CN216721162U - 一种并联mos管的均衡保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了MOS管保护技术领域的一种并联MOS管的均衡保护装置，包括一MOS开关电路、一取样电路、一控制比较电路、一驱动电路以及一限流电路；所述MOS开关电路的一端与驱动电路以及限流电路连接，另一端与取样电路连接；所述控制比较电路的一端与取样电路以及MOS开关电路连接，另一端与驱动电路连接。本实用新型的优点在于：实现对并联的MOS管提供均衡保护，极大的提升了电路的安全性和稳定性，极大的降低了MOS管生产成本以及电路设计成本。

Description

一种并联MOS管的均衡保护装置

技术领域

本实用新型涉及MOS管保护技术领域，特别指一种并联MOS管的均衡保护装置。

背景技术

MOS管又称为场效应管，是一种利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的半导体器件。由于单个MOS管所承受的电流有限，因此在实际电路设计中常并联多个MOS管以承受更大的电流。

由于生产批次、生产条件等各种原因，不同MOS管的一致性不能完全保证相同，使得在多个MOS管并联使用时，存在如下问题：1、时常出现其中某个MOS管因瞬间承受了较大电流而损坏的情况，即出现烧管问题，影响电路的安全性和稳定性；2、生产MOS管时需要人工进行MOS管的匹配，增加生产的工作量；3、电路参数设计时需要考虑驱动电路的一致性，增加了电路设计难度；4、PCB设计时需要考虑走线内阻不同所造成的不均衡，从而增加PCB设计难度。

因此，如何提供一种并联MOS管的均衡保护装置，实现对并联的MOS管提供均衡保护，提升电路的安全性和稳定性，降低MOS管生产成本以及电路设计成本，成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种并联MOS管的均衡保护装置，实现对并联的MOS管提供均衡保护，提升电路的安全性和稳定性，降低MOS管生产成本以及电路设计成本。

本实用新型是这样实现的：一种并联MOS管的均衡保护装置，包括一MOS开关电路、一取样电路、一控制比较电路、一驱动电路以及一限流电路；

所述MOS开关电路的一端与驱动电路以及限流电路连接，另一端与取样电路连接；所述控制比较电路的一端与取样电路以及MOS开关电路连接，另一端与驱动电路连接。

进一步地，所述MOS开关电路包括一MOS管Q1、一MOS管Q2、一MOS管Q3以及一MOS管Q4；

所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3以及MOS管Q4的漏极相互连接，栅极均与限流电路以及驱动电路连接，源极均与取样电路连接。

进一步地，所述取样电路包括一电阻R5、一电阻R6、一电阻R7、一电阻R8、一电阻R9、一电阻R10、一电阻R11以及一电阻R12；

所述电阻R5与电阻R6并联后，一端与控制比较电路以及MOS管Q1的源极连接，另一端接地；所述电阻R7与电阻R8并联后，一端与控制比较电路以及MOS管Q2的源极连接，另一端接地；所述电阻R9与电阻R10并联后，一端与控制比较电路以及MOS管Q3的源极连接，另一端接地；所述电阻R11与电阻R12并联后，一端与控制比较电路以及MOS管Q4的源极连接，另一端接地。

进一步地，所述控制比较电路包括一运放U1A、一运放U1B、一运放U1C以及一运放U1D；

所述运放U1A的引脚1与驱动电路连接，引脚5与电阻R5、电阻R6以及MOS管Q1的源极连接；所述运放U1B的引脚2与驱动电路连接，引脚7与电阻R7、电阻R8以及MOS管Q2的源极连接；所述运放U1C的引脚14与驱动电路连接，引脚9与电阻R9、电阻R10以及MOS管Q3的源极连接；所述运放U1D的引脚13与驱动电路连接，引脚11与电阻R11、电阻R12以及MOS管Q4的源极连接。

进一步地，所述驱动电路包括一MOS管Q5、一MOS管Q6、一MOS管Q7、一MOS管Q8、一电阻R13、一电阻R14、一电阻R15以及一电阻R16；

所述MOS管Q5的漏极与限流电路以及MOS管Q4的栅极连接，栅极与电阻R13以及运放U1D的引脚13连接，源极与电阻R13连接并接地；所述MOS管Q6的漏极与限流电路以及MOS管Q3的栅极连接，栅极与电阻R14以及运放U1C的引脚14连接，源极与电阻R14连接并接地；所述MOS管Q7的漏极与限流电路以及MOS管Q2的栅极连接，栅极与电阻R15以及运放U1B的引脚2连接，源极与电阻R15连接并接地；所述MOS管Q8的漏极与限流电路以及MOS管Q1的栅极连接，栅极与电阻R16以及运放U1A的引脚1连接，源极与电阻R16连接并接地。

进一步地，所述限流电路包括一电阻R1、一电阻R2、一电阻R3以及一电阻R4；

所述电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4的一端相互连接，另一端与MOS开关电路以及驱动电路连接。

本实用新型的优点在于：

1、通过设置取样电路，对MOS开关电路中各并联MOS管输出的电流信号进行采样，并转化为电压信号，再通过控制比较电路对取样电路的电压信号进行监控，当监控的电压信号大于基准源的电压时，说明对应MOS开关电路中的MOS管的电流过大，此时控制比较电路对应的运放输出高电平，导通驱动电路对应的MOS管，进而将从限流电路输入的驱动信号拉低，截止MOS开关电路中对应的MOS管以提供保护，避免MOS开关电路中的MOS管因均衡问题而损坏，即MOS开关电路、取样电路、控制比较电路、驱动电路以及限流电路依次组成一个闭环的控制回路，只要MOS开关电路中某个MOS管的电流超限便自动截止，最终实现对并联的MOS管提供均衡保护，进而极大的提升了电路的安全性和稳定性；由于能够对并联的MOS管提供均衡保护，不必通过人工进行MOS管的匹配，降低了电路参数和PCB的设计难度，进而极大的降低了MOS管生产成本以及电路设计成本。

2、通过设置取样电路、控制比较电路、驱动电路以及限流电路对MOS开关电路提供均衡保护，即对并联的MOS管提供均衡保护，为纯硬件的保护电路，不需要增加额外的MCU，进而降低了MOS管均衡保护成本。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型一种并联MOS管的均衡保护装置的电路图。

标记说明：

100-一种并联MOS管的均衡保护装置，1-MOS开关电路，2-取样电路，3-控制比较电路，4-驱动电路，5-限流电路。

具体实施方式

本实用新型实施例通过提供一种并联MOS管的均衡保护装置100，解决了现有技术中多个MOS管并联使用时，时常出现烧管而影响电路的安全性和稳定性；生产MOS管时需要人工进行MOS管的匹配，增加生产的工作量；电路参数设计和PCB设计难度大的技术问题，实现了对并联的MOS管提供均衡保护，极大的提升了电路的安全性和稳定性，极大的降低了MOS管生产成本以及电路设计成本的技术效果。

本实用新型实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：将MOS开关电路1、取样电路2、控制比较电路3、驱动电路4以及限流电路5依次组成一个闭环的控制回路，只要MOS开关电路1中某个MOS管的电流超限便自动截止，以对并联的MOS管提供均衡保护。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

请参照图1所示，本实用新型一种并联MOS管的均衡保护装置100的较佳实施例，包括一MOS开关电路1、一取样电路2、一控制比较电路3、一驱动电路4以及一限流电路5；所述MOS开关电路1用于并联多个MOS管以增加承受电流；所述取样电路2用于检测MOS开关电路1中各MOS管流过的电流信号，并将电流信号转换为电压信号；所述控制比较电路3用于将取样电路2取样的电压信号与基准源的电压信号进行比较，当取样的电压信号大于基准源的电压信号时使输出电平翻转；所述驱动电路4用于依据控制比较电路3的输出电平拉低MOS开关电路1中对应MOS管的驱动信号；所述限流电路5用于驱动信号的限流；

所述MOS开关电路1的一端与驱动电路4以及限流电路5连接，另一端与取样电路2连接；所述控制比较电路3的一端与取样电路2以及MOS开关电路1连接，另一端与驱动电路4连接。

所述MOS开关电路1包括一MOS管Q1、一MOS管Q2、一MOS管Q3以及一MOS管Q4；

所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3以及MOS管Q4的漏极相互连接，栅极均与限流电路5以及驱动电路4连接，源极均与取样电路2连接。

所述取样电路2包括一电阻R5、一电阻R6、一电阻R7、一电阻R8、一电阻R9、一电阻R10、一电阻R11以及一电阻R12；

所述电阻R5与电阻R6并联后，一端与控制比较电路3以及MOS管Q1的源极连接，另一端接地；所述电阻R7与电阻R8并联后，一端与控制比较电路3以及MOS管Q2的源极连接，另一端接地；所述电阻R9与电阻R10并联后，一端与控制比较电路3以及MOS管Q3的源极连接，另一端接地；所述电阻R11与电阻R12并联后，一端与控制比较电路3以及MOS管Q4的源极连接，另一端接地。

所述控制比较电路3包括一运放U1A、一运放U1B、一运放U1C以及一运放U1D；

所述运放U1A的引脚1与驱动电路4连接，引脚5与电阻R5、电阻R6以及MOS管Q1的源极连接；所述运放U1B的引脚2与驱动电路4连接，引脚7与电阻R7、电阻R8以及MOS管Q2的源极连接；所述运放U1C的引脚14与驱动电路4连接，引脚9与电阻R9、电阻R10以及MOS管Q3的源极连接；所述运放U1D的引脚13与驱动电路4连接，引脚11与电阻R11、电阻R12以及MOS管Q4的源极连接。所述运放U1A的引脚4、运放U1B的引脚6、运放U1C的引脚8以及运放U1D的引脚10均与基准源连接；所述基准源用于提供基准电压，用于判断所述MOS开关电路1中各MOS管的电流是否超限。

所述驱动电路4包括一MOS管Q5、一MOS管Q6、一MOS管Q7、一MOS管Q8、一电阻R13、一电阻R14、一电阻R15以及一电阻R16；

所述MOS管Q5的漏极与限流电路5以及MOS管Q4的栅极连接，栅极与电阻R13以及运放U1D的引脚13连接，源极与电阻R13连接并接地；所述MOS管Q6的漏极与限流电路5以及MOS管Q3的栅极连接，栅极与电阻R14以及运放U1C的引脚14连接，源极与电阻R14连接并接地；所述MOS管Q7的漏极与限流电路5以及MOS管Q2的栅极连接，栅极与电阻R15以及运放U1B的引脚2连接，源极与电阻R15连接并接地；所述MOS管Q8的漏极与限流电路5以及MOS管Q1的栅极连接，栅极与电阻R16以及运放U1A的引脚1连接，源极与电阻R16连接并接地。

所述限流电路5包括一电阻R1、一电阻R2、一电阻R3以及一电阻R4；

所述电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4的一端相互连接，另一端与MOS开关电路1以及驱动电路4连接；即所述电阻R1的一端输入驱动信号，另一端与MOS管Q1的栅极以及MOS管Q8的漏极连接；所述电阻R2的一端输入驱动信号，另一端与MOS管Q3的栅极以及MOS管Q7的漏极连接；所述电阻R3的一端输入驱动信号，另一端与MOS管Q3的栅极以及MOS管Q6的漏极连接；所述电阻R4的一端输入驱动信号，另一端与MOS管Q4的栅极以及MOS管Q5的漏极连接。

本实用新型工作原理：

所述MOS开关电路1在工作过程中，突然所述MOS管Q1的电流变大，所述MOS管Q1的电流信号流经电阻R5和电阻R6转换为电压信号输入运放U1A的引脚5，当所述运放U1A的引脚5的电压大于引脚4输入的基准源的电压时，所述运放U1A向MOS管Q8输出高电平，进而导通所述MOS管Q8，进而将输入所述MOS管Q1的栅极的驱动信号拉低，使得所述MOS管Q1被截止，以对所述MOS管Q1提供保护。

综上所述，本实用新型的优点在于：

1、通过设置取样电路，对MOS开关电路中各并联MOS管输出的电流信号进行采样，并转化为电压信号，再通过控制比较电路对取样电路的电压信号进行监控，当监控的电压信号大于基准源的电压时，说明对应MOS开关电路中的MOS管的电流过大，此时控制比较电路对应的运放输出高电平，导通驱动电路对应的MOS管，进而将从限流电路输入的驱动信号拉低，截止MOS开关电路中对应的MOS管以提供保护，避免MOS开关电路中的MOS管因均衡问题而损坏，即MOS开关电路、取样电路、控制比较电路、驱动电路以及限流电路依次组成一个闭环的控制回路，只要MOS开关电路中某个MOS管的电流超限便自动截止，最终实现对并联的MOS管提供均衡保护，进而极大的提升了电路的安全性和稳定性；由于能够对并联的MOS管提供均衡保护，不必通过人工进行MOS管的匹配，降低了电路参数和PCB的设计难度，进而极大的降低了MOS管生产成本以及电路设计成本。

2、通过设置取样电路、控制比较电路、驱动电路以及限流电路对MOS开关电路提供均衡保护，即对并联的MOS管提供均衡保护，为纯硬件的保护电路，不需要增加额外的MCU，进而降低了MOS管均衡保护成本。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种并联MOS管的均衡保护装置，其特征在于：包括一MOS开关电路、一取样电路、一控制比较电路、一驱动电路以及一限流电路；

所述MOS开关电路的一端与驱动电路以及限流电路连接，另一端与取样电路连接；所述控制比较电路的一端与取样电路以及MOS开关电路连接，另一端与驱动电路连接。

2.如权利要求1所述的一种并联MOS管的均衡保护装置，其特征在于：所述MOS开关电路包括一MOS管Q1、一MOS管Q2、一MOS管Q3以及一MOS管Q4；

所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3以及MOS管Q4的漏极相互连接，栅极均与限流电路以及驱动电路连接，源极均与取样电路连接。

3.如权利要求2所述的一种并联MOS管的均衡保护装置，其特征在于：所述取样电路包括一电阻R5、一电阻R6、一电阻R7、一电阻R8、一电阻R9、一电阻R10、一电阻R11以及一电阻R12；

所述电阻R5与电阻R6并联后，一端与控制比较电路以及MOS管Q1的源极连接，另一端接地；所述电阻R7与电阻R8并联后，一端与控制比较电路以及MOS管Q2的源极连接，另一端接地；所述电阻R9与电阻R10并联后，一端与控制比较电路以及MOS管Q3的源极连接，另一端接地；所述电阻R11与电阻R12并联后，一端与控制比较电路以及MOS管Q4的源极连接，另一端接地。

4.如权利要求3所述的一种并联MOS管的均衡保护装置，其特征在于：所述控制比较电路包括一运放U1A、一运放U1B、一运放U1C以及一运放U1D；

所述运放U1A的引脚1与驱动电路连接，引脚5与电阻R5、电阻R6以及MOS管Q1的源极连接；所述运放U1B的引脚2与驱动电路连接，引脚7与电阻R7、电阻R8以及MOS管Q2的源极连接；所述运放U1C的引脚14与驱动电路连接，引脚9与电阻R9、电阻R10以及MOS管Q3的源极连接；所述运放U1D的引脚13与驱动电路连接，引脚11与电阻R11、电阻R12以及MOS管Q4的源极连接。

5.如权利要求4所述的一种并联MOS管的均衡保护装置，其特征在于：所述驱动电路包括一MOS管Q5、一MOS管Q6、一MOS管Q7、一MOS管Q8、一电阻R13、一电阻R14、一电阻R15以及一电阻R16；

所述MOS管Q5的漏极与限流电路以及MOS管Q4的栅极连接，栅极与电阻R13以及运放U1D的引脚13连接，源极与电阻R13连接并接地；所述MOS管Q6的漏极与限流电路以及MOS管Q3的栅极连接，栅极与电阻R14以及运放U1C的引脚14连接，源极与电阻R14连接并接地；所述MOS管Q7的漏极与限流电路以及MOS管Q2的栅极连接，栅极与电阻R15以及运放U1B的引脚2连接，源极与电阻R15连接并接地；所述MOS管Q8的漏极与限流电路以及MOS管Q1的栅极连接，栅极与电阻R16以及运放U1A的引脚1连接，源极与电阻R16连接并接地。

6.如权利要求1所述的一种并联MOS管的均衡保护装置，其特征在于：所述限流电路包括一电阻R1、一电阻R2、一电阻R3以及一电阻R4；

所述电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4的一端相互连接，另一端与MOS开关电路以及驱动电路连接。

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