CN205282474U - 一种mosfet保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种MOSFET保护电路，包括控制器MCU、第三限流电阻R3、MOSFET驱动器U1、第四驱动限流电阻R4、MOSFET管Q1、第六电流取样电阻R6，设置在第六电流取样电阻R6两端的差分放大电路、电连接差分放大电路的RC延时电路和施密特触发器二U4，施密特触发器二U4经第一二极管D1接入到第三限流电阻R3与MOSFET驱动器U1的电连接点上，通过RC延时电路，可以在MOSFET管Q1过流的情况下，让MOSFET管Q1以固定频率进行工作，不会因快速反复开关而损坏；另外，MOSFET管Q1的漏极（D极）电连接诊断反馈电路，以读取负载低边状态，实现故障诊断功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种MOSFET保护电路，尤其涉及一种具备过流保护的MOSFET保护电路，特别涉及大功率半导体开关器件作为低边开关使用时，具备过流保护及负载状态诊断的MOSFET保护电路。
背景技术
近年来，随着电子电力及电子技术的迅猛发展，作为关键技术的大功率半导体器件在技术和应用上有了新的突破，开关速度越来越快，耐压等级越来越高，载流能力越来越大，应用范围也越来越广。目前，公知的在控制器不能实时处理MOSFET采集过流信号或实时采集电流模拟信号的情况下，MOSFET低边开关保护电路一般由MOSFET驱动器、电流采样电路、比较器电路组成，当通过MOSFET管的电流流过取样电阻时，在取样电阻两端产生电压差，将此电压差与比较器设置的参考电压比较，若取样电阻上产生的电压差大于设置的参考电压，比较器输出发生翻转，关闭MOSFET管以达到过流保护的目的。由于MOSFET关闭后，取样电阻上的电流瞬间变为“0”，比较器很快就会翻转重新打开MOSFET，造成反复地、快速地开关MOSFET，开关过程中，MOSFET开关损耗较大，MOSFET内部产生的大量热量，使MOSFET管损坏，达不到过流保护的目的。
发明内容
为解决上述公知的MOSFET保护电路由于比较器输出翻转速度较快，使MOSFET管损坏，达不到过流保护的目的问题，本实用新型提供一种MOSFET保护电路。
本实用新型的一种MOSFET保护电路，其特征在于：包括控制器MCU、第三限流电阻R3、MOSFET驱动器U1、第四驱动限流电阻R4、MOSFET管Q1、第六电流取样电阻R6，所述的控制器MCU经第三限流电阻R3电连接到MOSFET驱动器U1的输入端，MOSFET驱动器U1输出端经第四驱动限流电阻R4与MOSFET管Q1的栅极（G极）相连，所述的MOSFET管Q1的源极（S极）经第六电流取样电阻R6后接地，所述的MOSFET管Q1的漏极（D极）电连接外部负载；
设置在第六电流取样电阻R6两端，把从第六电流取样电阻R6两端取样的代表电流大小的压差信号放大的差分放大电路；
电连接所述的差分放大电路的RC延时电路；以及，设置在所述的RC延时电路输出端的施密特触发器二U4，所述的施密特触发器二U4的输出端与第一二极管D1的负极相连；第一二极管D1的正极接入到第三限流电阻R3与MOSFET驱动器U1的输入端的电连接点上。
进一步，所述的差分放大电路包括运算放大器U3、第五输入电阻R5、第八输入电阻R8、第九分压电阻R9和第十反馈电阻R10，所述的运算放大器U3的负输入端经第八输入电阻R8电连接第六电流取样电阻R6的接地端，所述的运算放大器U3的正输入端经第五输入电阻R5电连接在第六电流取样电阻R6的另一端，第十反馈电阻R10电连接运算放大器U3的输出端和负输入端，所述的第五输入电阻R5经第九分压电阻R9后接地。
进一步，所述的RC延时电路包括第七限流电阻R7和第一电容C1，所述的第七限流电阻R7的一端电连接差分放大电路的运算放大器U3的输出端，所述的第七限流电阻R7的另一端电连接所述的施密特触发器二U4的输入端和所述的第一电容C1。
进一步，所述的MOSFET管Q1的漏极（D极）电连接诊断反馈电路，所述的诊断反馈电路包括电连接所述的MOSFET管Q1的漏极（D极）的第一限流电阻R1、与所述的第一限流电阻R1串联的第二分压电阻R2和输入端与所述的第二分压电阻R2电连接的施密特触发器一U2，所述的施密特触发器一U2输出端电连接到控制器MCU的输入口上。
本实用新型的具有如下积极效果，本实用新型的一种MOSFET保护电路，通过RC延时电路，可以在MOSFET管Q1过流的情况下，让MOSFET管Q1以固定频率进行工作，以保证MOSFET管Q1不会因快速反复开关而损坏；MOSFET管Q1的漏极（D极）经限流、分压后接入施密特触发器一U2，再电连接到控制器MCU的输入口上，以读取负载低边状态，实现故障诊断功能。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图：
图1是本实用新型的一种MOSFET保护电路的电路原理图。
具体实施方式
图1是本实用新型的一种MOSFET保护电路的实施例的电路原理图，本实用新型的一种MOSFET保护电路，其特征在于：包括控制器MCU、第三限流电阻R3、MOSFET驱动器U1、第四驱动限流电阻R4、MOSFET管Q1、第六电流取样电阻R6，所述的控制器MCU经第三限流电阻R3电连接到MOSFET驱动器U1的输入端，MOSFET驱动器U1输出端经第四驱动限流电阻R4与MOSFET管Q1的栅极（G极）相连，所述的MOSFET管Q1的源极（S极）经第六电流取样电阻R6后接地，所述的MOSFET管Q1的漏极（D极）电连接外部负载；
设置在第六电流取样电阻R6两端，将从第六电流取样电阻R6两端取样的代表电流大小的压差信号放大的差分放大电路；
电连接所述的差分放大电路的RC延时电路；以及，设置在所述的RC延时电路输出端的施密特触发器二U4，所述的施密特触发器二U4的输出端与第一二极管D1的负极相连；第一二极管D1的正极接入到第三限流电阻R3与MOSFET驱动器U1的输入端的电连接点上。
进一步，所述的差分放大电路包括运算放大器U3、第五输入电阻R5、第八输入电阻R8、第九分压电阻R9和第十反馈电阻R10，所述的运算放大器U3的负输入端经第八输入电阻R8电连接第六电流取样电阻R6的接地端，所述的运算放大器U3的正输入端经第五输入电阻R5电连接在第六电流取样电阻R6的另一端，第十反馈电阻R10电连接运算放大器U3的输出端和负输入端，所述的第五输入电阻R5经第九分压电阻R9后接地。
进一步，所述的RC延时电路包括第七限流电阻R7和第一电容C1，所述的第七限流电阻R7的一端电连接差分放大电路的运算放大器U3的输出端，所述的第七限流电阻R7的另一端电连接所述的施密特触发器二U4的输入端和所述的第一电容C1。
进一步，所述的MOSFET管Q1的漏极（D极）电连接诊断反馈电路，所述的诊断反馈电路包括电连接所述的MOSFET管Q1的漏极（D极）的第一限流电阻R1、与所述的第一限流电阻R1串联的第二分压电阻R2和输入端与所述的第二分压电阻R2电连接的施密特触发器一U2，所述的施密特触发器一U2输出端电连接到控制器MCU的输入口上。
当控制器MCU发出打开MOSFET的控制信号，即逻辑电平高，第三限流电阻R3输出同样的逻辑电平给MOSFET驱动器U1，MOSFET驱动器U1输出放大了电压和电流的驱动信号，经第四驱动限流电阻R4驱动MOSFET管Q1打开，打开MOSFET管Q1后，电流通过外部负载到MOSFET管Q1漏极；电流经过MOSFET管Q1后，从源极出来再经过串联的第六电流取样电阻R6到地，电流经过第六电流取样电阻R6时，在第六电流取样电阻R6的两端产生压差，压差大小与通过的电流成正比，差分放大电路把从第六电流取样电阻R6两端取样的代表电流大小的压差信号放大，经过RC延时电路的第七限流电阻R7给第一电容C1缓慢充电。正常工作时，第一电容C1上的电压达不到施密特触发器二U4的正跳变阀值，施密特触发器二U4输出高电平，使第一二极管D1工作在非正向导通状态，不会改变第三限流电阻R3输出的状态；当MOSFET管Q1上流过的电流到达设定的最大值，并维持了一定时间后，第一电容C1上的电压达到施密特触发器二U4的正跳变阀值，施密特触发器二U4输出低电平，第一二极管D1正向导通状态，将第三限流电阻R3的输出电平拉低，MOSFET驱动器U1输出低电平，使MOSFET管Q1关闭，实现过流关断功能。在MOSFET管Q1关断后，第六取样电阻R6上的电流变为0A，两端的电压差也变为0V，差分放大电路的输出也很快变为0V，第一电容C1通过第七限流电阻R7缓慢向运算放大器U3的输出端放电。当第一电容C1上的电压达到施密特触发器二U4的负跳变阀值时，施密特触发器二U4输出高电平，MOSFET管Q1恢复工作。通过RC延时电路，可以在MOSFET管Q1过流的情况下，让MOSFET管Q1以固定频率进行工作，以保证MOSFET管Q1不会因快速反复开关而损坏。MOSFET管Q1的开关频率可以通过第一电容C1和第七限流电阻R7进行调节。
同时，与MOSFET管Q1的漏极（D极）电连接的诊断反馈电路，经第一限流电阻R1限流和第二分压电阻R2分压后接入施密特触发器一U2的输入端，将施密特触发器一U2的输出端反馈信号至控制器MCU，控制器MCU根据输出的控制信号逻辑以及施密特触发器一U2输出的反馈信号的逻辑，可以准确诊断外部负载的状态，即：
当控制器MCU输出低电平，MOSFET管Q1关闭，外部负载电路电连接正常时，控制器反馈信号为低电平。
当控制器MCU输出高电平，MOSFET管Q1打开，外部负载正常工作没有出现过流时，控制器MCU反馈信号为高电平。
当外部负载短电源时，控制器MCU不论输出高电平还是低电平，控制器反馈信号保持低电平；
当外部负载对地短路或开路时，控制器MCU不论输出高电平还是低电平，控制器反馈信号保持高电平。
外部负载状态诊断真值表：
Claims (4)
1.一种MOSFET保护电路，其特征在于：包括控制器MCU、第三限流电阻R3、MOSFET驱动器U1、第四驱动限流电阻R4、MOSFET管Q1、第六电流取样电阻R6，所述的控制器MCU经第三限流电阻R3电连接到MOSFET驱动器U1的输入端，MOSFET驱动器U1输出端经第四驱动限流电阻R4与MOSFET管Q1的栅极（G极）相连，所述的MOSFET管Q1的源极（S极）经第六电流取样电阻R6后接地，所述的MOSFET管Q1的漏极（D极）电连接外部负载；
设置在第六电流取样电阻R6两端，把从第六电流取样电阻R6两端取样的代表电流大小的压差信号放大的差分放大电路；
电连接所述的差分放大电路的RC延时电路；以及，
设置在所述的RC延时电路输出端的施密特触发器二U4，所述的施密特触发器二U4的输出端与第一二极管D1的负极相连；第一二极管D1的正极接入到第三限流电阻R3与MOSFET驱动器U1的输入端的电连接点上。
2.根据权利要求1所述的一种MOSFET保护电路，其特征在于：所述的差分放大电路包括运算放大器U3、第五输入电阻R5、第八输入电阻R8、第九分压电阻R9和第十反馈电阻R10，所述的运算放大器U3的负输入端经第八输入电阻R8电连接第六电流取样电阻R6的接地端，所述的运算放大器U3的正输入端经第五输入电阻R5电连接在第六电流取样电阻R6的另一端，第十反馈电阻R10电连接运算放大器U3的输出端和负输入端，所述的第五输入电阻R5经第九分压电阻R9后接地。
3.根据权利要求1所述的一种MOSFET保护电路，其特征在于：所述的RC延时电路包括第七限流电阻R7和第一电容C1，所述的第七限流电阻R7的一端电连接差分放大电路的运算放大器U3的输出端，所述的第七限流电阻R7的另一端电连接所述的施密特触发器二U4的输入端和所述的第一电容C1。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种MOSFET保护电路，其特征在于：所述的MOSFET管Q1的漏极（D极）电连接诊断反馈电路，所述的诊断反馈电路包括电连接所述的MOSFET管Q1的漏极（D极）的第一限流电阻R1、与所述的第一限流电阻R1串联的第二分压电阻R2和输入端与所述的第二分压电阻R2电连接的施密特触发器一U2，所述的施密特触发器一U2输出端电连接到控制器MCU的输入口上。
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| CN112255937A (zh) * | 2020-09-18 | 2021-01-22 | 惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司 | 一种可检测低边负载开路的汽车组合仪表控制电路 |
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