《电子技术应用》
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基于电压比较器的固态功率控制器驱动保护电路研究
2022年电子技术应用第8期
刘红奎
中国西南电子技术研究所,四川 成都610036
摘要: 研究了基于电压比较器的固态功率控制器驱动保护技术原理,设计了降栅压保护电路。通过设置降栅压保护电路的输出电压值和电压上升/下降的速度,实现了对MOSFET栅极电压的控制和对负载在过流或短路时的及时保护功能。解决了现有技术中使用稳压二极管判断过流门限电压,导致对MOSFET栅极电压的控制精度不高和受保护MOSFET在一个时延内反复开通/关断的问题。经过电路分析和仿真实验,结果表明降栅压保护电路可以在45 μs内对短路负载进行关断保护。
中图分类号: TN386;TM133
文献标识码: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.212421
中文引用格式: 刘红奎. 基于电压比较器的固态功率控制器驱动保护电路研究[J].电子技术应用,2022,48(8):127-130.
英文引用格式: Liu Hongkui. Research on driver protection circuit of solid state power controller based on voltage comparator[J]. Application of Electronic Technique,2022,48(8):127-130.
Research on driver protection circuit of solid state power controller based on voltage comparator
Liu Hongkui
Southwest China Institute of Electronic Technology,Chengdu 610036,China
Abstract: This paper analyzed the principle of driver protection technology of solid state power controller based on voltage comparator, and the protection circuit of decreasing gate-voltage was designed. The protection circuit of decreasing gate-voltage by setting output voltage value and voltage rise/fall speed, realized the MOSFET gate voltage control, and the load in over-current or short-circuit protection function. The proposed method solved the existing problem using voltage regulator diode to judge the over-current threshold voltage, which lead to the control precision of MOSFET gate voltage is not high and protected MOSFET repeatedly open/close within a time delay. The analysis and simulation on the circuit has been made, and the results show that the protection circuit of decreasing gate-voltage can protect short-circuit load within 45 μs.
Key words : SSPC;decreasing gate-voltage;voltage comparator;short-circuit protection

0 引言

    传统的机电式配电系统在智能化、可靠性等方面已不能满足大规模分布式配电系统[1]的需要,采用模块化固态配电技术是当前机载、舰载、星载配电系统的发展趋势[2-4]固态功率控制器(Solid State Power Controller,SSPC)是兼具继电器的转换功能和断路器的电路保护功能于一体的固态功率开关,所以SSPC在负载过流或短路时的及时保护功能就显的十分重要[5-7]

    在电力电子技术领域中,常用的MOSFET功率管过流或短路时的保护措施有两种[8-9]:一种是软关断,另一种是降栅压。软关断是指在检测到器件过流或短路信号时就迅速撤除受保护功率管的栅极信号,使MOSFET功率管关断,软关断抗干扰的效果差,只要检测到故障就关断器件,这样很容易引起错误的动作。降栅压是指在检测到器件过流或短路信号时立即将MOSFET功率管的栅极电压降到某一电平,但器件仍维持导通,若故障信号消失了,驱动电路就能恢复正常的工作状态,因而大大增强了电路的抗干扰能力。

    目前,降栅压电路是利用过流信号击穿稳压二极管产生过流或短路的保护信号[10-12],保护电路只做到了两级降栅压,若这个特定的电平设置得过高则受保护功率管对过流现象抑制不明显,若这个特定的电平设置得过低则受保护功率管在一个时延内会存在反复开通、关断的问题;降栅压电路使用稳压二极管作为过流信号的判断器件,温度对稳压二极管的工作有一定的影响,温度过高时,稳压二极管的实际击穿电压和其标称击穿电压会有一定的差别,在极端情况下还会出现负载过流而降栅压保护电路不保护的情况。




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作者信息:

刘红奎

(中国西南电子技术研究所,四川 成都610036)




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