CN114447896A - 一种sspc短路电流限流电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种SSPC短路电流限流电路，包含有，采样电阻Rs、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一运算放大器OP1及NPN三极管，其中，采样电阻Rs的第一端接运算放大器OP1的同相输入端，运算放大器OP1的输出端接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端分别接第二电阻的第一端、第三电阻的第一端及NPN三极管的基极，第三电阻的第二端接第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端分别接NPN三极管的集电极及MOS管驱动端。本发明的有益效果在于：利用晶体管的线性工作区来做负反馈，可以动态调节MOS管驱动，从而将沟道电流限制在预设阈值区间，有效减小功率器件的应力，降低SSPC体积、重量和成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种SSPC短路电流限流电路。
背景技术
请参见图1，图中示出的是AC SSPC短路电流限制原理图。AC SSPC中通常有2个MOS管背靠背的安装，以实现通道关断后的电流双向阻断。在短路发生时，回路阻抗突然变小，回路电流迅速上升。当电流上升到SSPC保护阈值时，MOS管分断，以切断短路电流。由于切断瞬间产生的高EMI导致MOS管驱动振荡，沟道电阻会突变，从而导致分断瞬间的电流突变，最大峰值可达分断前的5倍。
请参见图2，MOS管分断后，由于进线和出线都有电感L1和L2，电感电流不能突变，在MOS管完全分断后，电感上的能量需要找到泄放回路。通常的设计是在SSPC功率进线和出线出加装TVS管，电感上的电流会通过L1和L2回路泄放掉。如果高达5倍的短路电流得不到限制，则TVS可能会损坏，同时电感上产生的高di/dt也会导致MOS管上电压应力增加，进而导致MOS管损坏。
请参见图3，采样电阻Rs的电流会转换成电压信号，第一电阻R1和第二电阻R2对其进行分压。当电流超过预设值之后，分到第二电阻R2上的电压会超过NPN三极管的Vbe电压（通常为0.6-0.8V），从而NPN三极管导通，MOS管驱动被拉低，存储在Cgs上的电荷通过驱动电阻放电，驱动电压线性下降，沟道电阻增大。与此同时，短路电流因沟道电阻增大而减小，Rs上采样电压也减小，Ibe减小，MOS管驱动下降变缓，如此循环，直至MOS驱动电压下调到沟道电流稳定，Vbe重新截止。
发明内容
本发明目的是解决现有技术中的问题，而提供一种新型的SSPC短路电流限流电路。
为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：一种SSPC短路电流限流电路，包含有，采样电阻Rs、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一运算放大器OP1及NPN三极管，其中，采样电阻Rs的第一端接运算放大器OP1的同相输入端，运算放大器OP1的输出端接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端分别接第二电阻的第一端、第三电阻的第一端及NPN三极管的基极，第三电阻的第二端接第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端分别接NPN三极管的集电极及MOS管驱动端，采样电阻Rs的第二端、运算放大器OP1的反相输入端、第二电阻R2的第二端及NPN三极管的发射极均接地端。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：利用晶体管的线性工作区来做负反馈，可以动态调节MOS管驱动，从而将沟道电流限制在预设的阈值区间，有效地减小。
附图说明
图1为现有技术中短路电流限制的原理框图。
图2为现有技术中交流SSPC短路瞬间的原理图。
图3为现有技术中简易晶体管电流限制设计图。
图4为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式连接附图对本发明作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参见图4，图中示出的是一种SSPC短路电流限流电路。包含有，采样电阻Rs、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一运算放大器OP1及NPN三极管。其中，采样电阻Rs的第一端接运算放大器OP1的同相输入端，运算放大器OP1的输出端接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端分别接第二电阻的第一端、第三电阻的第一端及NPN三极管的基极，第三电阻的第二端接第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端分别接NPN三极管的集电极及MOS管驱动端，采样电阻Rs的第二端、运算放大器OP1的反相输入端、第二电阻R2的第二端及NPN三极管的发射极均接地端。
增加运放环节，以补偿采样电阻Rs整定电压比较低的场合（限制电流则算后小于0.7V，NPN三极管无法导通的场合），同时在NPN三极管集电极和基极之间增加了积分环节，使得反馈改为PI调节，以消除静差。
而以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (1)
1.一种SSPC短路电流限流电路，其特征在于，包含有，采样电阻Rs、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一运算放大器OP1及NPN三极管，其中，采样电阻Rs的第一端接运算放大器OP1的同相输入端，运算放大器OP1的输出端接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端分别接第二电阻的第一端、第三电阻的第一端及NPN三极管的基极，第三电阻的第二端接第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端分别接NPN三极管的集电极及MOS管驱动端，采样电阻Rs的第二端、运算放大器OP1的反相输入端、第二电阻R2的第二端及NPN三极管的发射极均接地端。
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2020
- 2020-11-02 CN CN202011203643.8A patent/CN114447896A/zh active Pending
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