[发明专利]一种适用于固态功率控制器的功率管驱动控制电路

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及一种基于MOS管的控制电路。

背景技术

固态功率控制器采用功率管作为核心控制开关，现在已被广泛应用于各个领域，具有无触点、无电弧、无噪声、响应快、电磁干扰小、寿命长、可靠性高等优点。固态功率控制器中，其功率管工作在满占空比开关状态。

传统的功率管控制电路由于工作在占空比可调的工作模式，通过控制占空比来实现负载电流的控制，且驱动信号与功率电通过严格的上电时序来保证，驱动电路无需考虑大电流启动保护及上电瞬间因功率管内部寄生参数导致功率管出现瞬时微导通的潜通路问题。固态功率控制器作为智能开关功能，其功率管长期工作在全开与全闭合状态，功率管流过的电流受负载特性的影响，且其驱动电与功率电上电顺序无严格限制，使其对驱动的控制要求更为严格苛刻，容易出现大电流负载无法正常启动、上电瞬间开关状态不可控等问题。

此外，传统的驱动电路驱动方案无法解决固态功率控制器功率管的驱动问题，改进型的驱动电路通过在功率管栅-源极之间增加RC延时来达到抑制启动过程瞬态大电流的问题，使得带载能力得到改善，但会严重影响功率管的开通和关断时间，对开关管的散热与安全性提出了很高的要求，且无法响应负载端对快速上电的时间要求，同时也无法避免因驱动电加电滞后于功率电加电时可能带来的安全隐患问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种功率管驱动控制电路，可以解决因上电顺序错误引起的误开关动作，以及解决现有固态功率控制器带容性负载能力差，对寄生参数依赖大、瞬态大电流无法正常启动等问题。

本发明的技术解决方案是：一种适用于固态功率控制器的功率管驱动控制电路，包括开通关断电路、驱动保护电路、瞬态抑制电路、缓开通电路、电流采样电路、续流二极管D2和MOS管M1，其中：

MOS管M1：控制负载的加电或者断电，漏极端接功率电源的正端，源极端接负载的一端，负载的另一端接功率电源的负端；

续流二极管D2：并联在负载的两端，当MOS管M1关断后，使得负载完成续流；

开通关断电路：接收外部的电平控制信号Control1，并根据电平控制信号Control1产生高电平或者低电平施加于MOS管M1的栅极端，控制MOS管M1的导通或者关断；

电流采样电路：串联于MOS管M1的源极端和负载之间，实时采样获取流入负载的电流并反馈至外部；

驱动保护电路：当电流采样电路获取的采样电流值大于预先设定的电流阈值时，根据外部的驱动保护控制信号控制MOS管M1关断；

缓开通电路：串接在MOS管M1的漏极端和栅极端之间，通过改变漏极端和栅极端之间的电容使得由功率电源加载至MOS管M1上的电流逐渐增大；

瞬态抑制电路：串接在MOS管M1的源极端和栅极端之间，保护MOS管的栅极端并防止在MOS管M1导通前将功率电压施加于负载上。

所述的开通关断电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R10、电阻R13和三极管Q3，其中电阻R2的一端同时与电阻R6的一端以及驱动供电输入端VCC相连，电阻R2的另一端与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端同时与电阻R4的一端以及电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接MOS管M1的栅极端，电阻R4的另一端接地端，电阻R6的另一端接三极管Q3的集电极，三极管Q3的基极同时与电阻R10的一端以及电阻R13的一端连接，电阻R10的另一端接外部的电平控制信号Control1，电阻R13的另一端同时与地端、三极管Q3的发射极以及负载的输入端相连。

所述的缓开通电路包括电容C1、电容C2、电阻R1和电阻R5，电阻R5、电容C2、电容C1和电阻R1顺序串联在一起，电阻R5的另一端与MOS管M1的栅极端相连，电阻R1的另一端与MOS管M1的漏极端相连。

所述的瞬态抑制电路包括电容C3、三极管Q2、电阻R5、电阻R14、二极管D1、稳压管Z1，电阻R5的一端同时与三极管Q2的集电极、电容C3的一端以及稳压管Z1的阴极端相连，电容C3的另一端同时与三极管Q2的基极、电阻R14的一端，二极管D1的阴极端相连，稳压管Z1的阳极端、二极管D1的阳极端、电阻R14的另一端、三极管Q2的发射极同时与负载的输入端相连。