CN219329742U - 一种高边驱动电路和固态继电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高边驱动电路和固态继电器，高边驱动电路包括输入正极、输入负极、功率器件、高边驱动芯片、分压电路、第一瞬态抑制电路、输出正极和输出负极；高边驱动芯片包括控制信号输出端、电源正极端和电源负极端；输入正极与功率器件的第一端电连接；功率器件的第二端与输出正极电连接；控制信号输出端与功率器件的控制端电连接；电源正极端通过分压电路与输入正极电连接，还通过分压电路与功率器件的第一端电连接；电源负极端与输入负极电连接；第一瞬态抑制电路的第一端与电源正极端电连接，第一瞬态抑制电路的第二端与电源负极端电连接。采用上述技术方案，可以保护高边驱动芯片，提高高边驱动电路的可靠性。

Description

一种高边驱动电路和固态继电器

技术领域

本实用新型涉及电路保护技术领域，尤其涉及一种高边驱动电路和固态继电器。

背景技术

固态继电器是一种无触点通断的电子开关，通过高边驱动芯片控制功率器件达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，较传统电磁继电器有工作可靠、寿命长、开关速度快等一系列优点。因而具有很宽的应用领域，有逐步取代传统电磁继电器之势。

其中，内部电子器件的可靠性是影响固态继电器寿命的关键因素，通常固态继电器内部电子元器件的供电部分是与输入电压直接相连接的。在某些特别工作情况下，如大电流关机或输入供电突然断开，由于线路中寄生电感的影响，输入电压会在短时间内远高于标准供电的电压值，同时电路板上参考地也会短时间内形成负电压，这样使内部电子元器件，特别是高边驱动芯片，超过使用规格而导致损坏。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高边驱动电路和固态继电器，以使得继电器内部的电子元器件均在规格范围内正常工作，提高工作可靠性。

根据本实用新型的一方面，提供了一种高边驱动电路，包括：输入正极、输入负极、功率器件、高边驱动芯片、分压电路、第一瞬态抑制电路、输出正极和输出负极；

所述功率器件包括第一端、第二端和控制端；所述高边驱动芯片包括控制信号输出端、电源正极端和电源负极端；

所述输入正极与所述功率器件的第一端电连接；所述功率器件的第二端与所述输出正极电连接；控制信号输出端与所述功率器件的控制端电连接；所述输入负极与所述输出负极电连接；所述电源正极端通过分压电路与所述输入正极电连接，所述电源正极端还通过分压电路与所述功率器件的第一端电连接；所述电源负极端与所述输入负极电连接；所述第一瞬态抑制电路的第一端与所述电源正极端电连接，所述第一瞬态抑制电路的第二端与所述电源负极端电连接。

可选的，所述分压电路包括分压电阻；

所述分压电阻的第一端与所述输入正极电连接，所述分压电阻的第一端还与所述功率器件的第一端电连接；所述分压电阻的第二端与所述电源正极端电连接。

可选的，所述第一瞬态抑制电路包括第一瞬态抑制二极管；

所述第一瞬态抑制二极管的阳极与所述电源负极端电连接，所述第一瞬态抑制二极管的阴极与所述电源正极端电连接。

可选的，还包括：第二双向瞬态抑制电路；

所述第二双向瞬态抑制电路的第一端与所述功率器件的第一端电连接，所述第二双向瞬态抑制电路的第二端与所述功率器件的第二端电连接。

可选的，所述第二双向瞬态抑制电路包括双向瞬态抑制二极管；

所述双向瞬态抑制二极管并联连接于所述功率器件的第一端与所述功率器件的第二端之间。

可选的，还包括：能量释放电路；

所述能量释放电路的第一端与所述输出正极电连接，所述能量释放电路的第二端与所述输出负极电连接。

可选的，所述能量释放电路包括功率二极管；

所述功率二极管的阳极与所述输出负极电连接，所述功率二极管的阴极与所述输出正极电连接。

可选的，还包括：第三瞬态抑制电路；

所述第三瞬态抑制电路的第一端与所述输入正极电连接，所述第三瞬态抑制电路的第二端与所述输入负极电连接。

可选的，所述第三瞬态抑制电路包括第三瞬态抑制二极管；

所述第三瞬态抑制二极管的阳极与所述输入负极电连接，所述第三瞬态抑制二极管的阴极与所述入正极电连接。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种固态继电器，包括上述高边驱动电路。

本实用新型实施例的技术方案，通过在电源正极端和电源负极端之间设置第一瞬态抑制电路，以及在输入正极和电源正极端之间设置分压电路，能够将供电电压钳制在一定范围内，过滤掉尖峰电压，可以使得高边驱动芯片的供电电压一直处于规格范围内，保护高边驱动芯片，提高高边驱动电路的可靠性；电源正极端还通过分压电路与功率器件的第一端电连接，使得分压电路仅给第一瞬态抑制电路提供分压，不给功率器件提供分压，以降低高边驱动电路的能耗，提高电信号的传输效率。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

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单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本实用新型实施例提供的一种高边驱动电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的又一种高边驱动电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的又一种高边驱动电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的又一种高边驱动电路的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的又一种高边驱动电路的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种固态继电器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本实用新型实施例提供的一种高边驱动电路的结构示意图，参考图1，高边驱动电路100包括输入正极01、输入负极02、功率器件10、高边驱动芯片20、分压电路30、第一瞬态抑制电路40、输出正极03和输出负极04。功率器件10包括第一端11、第二端12和控制端13；高边驱动芯片20包括控制信号输出端23、电源正极端21和电源负极端22。

输入正极01与功率器件10的第一端11电连接；功率器件10的第二端12与输出正极03电连接；控制信号输出端23与功率器件10的控制端13电连接；输入负极02与输出负极04电连接；电源正极端21通过分压电路30与输入正极01电连接，电源正极端21还通过分压电路30与功率器件10的第一端11电连接；电源负极端22与输入负极02电连接；第一瞬态抑制电路40的第一端41与电源正极端21电连接，第一瞬态抑制电路40的第二端42与电源负极端22电连接。

其中，功率器件10包括但不限于三极管、场效应晶体管、碳化硅半导体器件等可以根据接收的控制信号改变输入至输出的电流大小的元器件。高边驱动芯片20可以控制位于高边电路的功率器件10的输入至输出的电流大小的芯片。分压电路30包括但不限于电阻分压电路、电容分压电路等电路。第一瞬态抑制电路40包括但不限于瞬态抑制二极管、雪崩二极管、阈值电压触发开关等元器件。

示例性的，闭合电路不可避免的会存在寄生电感，在输入正极01和输入负极02的供电突然断开或高边驱动芯片20控制功率器件10突然断开的情况下，存在寄生电感的部分就会感应出较大的尖峰电压，通过第一瞬态抑制电路40可以将高边驱动芯片20的电源正极端21的供电电压钳制在一定范围内，可以过滤掉尖峰电压，而分压电路30可以给第一瞬态抑制电路40提供分压，进一步拉低电源正极端21的供电电压，使其位于高边驱动芯片20的规格范围内。

本实用新型实施例，通过在电源正极端和电源负极端之间设置第一瞬态抑制电路，以及在输入正极和电源正极端之间设置分压电路，能够将供电电压钳制在一定范围内，过滤掉尖峰电压，可以使得高边驱动芯片的供电电压一直处于规格范围内，保护高边驱动芯片，提高高边驱动电路的可靠性；电源正极端还通过分压电路与功率器件的第一端电连接，使得分压电路仅给第一瞬态抑制电路提供分压，不给功率器件提供分压，以降低高边驱动电路的能耗，提高电信号的传输效率。

可选的，图2为本实用新型实施例提供的又一种高边驱动电路的结构示意图，参考图2，分压电路30包括分压电阻R，分压电阻R的第一端与输入正极01电连接，分压电阻R的第一端还与功率器件10的第一端11电连接；分压电阻R的第二端与电源正极端电连接。具体的，分压电阻R和第一瞬态抑制电路串联，分压电阻R可以减轻第一瞬态抑制电路40的损耗，提高高边驱动电路的可靠性。

可选的，继续参考图2，第一瞬态抑制电路40包括第一瞬态抑制二极管TVS1，第一瞬态抑制二极管TVS1的阳极与电源负极端22电连接，第一瞬态抑制二极管TVS1的阴极与电源正极端21电连接。

示例性的，若高边驱动芯片20的电源正极端21和电源负极端22之间存在尖峰电压，第一瞬态抑制二极管TVS1的两极会受到反向瞬态高能量冲击，第一瞬态抑制二极管TVS1能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，为电源正极端21部分的寄生电感提供放电回路，消耗掉寄生电感内的能量，将电源正极端21和电源负极端22之间的供电电压钳制在第一瞬态抑制二极管TVS1的标称值范围内。

可选的，图3为本实用新型实施例提供的又一种高边驱动电路的结构示意图，参考图3，高边驱动电路100还包括第二双向瞬态抑制电路50，第二双向瞬态抑制电路50的第一端51与功率器件10的第一端11电连接，第二双向瞬态抑制电路50的第二端52与功率器件10的第二端12电连接。

示例性的，通过第二双向瞬态抑制电路50抑制输入正极01至输出正极03间的尖峰电压，也可以抑制输出正极03至输入正极01间的尖峰电压，以避免功率器件10的第一端11和第二端12间的电压差过大，损坏功率器件10。

可选的，继续参考图3，第二双向瞬态抑制电路50包括双向瞬态抑制二极管TVS2；双向瞬态抑制二极管TVS2并联连接于功率器件10的第一端11与功率器件10的第二端12之间。相较于单向瞬态抑制二极管，双向瞬态抑制二极管TVS2可以抑制由输入正极01至输出正极03和由输出正极03至输入正极01两个方向的尖峰电压，可以更好的抑制功率器件10两端的尖峰电压，为功率器件10的第一端11和第二端12间的寄生电感提供放电回路，将第一端11和第二端12之间的电压差钳制在双向瞬态抑制二极管TVS2的标称值范围内。

可选的，图4为本实用新型实施例提供的又一种高边驱动电路的结构示意图，参考图4，高边驱动电路100还包括能量释放电路60，能量释放电路60的第一端61与输出正极03电连接，能量释放电路60的第二端62与输出负极04电连接。

具体的，能量释放电路60可以在输出正极03和输出负极04间存在尖峰电压时，为输出正极03和输出负极04间的寄生电感提供放电回路，释放掉寄生电感的能量。

可选的，继续参考图4，能量释放电路60包括功率二极管D1，功率二极管D1的阳极与输出负极04电连接，功率二极管D1的阴极与输出正极03电连接。

示例性的，功率二极管D1的电压、电流和功率额定值均较高，适用于较大电流和较大电压的电路，功率二极管D1可以在输出正极03和输出负极04间存在尖峰电压时，为寄生电感提供放电回路，消耗掉寄生电感内的能量，并将输出正极03和输出负极04间的电压钳制到功率二极管D1的压降。

可选的，图5为本实用新型实施例提供的又一种高边驱动电路的结构示意图，参考图5，高边驱动电路100还包括第三瞬态抑制电路70，第三瞬态抑制电路70的第一端71与输入正极03电连接，第三瞬态抑制电路70的第二端72与输入负极04电连接。第三瞬态抑制电路70可以抑制输入正极01和输入负极02间的尖峰电压以保护高边驱动电路100中的元器件，提高高边驱动电路100的可靠性。

可选的，继续参考图5，第三瞬态抑制电路70包括第三瞬态抑制二极管TVS3，第三瞬态抑制二极管TVS3的阳极与输入负极02电连接，第三瞬态抑制二极管TVS3的阴极与入正极01电连接。

示例性的，若输入正极01和输入负极02间存在尖峰电压，第三瞬态抑制二极管TVS3的两极会受到反向瞬态高能量冲击，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，为第三瞬态抑制二极管TVS3间的寄生电感提供放电回路，消耗掉寄生电感内的能量，将输入正极01和输入负极02间的电压钳制在第三瞬态抑制二极管TVS3的标称值范围内。

基于同一实用新型思路，本实用新型实施例还提供一种固态继电器，图6为本实用新型实施例提供的一种固态继电器的结构示意图，参考图6，固态继电器200包括本实用新型任意实施例提供的高边驱动电路100，具备高边驱动电路100相应的功能模块和有益效果。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高边驱动电路，其特征在于，包括：输入正极、输入负极、功率器件、高边驱动芯片、分压电路、第一瞬态抑制电路、输出正极和输出负极；

所述功率器件包括第一端、第二端和控制端；所述高边驱动芯片包括控制信号输出端、电源正极端和电源负极端；

所述输入正极与所述功率器件的第一端电连接；所述功率器件的第二端与所述输出正极电连接；控制信号输出端与所述功率器件的控制端电连接；所述输入负极与所述输出负极电连接；所述电源正极端通过分压电路与所述输入正极电连接，所述电源正极端还通过分压电路与所述功率器件的第一端电连接；所述电源负极端与所述输入负极电连接；所述第一瞬态抑制电路的第一端与所述电源正极端电连接，所述第一瞬态抑制电路的第二端与所述电源负极端电连接。

2.根据权利要求1所述的高边驱动电路，其特征在于，所述分压电路包括分压电阻；

所述分压电阻的第一端与所述输入正极电连接，所述分压电阻的第一端还与所述功率器件的第一端电连接；所述分压电阻的第二端与所述电源正极端电连接。

3.根据权利要求1所述的高边驱动电路，其特征在于，所述第一瞬态抑制电路包括第一瞬态抑制二极管；

所述第一瞬态抑制二极管的阳极与所述电源负极端电连接，所述第一瞬态抑制二极管的阴极与所述电源正极端电连接。

4.根据权利要求1所述的高边驱动电路，其特征在于，还包括：第二双向瞬态抑制电路；

所述第二双向瞬态抑制电路的第一端与所述功率器件的第一端电连接，所述第二双向瞬态抑制电路的第二端与所述功率器件的第二端电连接。

5.根据权利要求4所述的高边驱动电路，其特征在于，所述第二双向瞬态抑制电路包括双向瞬态抑制二极管；

所述双向瞬态抑制二极管并联连接于所述功率器件的第一端与所述功率器件的第二端之间。

6.根据权利要求1所述的高边驱动电路，其特征在于，还包括：能量释放电路；

所述能量释放电路的第一端与所述输出正极电连接，所述能量释放电路的第二端与所述输出负极电连接。

7.根据权利要求6所述的高边驱动电路，其特征在于，所述能量释放电路包括功率二极管；

所述功率二极管的阳极与所述输出负极电连接，所述功率二极管的阴极与所述输出正极电连接。

8.根据权利要求1所述的高边驱动电路，其特征在于，还包括：第三瞬态抑制电路；

所述第三瞬态抑制电路的第一端与所述输入正极电连接，所述第三瞬态抑制电路的第二端与所述输入负极电连接。

9.根据权利要求8所述的高边驱动电路，其特征在于，所述第三瞬态抑制电路包括第三瞬态抑制二极管；

所述第三瞬态抑制二极管的阳极与所述输入负极电连接，所述第三瞬态抑制二极管的阴极与所述入正极电连接。

10.一种固态继电器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的高边驱动电路。

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