升速度超过第三阈值，则逻辑电路复位上管的驱动电路。
作为可选，所述保护电路还包括电压检测电路，所述电压检测电路连接到高侧供电电压和开关节点，检测所述高侧供电电压和开关节点的压差，当所述高侧供电电压和开关节点的压差大于第四电压阈值，则不使能所述第一边沿检测电路。
本发明还提供一种开关电路的保护方法，所述开关电路的上管和下管串联，公共节点为开关节点，第一开关管的漏极连接到上管的栅极，第一开关管的源极连接到开关节点；检测所述开关节点的电压掉落，当开关节点电压掉落速度超过第一阈值，则第一开关管导通。
作为可选，第一电容的第一端连接到参考电位点，第二端连接到所述第一开关管的栅极，所述开关节点和所述第一开关管的栅极之间进行钳位，所述第一电容第一端电压表征开关节点的电压掉落。
当开关节点电压掉落速度超过第一阈值，则复位上管的驱动电路。
作为可选，检测所述高侧供电电压和开关节点压差的电压掉落或上升，当电压掉落速度超过第二阈值或者电压上升速度超过第三阈值，则复位上管的驱动电路。
本发明的又一技术解决方案是，提供一种开关电路。
采用本发明的电路结构和方法，与现有技术相比，具有以下优点：能有效防止由于高侧供电电压未建立，开关节点有电压突变导致启动时上下管直通，提高系统可靠性。
附图说明
图1为半桥驱动的电路示意图；
图2为本发明开关电路及其保护电路的示意图；
图3为本发明第一边沿检测电路的电路示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提供一种开关电路的保护电路，请参考图1所示，所述开关电路的上管M0和下管M1串联，公共节点为开关节点SW，所述保护电路包括第一开关管M3和第一边沿检测电路100，第一边沿检测电路100连接到参考电位点，参考电位点是电压相对固定，并且低阻抗的节点，例如，参考地、系统电源VCC、系统的输出电压VOUT或者系统的输入电压VIN等，其中，系统电源VCC是指LDO的输出，或外部供给下管驱动或控制电路的电源；第一边沿检测电路100的第一输出端连接到第一开关管M3的栅极G1；第一开关管的漏极连接到上管M0的栅极HO，第一开关管的源极连接到开关节点SW；所述第一边沿检测电路100检测所述开关节点SW的电压掉落，当开关节点SW电压掉落速度超过第一阈值，则第一开关管M3导通。本发明可以有效防止启动时高侧供电电压BST没有建立，开关节点SW电压掉落速度超过一定值，上下管直通的问题，大大提高了系统的可靠性。
请参考图3所示，为本发明第一边沿检测电路100一个实施例的电路示意图，所述第一边沿检测电路包括第一电容C101，第一电容C101的第一端连接到参考电位点，例如参考地，第二端连接到所述第一开关管M3的栅极G1。
请继续参考图3所示，为了保护第一开关管M3，防止开关节点SW电压掉落较多时，过大的压差引起第一开关管M3的栅源电压发生过压，所述第一边沿检测电路100还包括钳位电路101，所述钳位电路101连接到所述开关节点SW和所述第一开关管M3的栅极G1。
请参考图2所示，开关电路的逻辑电路200接收所述第一边沿检测电路100的输出电压，当开关节点电压掉落速度超过第一阈值，则逻辑电路200复位上管的驱动电路300。
请参考图3所示，所述第一边沿检测电路100包括第二开关管M101，所述第二开关管M101的栅极和源极分别和第一开关管M3的栅极和源极连接，第二开关管的漏极连接到所述开关电路的逻辑电路100。当开关节点电压掉落速度超过第一阈值，则逻辑电路200的第二开关管M101导通，逻辑电路200复位上管的驱动电路300。
请参考图2所示，所述保护电路还包括第二边沿检测电路400，开关电路的逻辑电路200接收所述第二边沿检测电路400的输出电压，所述第二边沿检测电路400连接到高侧供电电压BST和开关节点SW，检测所述高侧供电电压BST和开关节点SW压差的电压掉落或上升，当电压掉落速度超过第二阈值或者电压上升速度超过第三阈值，则逻辑电路200复位上管的驱动电路300。
请继续参考图2所示，为了进一步提高系统可靠性，所述保护电路还包括电压检测电路500，所述电压检测电路500连接到高侧供电电压BST和开关节点SW，检测所述高侧供电电压BST和开关节点SW的压差，当所述高侧供电电压和开关节点的压差大于第四电压阈值，则不使能所述第一边沿检测电路100。
本发明还公开了一种开关电路的保护方法，所述开关电路的上管和下管串联，公共节点为开关节点，第一开关管的漏极连接到上管的栅极，第一开关管的源极连接到开关节点；检测所述开关节点的电压掉落，当开关节点电压掉落速度超过第一阈值，则第一开关管导通。
在一个实施例中，采用电容来检测开关节点的电压掉落。第一电容的第一端连接到参考电位点，第二端连接到所述第一开关管的栅极，所述第一电容第一端电压表征开关节点的电压掉落。为了保护第一开关管，在开关节点和所述第一开关管的栅极之间进行钳位。
在一个实施例中，当开关节点电压掉落速度超过第一阈值，则复位上管的驱动电路。
在一个实施例中，检测所述高侧供电电压和开关节点压差的电压掉落或上升，当电压掉落速度超过第二阈值或者电压上升速度超过第三阈值，则复位上管的驱动电路。
本发明的又一技术解决方案是，提供一种开关电路，包括以上开关电路的保护方法或保护电路。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种开关电路的保护电路，所述开关电路的上管和下管串联，公共节点为开关节点，其特征在于：所述保护电路包括第一开关管和第一边沿检测电路，所述第一边沿检测电路的第一输出端连接到第一开关管的栅极；第一开关管的漏极连接到上管的栅极，第一开关管的源极连接到开关节点；所述第一边沿检测电路检测所述开关节点的电压掉落，当开关节点电压掉落速度超过第一阈值，则第一开关管导通。
2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于：所述第一边沿检测电路包括第一电容，第一电容的第一端连接到参考电位点，第二端连接到所述第一开关管的栅极。
3.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于：所述第一边沿检测电路还包括钳位电路，所述钳位电路连接到所述开关节点和所述第一开关管的栅极。
4.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于：开关电路的逻辑电路接收所述第一边沿检测电路的输出电压，当开关节点电压掉落速度超过第一阈值，则逻辑电路复位上管的驱动电路。
5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于：所述第一边沿检测电路包括第二开关管，所述第二开关管的栅极和源极分别和第一开关管的栅极和源极连接，第二开关管的漏极连接到所述开关电路的逻辑电路。
6.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于：所述保护电路还包括第二边沿检测电路，开关电路的逻辑电路接收所述第二边沿检测电路的输出电压，所述第二边沿检测电路连接到高侧供电电压和开关节点，检测所述高侧供电电压和开关节点压差的电压掉落或上升，当电压掉落速度超过第二阈值或者电压上升速度超过第三阈值，则逻辑电路复位上管的驱动电路。
7.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于：所述保护电路还包括电压检测电路，所述电压检测电路连接到高侧供电电压和开关节点，检测所述高侧供电电压和开关节点的压差，当所述高侧供电电压和开关节点的压差大于第四电压阈值，则不使能所述第一边沿检测电路。
8.一种开关电路的保护方法，所述开关电路的上管和下管串联，公共节点为开关节点，其特征在于：第一开关管的漏极连接到上管的栅极，第一开关管的源极连接到开关节点；检测所述开关节点的电压掉落，当开关节点电压掉落速度超过第一阈值，则第一开关管导通。
9.根据权利要求6所述的保护方法，其特征在于：第一电容的第一端连接到参考电位点，第二端连接到所述第一开关管的栅极，所述开关节点和所述第一开关管的栅极之间进行钳位，所述第一电容第一端电压表征开关节点的电压掉落。
10.根据权利要求7所述的保护方法，其特征在于：当开关节点电压掉落速度超过第一阈值，则复位上管的驱动电路。
11.根据权利要求8所述的保护方法，其特征在于：检测所述高侧供电电压和开关节点压差的电压掉落或上升，当电压掉落速度超过第二阈值或者电压上升速度超过第三阈值，则复位上管的驱动电路。
12.一种开关电路，其特征在于：包括如权利要求1～7任意一项所述保护电路，或采用包括如权利要求8～11任意一项所述保护方法。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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