[发明专利]四晶体模块自复位过流保护型P管输出高边驱动电路

说明书

技术领域

本发明属于电子控制技术领域，尤其涉及四晶体模块自复位过流保护型P管输出高边驱动电路。

背景技术

功率电子元件的过流保护一直是电子控制技术领域高可靠性的重要技术课题。

因为，功率电子元件包括大功率达林顿管、功率场效应管、IGBT等，它们广泛地用于电机绕组电流控制、继电器控制、各种阻性负载控制以及其他多种执行部件的功率控制。

在实际使用过程中，常常因为负载短路、过载、漏电、误操作、过压等原因导致功率电子元件在过流状态下工作，导致这些功率电子元件发生过流击穿、烧毁损坏等恶性故障，影响设备的安全使用，造成相应的财产损失。

为了保护这些功率器件，一些控制电路中采用干路电流监视方法，在干路串联有大电流取样电阻，再将该电阻上的压降和设定的标准值比较，当发生过流时，经比较电路输出电信号控制大功率器件截止，切断负载电流，这种过流保护方式应用十分广泛，但其存在弊端：首先是该取样电阻上的压降是在发生过流后的电流取样，是对功率管过流电流的间接取样，再加上比较电路动作，以及为了使电路即有过流保护功能又防止误动作、也为了增强抗干扰性，往往在取样信号回路中接有滤波电路，从而导致取样信号进一步滞后于功率管过流电流陡升的变化率，这样的电路不仅仅很复杂，而且其实际应用效果也不理想，经常发生烧毁功率管现象；而且由于存在大电流取样电阻，不仅占用较大电路面积、增加成本，而且该电阻发热较多、导致电路温度升高、增加故障率。

有些过流保护电路，一旦过流保护动作后，不具备自动复位功能，需要断电后才能复位，给电路的自动控制带来不便。

另一些过流保护电路不具备自复位或过流保护后的自导通功能，需要外加复位脉冲来进行复位，这需要中央处理芯片定时输出复位脉冲进行触发复位来完成，使电路较为复杂、对于一些大功率器件场合，DSP处理芯片的抗电磁干扰性、抗电压波动、温度稳定性十分有限；或者需要另行设置振荡电路来进行过流保护后的复位，这些无疑都是较为复杂的电路，元件数目较多、电路面积增大、可靠性降低、成本提高。

因此，非常需要电路设计较为简单、过流保护动作及时、具有高可靠性的功率控制电路，构成各种工业控制、民用、汽车电子控制、航空、水运、医疗等多领域所需的具有更加安全灵敏的过流保护功能的电驱动电路，以克服上述缺陷，使保护电路更为安全可靠。

发明内容

本发明的目的，是设计一种过流检测灵敏、过流保护动作迅速、电路较为简单、成本较低、且不需要在干路中串联取样电阻元件、能够在过流保护后自复位的的过流保护型高边输出驱动电路。本发明的设计思路是：直接检测P型功率管饱和压降，当发生过流时通过电路正反馈迅速使功率管截止，从而使其受到保护，经过延时后，电路自恢复为功率管导通(即“自复位”) 的正常状态，如果过流消失，则继续使功率管正常导通，如果仍然过流，则使功率管截止，因为电路需要简单化，因此需要尽量少用电子元件，采用仅仅四个包含晶体放大元件的电子单元，构成了该精简设计；不仅节省元件和节省空间，而且创造性地设计出利用少数元件通过之间信号交互反馈、相互制约过程实现各个晶体元件之间的信号反馈、状态转换，使功率控制、过流检测、反馈电路、过流保护、延迟自复位相互融合、自成系统，无需单独设置取样电阻及单独的过流保护电路，而且还是直接采样功率管饱和压降的方法，这样以简单电路实现了复杂电路才能完成的功能，并且其系统性、响应性、可靠性、成本优势均明显优于复杂电路，大大提高了控制电路的安全可靠性。

本发明所采用的技术方案是：

依据本发明的第一方面，提供了第一种四晶体模块自复位过流保护型P管输出高边驱动电路，其特殊之处在于包括：第一、二、三、四晶体模块、反馈模块和延时模块，其中，

所述第一、二、三晶体模块各具有输入端、输出端和公共端，所述第一晶体模块还具有负极端，

所述第四晶体模块具有输入端、第二端和第三端，

所述反馈模块包括输入端和输出端，

所述延时模块包括输入端和输出端，延时模块内采用RC延时电路；

所述第一晶体模块的输出端和所述第二晶体模块输入端连接，所述第一晶体模块的公共端接电源正极，所述第一晶体模块的负极端接地(即电源负极)，

所述第二晶体模块的公共端接电源正极，所述第二晶体模块的输出端与所述第四晶体模块的第三端、所述第三晶体模块的输入端同时连接，

所述第三晶体模块的公共端接地，所述第三晶体模块的输出端与所述延时模块的输入端连接，

所述延时模块的输出端与所述第四晶体模块的输入端连接，