CN218772037U - 一种mosfet过流保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种MOSFET过流保护电路，涉及MOS管保护，解决了现有技术中，MOS管过流保护电路复杂、功耗高、成本高、过流反应时间慢的问题，该电路包括：MOS管过流保护电路、第一负载电源、过流采样电阻、MOS管开关、负载、第二负载电源、MOS管驱动开关、MOS管驱动输出；第一负载电源的正极经过流采样电阻、MOS管开关、负载到第二负载电源的负极形成回路；驱动回路由第一负载电源的正极经过流采样电阻、MOS管驱动输出、MOS管驱动开关到第二负载电源的负极形成回路，实现了过流保护电路具有体积小、电路简单、功耗低、成本低、过流反应时间快等的目的。

Description

一种MOSFET过流保护电路

技术领域

本申请涉及MOS管保护技术领域，尤其涉及一种MOSFET过流保护电路。

背景技术

MOS管因开关频率高、输入阻抗大、导通压降小、无机械损耗、电路简单、成本低，相比机械式触点的继电器，无粘合损坏、功耗低、寿命长等优势。可用作电子开关以代替继电器，实现电路的开关，继而成为电力设备中主要的电流控制元件，在开关放大器中，MOS管是控制其电流的关键器件。但是，MOS管缺乏电路过载能力，即当其所在电路发生短路或过流故障，MOS管极易被击穿。目前，解决该问题的方法通常是给MOS管增加过流保护电路。

目前，MOS管过流保护电路大多采用电流采样器(例如电流传感器或分流器)采集电路上的电流信号，并将其反馈给控制器；控制器根据接收的电流信号，判断该电流是否超过预设的电流阈值，若超过，则切断MOS管，从而实现对MOS管的保护。但是，MOS管过流保护电路中使用的电流传感器或分流器一般具有较高的价格，且随着其功率的升高，其价格还将呈阶梯式上升，这就造成现有MOS管过流保护电路的成本较高，从而影响了该保护电路的广泛使用。另外，在检测电流过程中，电流传感器或分流器需要MOS管驱动电路(驱动MOS管工作的电源)以外的电源为其供电，这造成了现有MOS管过流保护电路在使用过程中功耗高的问题。且电路复杂，反馈环节多，影响过流保护的快速响应时间。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种MOSFET过流保护电路，解决了现有技术中MOS管过流保护电路复杂、功耗高、成本高、过流反应时间慢的问题，实现了过流保护电路具有体积小、电路简单、功耗低、成本低、过流反应时间快等的目的。

本实用新型实施例提供了一种MOSFET过流保护电路，该电路包括：

MOS管过流保护电路、第一负载电源、过流采样电阻、MOS管开关、负载、第二负载电源、MOS管驱动开关、MOS管驱动输出；

所述第一负载电源的正极经所述过流采样电阻、所述MOS管开关、所述负载到所述第二负载电源的负极形成回路；

驱动回路由所述第一负载电源的正极经所述过流采样电阻、所述MOS管驱动输出、所述MOS管驱动开关到所述第二负载电源的负极形成回路。

在一种可能的实现方式中，所述MOS管过流保护电路，包括：所述第一负载电源的正极连接所述过流采样电阻的输入端，所述过流采样电阻的输出端连接所述MOS管开关的S端，所述MOS管开关的D端连接第一瞬变二极管的正极，第一瞬变二极管的负极分别与负载电阻的一端及第二瞬变二极管的负极相连，负载电阻的另一端及第二瞬变二极管的正极与负载电源负极GND连接。

在一种可能的实现方式中，所述驱动回路，包括：

驱动信号经第五电阻下拉接地，与第六电阻的1端连接；

第六电阻的2端与第三三极管的B端连接；

第三三极管的E端与第四三极管的B端连接；

第三三极管的C端、第四三极管的C端、与第三电阻的1端、稳压二极管的1端、MOS管的G端相互连接；

第四三极管的E端与第七电阻的1端连接，第七电阻的2端与负载电源负极GND连接。

本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型实施例通过采用了一种MOSFET过流保护电路，该电路包括：

MOS管过流保护电路、第一负载电源、过流采样电阻、MOS管开关、负载、第二负载电源、MOS管驱动开关、MOS管驱动输出；第一负载电源的正极经过流采样电阻、MOS管开关、负载到第二负载电源的负极形成回路；驱动回路由第一负载电源的正极经过流采样电阻、MOS管驱动输出、MOS管驱动开关到第二负载电源的负极形成回路；解决现有技术中的MOS管过流保护电路复杂、功耗高、成本高、过流反应时间慢的问题；MOS管过流保护电路，用于与MOS管连接，所述MOS管过流保护电路包括第一电容、充电电路、放电电路与MOS管断开电路；MOSFET过流保护电路，为轨道交通电气设备应用MOS管开关控制回路提供过流保护，使得其过流保护电路具有体积小、电路简单、功耗低、成本低、过流反应时间快等优点，并具过流就近切断MOS管及自锁功能。另可通过仅一个电阻器件参数调整方便预设电流阈值，有良好的应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本申请实施例提供的MOS管过流保护电路的结构框图；

图2为本申请实施例提供的MOS管过流保护电路及驱动电路原理图。

附图标记：1-MOS管过流保护电路；2-负载电源正极；3-过流采样电阻；4-MOS管；5-开关负载；6-负载电源负极；7-MOS管驱动开关；8-MOS管驱动信号；9-MOS管驱动输出；Rc-采样电阻；C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第三电容；D1-稳压二极管；D2-第一瞬变二极管；D3-第二瞬变二极管；Q1-开关MOS管；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；R5-第五电阻；R6-第六电阻；R7-第七电阻；RL-负载电阻；V1-第一三极管；V2-第二三极管；V3-第三三极管；V4-第四三极管；DO_K1-MOS管驱动信号；VCC-负载电源正极；GND-负载电源负极。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

本申请提供一种MOSFET过流保护电路，如图2所示该电路包括：

MOS管过流保护电路1、第一负载电源2、过流采样电阻3、MOS管开关4、负载5、第二负载电源6、MOS管驱动开关7、MOS管驱动输出9；第一负载电源2的正极经过流采样电阻3、MOS管开关4、负载5到第二负载电源6的负极形成回路；驱动回路由第一负载电源2的正极经过流采样电阻3、MOS管驱动输出9、MOS管驱动开关7到第二负载电源6的负极形成回路。

在本申请提供的过流保护电路中，过流保护电路具有体积小、电路简单、功耗低、成本低、过流反应时间快等优点，并具过流就近切断MOS管及自锁功能。另可通过仅一个电阻器件参数调整方便预设电流阈值，有良好的应用价值。

MOS管过流保护电路1，如图2所示，包括：依次相连的功率回路是第一负载电源2的正极连接过流采样电阻3的输入端，过流采样电阻3的输出端连接MOS管开关4的S端，MOS管开关4的D端连接第一瞬变二极管D2的正极，第一瞬变二极管D2的负极分别与负载电阻RL的1端及第二瞬变二极管D3的负极相连，负载电阻RL的2端及第二瞬变二极管D3的正极与负载电源负极GND连接。

驱动回路，包括：驱动信号经第五电阻R5下拉接地，与第六电阻R6的1端连接；第六电阻R6的2端与第三三极管V3的B端连接；第三三极管V3的E端与第四三极管V4的B端连接；第三三极管V3的C端、第四三极管V4的C端、与第三电阻R3的1端、稳压二极管D1的1端、MOS管Q1的G端相互连接；第四三极管V4的E端与第七电阻R7的1端连接，第七电阻R7的2端与负载电源负极GND连接。

过流保护电路是采样电阻Rc的1端与第一电容C1的1端、第一电阻R1的1端、第一三极管的E端、第二电容C2的1端相互连接，第一电容C1的2端与第一三极管的B端、第一电阻R1的2端、第二三极管V2的C端、第二电阻R2的1端相互连接，第一三极管的C端、第二三极管V2的B端、第三电容C3的1端相互连接，第二电容C2的2端与第四电阻R4的1端连接，第四电阻R4的2端、第三电容C3的2端、第二三极管V2的E端、MOS管Q1的G端相互连接。

如图2所示，图中DO_K1是MOS管驱动信号，未施加驱动信号时，DO_K1通过第五电阻R5下拉接地，DO_K1点电压为0V，第三三极管V3第四三极管V4关断不工作，使得MOS管Q1的S端与G端的电压差为0V，MOS管Q1处于关断状态，功率回路没有电流流过。

当施加驱动信号后，DO_K1的电压为3.3V，经过第六电阻R6限流、第七电阻R7限流，使第三三极管V3、第四三极管V4工作在放大状态，同时负载电源VCC经过采样电阻Rc、第三电阻R3分压、稳压二极管D1稳压、使第三三极管V3放大、第四三极管V4放大、第七电阻R7分压接地GND，在第三电阻R3分压并经稳压二极管D1稳压得在11V电压差，即MOS管Q1的S端与G端的电压差为11V，使得MOS管Q1开通，负载电源VCC经采样电阻Rc、MOS管Q1、第一瞬变二极管D2防反接、第二瞬变二极管D3过压保护、负载电阻RL接地GND，负载电阻RL得电工作。

当通过MOS管Q1的电流小于预设值时，功率回路正常工作，也就是采样电阻Rc两端电压小于0.66V(三极管导通B、E结电压)，过流保护电路不会动作。当通过MOS管Q1的电流超过预设值时，致使采样电阻Rc两端电压大于0.66V，经第二电阻R2限流、第一电容C1缓冲、第一电阻R1偏置，使得第一三极管V1的B、E施加大于0.66V电压，第一三极管V1导通，经第三电容C3缓冲使第二三极管V2导通，第一三极管V1及第二三极管V2同时导通，使采样电阻Rc的1端与MOS管Q1的G端短接，采样电阻Rc的1、2端压差很小，采样电阻Rc的2端与MOS管Q1的S端等电位，近似MOS管Q1的S端与G端短接，MOS管Q1的S端与G端压差近似为0V，使MOS管关断，起到过电流保护作用。第二电容C2与第四电阻R4组成电压尖峰RC吸收电路。

当过电流保护动作完成后，虽然MOS管已经关断，功率回路已无电流流过，采样电阻Rc两端电压为0V(远小于0.66V)，但是由于MOS管驱动信号DO_K1没有撤销(仍为3.3V)，负载电源VCC仍经第一三极管V1、第二三极管V2、第三三极管V3、第四三极管V4、R7.第七电阻R7接地GND而形成续流，使第一三极管V1及第二三极管V2维持导通，MOS管Q1的S端与G端压差始终近似为0V，使MOS管关断自锁。解锁的方法是先撤销MOS管DO_K1驱动信号，然后重置状态。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种MOSFET过流保护电路，其特征在于，包括：

MOS管过流保护电路(1)、第一负载电源(2)、过流采样电阻(3)、MOS管开关(4)、负载(5)、第二负载电源(6)、MOS管驱动开关(7)、MOS管驱动输出(9)；

所述第一负载电源(2)的正极经所述过流采样电阻(3)、所述MOS管开关(4)、所述负载(5)到所述第二负载电源(6)的负极形成回路；

驱动回路由所述第一负载电源(2)的正极经所述过流采样电阻(3)、所述MOS管驱动输出(9)、所述MOS管驱动开关(7)到所述第二负载电源(6)的负极形成回路。

2.根据权利要求1所述的MOSFET过流保护电路，其特征在于，所述MOS管过流保护电路(1)，包括：所述第一负载电源(2)的正极连接所述过流采样电阻(3)的输入端，所述过流采样电阻(3)的输出端连接所述MOS管开关(4)的S端，所述MOS管开关(4)的D端连接第一瞬变二极管D2的正极，第一瞬变二极管D2的负极分别与负载电阻RL的1端及第二瞬变二极管D3的负极相连，负载电阻RL的2端及第二瞬变二极管D3的正极与负载电源负极GND连接。

3.根据权利要求1所述的MOSFET过流保护电路，其特征在于，所述驱动回路，包括：

驱动信号经第五电阻R5下拉接地，与第六电阻R6的1端连接；

第六电阻R6的2端与第三三极管V3的B端连接；

第三三极管V3的E端与第四三极管V4的B端连接；

第三三极管V3的C端、第四三极管V4的C端、与第三电阻R3的1端、稳压二极管D1的1端、MOS管Q1的G端相互连接；

第四三极管V4的E端与第七电阻R7的1端连接，第七电阻R7的2端与负载电源负极GND连接。

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