CN219536045U - 一种带自锁以及短路保护功能的mosfet驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路，涉及MOSFET驱动电路技术领域，包含MOSFET的驱动部分、自锁部分以及短路保护部分，具体包含电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D1、二极管ZD1、MOSFET管Q1、三极管TR1、三极管TR2、三极管TR3、Ven输入端、MCU‑AD端、Vd端、Vs端、电源Vbat；本实用新型利用二极管，三极管以及MOSFET的工作原理，设计出合理的电路实现了MOSFET的驱动，自锁以及短路保护功能，该电路由MOSFET的驱动部分，自锁部分以及短路保护部分等三部分组成。

Description

一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路

技术领域

本实用新型涉及MOSFET驱动电路技术领域，尤其涉及一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路。

背景技术

在伺服驱动器领域，目前应用较为广泛的多为大型、高压产品，然而，在机器人关节、军用设备等场合，受工作条件的限制和出于安全因素的考虑，对于可以通过较低电压的蓄电池进行供电的小型伺服驱动器有着强烈的需求。

在相同功率工作的条件下，小型低压伺服驱动器的输出电流是高压伺服驱动器的几倍甚至十几倍。为驱动大电流MOSFET，对驱动电路的设计提出了更高的要求。驱动大电流MOSFET，需要普通MOSFET数倍甚至数十倍的栅极电流，同时需要进行过流保护。

主要缺陷在于：

1.需要集成芯片实现MOSFET驱动以及短路保护功能；

2.芯片采购成本高；

3.芯片供应不稳定。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路，其利用二极管，三极管以及MOSFET的工作原理，设计出合理的电路实现了MOSFET的驱动，自锁以及短路保护功能。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路，包含MOSFET的驱动部分、自锁部分以及短路保护部分，具体包含电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D1、二极管ZD1、MOSFET管Q1、三极管TR1、三极管TR2、三极管TR3、Ven输入端、MCU-AD端、Vd端、Vs端、电源Vbat；

其中，电源Vbat的正极分别连接电阻R1的一端、三极管TR3的发射极，

电源Vbat的负极分别连接三极管TR1的发射极、三极管TR2的发射极、电阻R7的一端；

电阻R1的另一端分别连接电阻R2的一端和三极管TR3的基极，电阻R2的另一端分别连接三极管TR1的集电极、三极管TR2的集电极，三极管TR1的基极连接Ven输入端，

三极管TR2的基极连接MCU-AD端；

三极管TR3的集电极分别连接电阻R3的一端、二极管D1的正极，电阻R3的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地；

二极管D1的阴极分别连接电阻R5的一端和电阻R6的一端，电阻R5的另一端分别连接二极管ZD1的阴极和MOSFET管Q1的栅极，电阻R6的另一端分别连接二极管ZD1的阳极和Vs端；

MOSFET管Q1的源极连接Vd端，MOSFET管Q1的漏极连接电阻R7的另一端。

作为本实用新型一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路的进一步优选方案，所述三极管TR1、三极管TR3、二极管D1、二极管ZD1、电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6构成驱动部分。

作为本实用新型一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路的进一步优选方案，所述驱动部分用于当三极管TR1的基极输入一个高电平脉冲Ven时，三极管TR1导通，电阻R1和电阻R2之间的分压导致三极管TR3导通，进而将电源Vbat通过二极管D1以及电阻R5传递到MOSFET管Q1的栅极，触发MOSFET管Q1打开。

作为本实用新型一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路的进一步优选方案，所述电阻R5为驱动电阻。

作为本实用新型一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路的进一步优选方案，所述电阻R6作为下拉电阻，用于防止MOSFET管Q1的栅极电容感应外围电压骤变而充电进而导致MOSFET管Q1误触发。

作为本实用新型一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路的进一步优选方案，所述二极管ZD1作为钳位二极管，用于防止ESD以及瞬间的高压击伤MOSFET栅极。

作为本实用新型一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路的进一步优选方案，所述三极管TR2、电阻R3、电阻R4组成自锁部分，用于当Ven高电平脉冲使能三极管TR1打开后，此时电阻R1和电阻R2之间的分压导致三极管TR3导通，进而在电阻R3和电阻R4之间产生分压，引发三极管TR2打开，此时Ven信号无论是否丢失也能保证三极管TR3持续打开，实现MOSFET管Q1开启自锁功能，维持驱动电路工作。

作为本实用新型一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路的进一步优选方案，所述三极管TR2、三极管TR3、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7组成短路保护部分。

作为本实用新型一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路的进一步优选方案，电路正常工作时，Ven端输入高电平脉冲触发三极管TR1打开，引发三极管TR3打开，随

即三

极管TR2自锁功能启动，Ven端转为低电平。

作为本实用新型一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路的进一步优选方案，当MOSFET管Q1发生短路故障时，栅极和源极短路，此时电阻R3与电阻R4之间的分压接近0V，三极管TR2关闭，引发三极管TR3关闭，MOSFET驱动电路进入短路保护状态，同时采集到三极管TR2的基极的反馈信号得知MOSFET驱动发生短路故障。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本实用新型一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路，包含MOSFET的驱动部分、自锁部分以及短路保护部分，其利用二极管，三极管以及MOSFET的工作原理，设计出合理的电路实现了MOSFET的驱动，自锁以及短路保护功能；

2、本实用新型所述三极管TR1、三极管TR3、二极管D1、二极管ZD1、电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6构成驱动部分，所述驱动部分用于当三极管TR1的基极输入一个高电平脉冲Ven时，三极管TR1导通，电阻R1和电阻R2之间的分压导致三极管TR3导通，进而将电源Vbat通过二极管D1以及电阻R5传递到MOSFET管Q1的栅极，触发MOSFET管Q1打开；

3、本实用新型电阻R6采用下拉电阻，有效的防止MOSFET管Q1的栅极电容感应外围电压骤变而充电进而导致MOSFET管Q1误触发；

4、本实用新型二极管ZD1采用钳位二极管，有效的防止ESD以及瞬间的高压击伤MOSFET栅极；

5、本实用新型三极管TR2、电阻R3、电阻R4组成自锁部分，用于当Ven高电平脉冲使能三极管TR1打开后，此时电阻R1和电阻R2之间的分压导致三极管TR3导通，进而在电阻R3和电阻R4之间产生分压，引发三极管TR2打开，此时Ven信号无论是否丢失也能保证三极管TR3持续打开，实现MOSFET管Q1开启自锁功能，维持驱动电路工作；

6、本实用新型三极管TR2、三极管TR3、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7组成短路保护部分，电路正常工作时，Ven端输入高电平脉冲触发三极管TR1打开，引发三极管TR3打开，随即三极管TR2自锁功能启动，Ven端转为低电平，当MOSFET管Q1发生短路故障时，栅极和源极短路，此时电阻R3与电阻R4之间的分压接近0V，三极管TR2关闭，引发三极管TR3关闭，MOSFET驱动电路进入短路保护状态，同时采集到三极管TR2的基极的反馈信号得知MOSFET驱动发生短路故障；

7、本实用新型使用常见的国产半导体器件就能实现MOSFET驱动以及短路保护功能，且PCB的布置更加灵活，成本大幅降低。

附图说明

图1是本实用新型一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

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。

一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路，包含MOSFET的驱动部分、自锁部分以及短路保护部分，如图1所示，具体包含电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D1、二极管ZD1、MOSFET管Q1、三极管TR1、三极管TR2、三极管TR3、Ven输入端、MCU-AD端、Vd端、Vs端、电源Vbat；该电路由MOSFET的驱动部分，自锁部分以及短路保护部分等三部分组成。

其中，电源Vbat的正极分别连接电阻R1的一端、三极管TR3的发射极，

电源Vbat的负极分别连接三极管TR1的发射极、三极管TR2的发射极、电阻R7的一端；

电阻R1的另一端分别连接电阻R2的一端和三极管TR3的基极，电阻R2的另一端分别连接三极管TR1的集电极、三极管TR2的集电极，三极管TR1的基极连接Ven输入端，

三极管TR2的基极连接MCU-AD端；

三极管TR3的集电极分别连接电阻R3的一端、二极管D1的正极，电阻R3的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地；

二极管D1的阴极分别连接电阻R5的一端和电阻R6的一端，电阻R5的另一端分别连接二极管ZD1的阴极和MOSFET管Q1的栅极，电阻R6的另一端分别连接二极管ZD1的阳极和Vs端；

MOSFET管Q1的源极连接Vd端，MOSFET管Q1的漏极连接电阻R7的另一端。

所述三极管TR1、三极管TR3、二极管D1、二极管ZD1、电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6构成驱动部分，用于当三极管TR1的基极输入一个高电平脉冲Ven时，三极管TR1导通，电阻R1和电阻R2之间的分压导致三极管TR3导通，进而将电源Vbat通过二极管D1以及驱动电阻R5传递到MOSFET管Q1的栅极，触发MOSFET管Q1打开。

所述电阻R6作为下拉电阻，用于防止MOSFET管Q1的栅极电容感应外围电压骤变而充电进而导致MOSFET管Q1误触发。

所述二极管ZD1作为钳位二极管，用于防止ESD以及瞬间的高压击伤MOSFET栅极。

所述三极管TR2、电阻R3、电阻R4组成自锁部分，用于当Ven高电平脉冲使能三极管TR1打开后，此时电阻R1和电阻R2之间的分压导致三极管TR3导通，进而在电阻R3和电阻R4之间产生分压，引发三极管TR2打开，此时Ven信号无论是否丢失也能保证三极管TR3持续打开，实现MOSFET管Q1开启自锁功能，维持驱动电路工作。

所述三极管TR2、三极管TR3、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7组成短路保护部分；

其中，电路正常工作时，Ven端输入高电平脉冲触发三极管TR1打开，引发三极管TR3打开，随即三极管TR2自锁功能启动，Ven端转为低电平，当MOSFET管Q1发生短路故障时，栅极和源极短路，此时电阻R3与电阻R4之间的分压接近0V，三极管TR2关闭，引发三极管TR3关闭，MOSFET驱动电路进入短路保护状态，同时采集到三极管TR2的基极的反馈信号得知MOSFET驱动发生短路故障。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。上面对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路，其特征在于：包含MOSFET的驱动部分、自锁部分以及短路保护部分，具体包含电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D1、二极管ZD1、MOSFET管Q1、三极管TR1、三极管TR2、三极管TR3、Ven输入端、MCU-AD端、Vd端、Vs端、电源Vbat；

其中，电源Vbat的正极分别连接电阻R1的一端、三极管TR3的发射极，

电源Vbat的负极分别连接三极管TR1的发射极、三极管TR2的发射极、电阻R7的一端；

电阻R1的另一端分别连接电阻R2的一端和三极管TR3的基极，电阻R2的另一端分别连接三极管TR1的集电极、三极管TR2的集电极，三极管TR1的基极连接Ven输入端，

三极管TR2的基极连接MCU-AD端；

三极管TR3的集电极分别连接电阻R3的一端、二极管D1的正极，电阻R3的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地；

二极管D1的阴极分别连接电阻R5的一端和电阻R6的一端，电阻R5的另一端分别连接二极管ZD1的阴极和MOSFET管Q1的栅极，电阻R6的另一端分别连接二极管ZD1的阳极和Vs端；

MOSFET管Q1的源极连接Vd端，MOSFET管Q1的漏极连接电阻R7的另一端。

2.根据权利要求1所述的一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路，其特征在于：所述三极管TR1、三极管TR3、二极管D1、二极管ZD1、电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6构成驱动部分。

3.根据权利要求2所述的一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路，其特征在于：所述驱动部分用于当三极管TR1的基极输入一个高电平脉冲Ven时，三极管TR1导通，电阻R1和电阻R2之间的分压导致三极管TR3导通，进而将电源Vbat通过二极管D1以及电阻R5传递到MOSFET管Q1的栅极，触发MOSFET管Q1打开。

4.根据权利要求2所述的一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路，其特征在于：所述电阻R5为驱动电阻。

5.根据权利要求1所述的一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路，其特征在于：所述电阻R6作为下拉电阻，用于防止MOSFET管Q1的栅极电容感应外围电压骤变而充电进而导致MOSFET管Q1误触发。

6.根据权利要求1所述的一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路，其特征在于：所述二极管ZD1作为钳位二极管，用于防止ESD以及瞬间的高压击伤MOSFET栅极。

7.根据权利要求1所述的一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路，其特征在于：所述三极管TR2、电阻R3、电阻R4组成自锁部分，用于当Ven高电平脉冲使能三极管TR1打开后，此时电阻R1和电阻R2之间的分压导致三极管TR3导通，进而在电阻R3和电阻R4之间产生分压，引发三极管TR2打开，此时Ven信号无论是否丢失也能保证三极管TR3持续打开，实现MOSFET管Q1开启自锁功能，维持驱动电路工作。

8.根据权利要求1所述的一种带自锁以及短路保护功能的MOSFET驱动电路，其特征在于：所述三极管TR2、三极管TR3、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7组成短路保护部分。