本技術(shù)涉及保護(hù)電路，具體涉及一種基于硬件觸發(fā)的功率元件過(guò)流保護(hù)電路。

背景技術(shù)：

1、在電子應(yīng)用領(lǐng)域中，為了符合安規(guī)并加強(qiáng)電子設(shè)備保護(hù)，越來(lái)越多的電器設(shè)備需要增加過(guò)流保護(hù)電路。在電力電子領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的各類(lèi)功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)速度和電流越來(lái)越大，但是功率半導(dǎo)體器件的抗過(guò)載能力通常較低，因此如何設(shè)計(jì)響應(yīng)速度較快的過(guò)流保護(hù)電路，使之具有完善的過(guò)流保護(hù)功能是需要著重考慮的問(wèn)題。

2、隨著電力電子開(kāi)關(guān)的大量使用，越來(lái)越多的設(shè)備使用到了功率開(kāi)關(guān)管。功率開(kāi)關(guān)管在工作時(shí)產(chǎn)生的熱損耗，功率半導(dǎo)體器件結(jié)溫大小，直接影響到功率元件導(dǎo)通和開(kāi)關(guān)時(shí)的安全工作區(qū)域大小。

3、功率半導(dǎo)體器件的過(guò)流保護(hù)電路一般采用硬件關(guān)斷的方式，但是在需要功率半導(dǎo)體器件高速開(kāi)關(guān)的電路中，如果功率半導(dǎo)體器件發(fā)生過(guò)流而觸發(fā)了硬件保護(hù)。而由于軟件響應(yīng)速度的問(wèn)題，可能會(huì)出現(xiàn)控制信號(hào)并沒(méi)有中斷的現(xiàn)象，此時(shí)功率半導(dǎo)體器件可能導(dǎo)致系統(tǒng)工作在不穩(wěn)定狀態(tài)，造成功率半導(dǎo)體器件過(guò)早老化，甚至損壞，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型提供一種基于硬件觸發(fā)的功率元件過(guò)流保護(hù)電路，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的過(guò)流保護(hù)電路損耗，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性差的問(wèn)題。

2、本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種基于硬件觸發(fā)的功率元件過(guò)流保護(hù)電路，包括：電流采樣電路、溫度變化采集電路、比較器以及保護(hù)信號(hào)輸出端；所述電流采樣電路的輸入端用于采集半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)元件的電流，并將所述電流按預(yù)設(shè)比例轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，將所述電壓信號(hào)通過(guò)所述電流采樣電路的輸出端輸出至所述比較器的正輸入端；所述溫度變化采集電路的輸入端用于采集所述半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)元件的溫度，并將所述溫度轉(zhuǎn)換成隨溫度變化的溫度電信號(hào)，所述溫度電信號(hào)通過(guò)所述溫度變化采集電路的輸出端輸出至所述比較器的負(fù)輸入端；所述比較器將所述電壓信號(hào)和所述溫度電信號(hào)進(jìn)行比較，得到比較結(jié)果，并通過(guò)所述比較器的輸出端輸出至所述保護(hù)信號(hào)輸出端上實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)功能。

3、優(yōu)選的，所述電流采樣電路包括采樣電阻和放大電路，所述采樣電阻的第一端作為所述電流采樣電阻的輸入端并連接所述放大電路的第一端，所述采樣電阻的第二端連接所述放大電路的第二端，所述放大電路的第三端作為所述電流采樣電路的輸出端，所述放大電路的第四端連接所述比較器的5引腳并接地，所述比較器的2引腳用于連接供電電壓；所述采樣電阻的電流由所述采樣電阻的第一端向所述采樣電阻的第二端的方向流動(dòng)，所述放大電路用于將所述電壓信號(hào)進(jìn)行放大輸出至所述比較器。

4、優(yōu)選的，所述溫度變化采集電路包括第一電阻和熱敏電阻，所述第一電阻的第一端作為所述溫度變化采集電路的輸入端用于連接供電電壓，所述第一電阻的第二端連接所述熱敏電阻的第一端，所述熱敏電阻的第二端接地，所述第一電阻的第二端還作為所述溫度變化采集電路的輸出端。

5、優(yōu)選的，所述第一電阻的第二端和所述熱敏電阻的第一端之間的基準(zhǔn)電壓vref＝vcc*r2/(r1+r2)；

6、其中，vcc表示為所述供電電壓，r1表示為所述第一電阻的電阻值，r2表示為所述熱敏電阻的電阻值。

7、優(yōu)選的，所述熱敏電阻為ntc溫度采樣電阻。

8、優(yōu)選的，所述放大電路為功率放大器。

9、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于，通過(guò)所述電流采樣電路的輸入端用于采集半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)元件的電流，并將所述電流按預(yù)設(shè)比例轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，將所述電壓信號(hào)通過(guò)所述電流采樣電路的輸出端輸出至所述比較器的正輸入端；所述溫度變化采集電路的輸入端用于采集所述半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)元件的溫度，并將所述溫度轉(zhuǎn)換成隨溫度變化的溫度電信號(hào)，所述溫度電信號(hào)通過(guò)所述溫度變化采集電路的輸出端輸出至所述比較器的負(fù)輸入端；所述比較器將所述電壓信號(hào)和所述溫度電信號(hào)進(jìn)行比較，得到比較結(jié)果，并通過(guò)所述比較器的輸出端輸出至所述保護(hù)信號(hào)輸出端上實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)功能。通過(guò)硬件電路設(shè)計(jì)將電流和溫度值耦合在一起，建立一個(gè)電流保護(hù)閾值隨溫度升高而降低的硬件電路，保證功率元件工作在不同溫度下，安全工作區(qū)域不同，保護(hù)閾值不同。這樣即保留了硬件電路簡(jiǎn)單可靠，相應(yīng)速度快的特點(diǎn)，又彌補(bǔ)一般硬件電路電流設(shè)計(jì)保護(hù)閾值不能隨功率元件溫度變化的不足。用于保證元件在合理的安全工作區(qū)工作，提高系統(tǒng)可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種基于硬件觸發(fā)的功率元件過(guò)流保護(hù)電路，其特征在于，包括：電流采樣電路、溫度變化采集電路、比較器以及保護(hù)信號(hào)輸出端；所述電流采樣電路的輸入端用于采集半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)元件的電流，并將所述電流按預(yù)設(shè)比例轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，將所述電壓信號(hào)通過(guò)所述電流采樣電路的輸出端輸出至所述比較器的正輸入端；所述溫度變化采集電路的輸入端用于采集所述半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)元件的溫度，并將所述溫度轉(zhuǎn)換成隨溫度變化的溫度電信號(hào)，所述溫度電信號(hào)通過(guò)所述溫度變化采集電路的輸出端輸出至所述比較器的負(fù)輸入端；所述比較器將所述電壓信號(hào)和所述溫度電信號(hào)進(jìn)行比較，得到比較結(jié)果，并通過(guò)所述比較器的輸出端輸出至所述保護(hù)信號(hào)輸出端上實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)功能。

2.如權(quán)利要求1所述的基于硬件觸發(fā)的功率元件過(guò)流保護(hù)電路，其特征在于，所述電流采樣電路包括采樣電阻和放大電路，所述采樣電阻的第一端作為所述電流采樣電路的輸入端并連接所述放大電路的第一端，所述采樣電阻的第二端連接所述放大電路的第二端，所述放大電路的第三端作為所述電流采樣電路的輸出端，所述放大電路的第四端連接所述比較器的5引腳并接地，所述比較器的2引腳用于連接供電電壓；所述采樣電阻的電流由所述采樣電阻的第一端向所述采樣電阻的第二端的方向流動(dòng)，所述放大電路用于將所述電壓信號(hào)進(jìn)行放大輸出至所述比較器。

3.如權(quán)利要求1所述的基于硬件觸發(fā)的功率元件過(guò)流保護(hù)電路，其特征在于，所述溫度變化采集電路包括第一電阻和熱敏電阻，所述第一電阻的第一端作為所述溫度變化采集電路的輸入端用于連接供電電壓，所述第一電阻的第二端連接所述熱敏電阻的第一端，所述熱敏電阻的第二端接地，所述第一電阻的第二端還作為所述溫度變化采集電路的輸出端。

4.如權(quán)利要求3所述的基于硬件觸發(fā)的功率元件過(guò)流保護(hù)電路，其特征在于，所述第一電阻的第二端和所述熱敏電阻的第一端之間的基準(zhǔn)電壓vref＝vcc*r2/(r1+r2)；

5.如權(quán)利要求3所述的基于硬件觸發(fā)的功率元件過(guò)流保護(hù)電路，其特征在于，所述熱敏電阻為ntc溫度采樣電阻。

6.如權(quán)利要求2所述的基于硬件觸發(fā)的功率元件過(guò)流保護(hù)電路，其特征在于，所述放大電路為功率放大器。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供了一種基于硬件觸發(fā)的功率元件過(guò)流保護(hù)電路，包括：電流采樣電路、溫度變化采集電路、比較器以及保護(hù)信號(hào)輸出端；電流采樣電路的輸入端用于采集半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)元件的電流，并將電流按預(yù)設(shè)比例轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過(guò)電流采樣電路的輸出端輸出至比較器的正輸入端；溫度變化采集電路的輸入端用于采集半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)元件的溫度，將溫度轉(zhuǎn)換成隨溫度變化的溫度電信號(hào)，溫度電信號(hào)通過(guò)溫度變化采集電路的輸出端輸出至比較器的負(fù)輸入端；比較器將電壓信號(hào)和溫度電信號(hào)進(jìn)行比較，得到比較結(jié)果，通過(guò)比較器的輸出端輸出至保護(hù)信號(hào)輸出端上實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)功能。本技術(shù)的電流和溫度監(jiān)測(cè)效果好，過(guò)流保護(hù)效果好，可靠性高。

技術(shù)研發(fā)人員：李忠慧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：宜所（廣東）智能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240415
技術(shù)公布日：2025/4/10