一種寬壓NMOS開關控制電路制造技術

本發明專利技術一種寬壓NMOS開關控制電路，該電路包括通斷控制電路，用于將處理器的IO控制信號轉換為實際的高壓驅動開關控制信號，以實現驅動所述通斷控制電路，以及對整個電路的通斷控制的離控制電路；用于防止后端功率管柵源極電壓超壓，導致功率管超壓燒毀的自舉電壓超壓保護電路以及用于防止后端功率管柵源極電壓不夠，導致后端功率管進入放大區，不能有效開啟，導致功率管過流、過熱燒毀的自舉電壓欠壓保護電路，由于采用上述技術方案，本發明專利技術具有電源輸入范圍寬、可靠性高、體積小、結構易于實現等特點，可廣泛應用于需要開關控制的應用場合，充分考慮系統隔離、開關速度、過流保護，提高了系統實用性。

【技術實現步驟摘要】
一種寬壓NMOS開關控制電路
本專利技術涉及一種寬壓NMOS開關控制電路，具有電源輸入范圍寬、可靠性高、體積小、結構易于實現等特點，可廣泛應用于需要開關控制的應用場合。
技術介紹
隨著微電子技術的發展，N溝道MOSFET相較于三極管和P溝道MOSFET在高頻率、大功率和高效率的開關應用場合表現出越來越明顯的優勢。根據其器件特性，在N溝道MOSFET柵極施加相對于源極的高壓信號，能夠控制N溝道MOSFET漏極與源極有效開啟，設置N溝道MOSFET柵極電壓跟隨源極電壓，則能控制該N溝道MOSFET漏極與源極有效關斷。本專利技術的前提是已經具有相對于電源電壓的高壓側電源系統，例如采用圖1所示隔離電源產生VBOOST電壓。在MOSFET器件出現之前，開關控制電路多采取繼電器開關的形式。繼電器可充分保證隔離性，且驅動能力較大，但其可靠性差，使用時觸點容易產生拉弧放電、抗振動及抗沖擊能力也存在較大的限制。MOSFET等電子器件出現后，部分開關控制電路也采用三極管、MOS管等進行開關控制，但多不考慮自舉電壓超壓、欠壓等保護措施，且電路耐壓值低、驅動能力弱。
技術實現思路
為了解決上述問題，本專利技術的目的是提供一種寬電源適應范圍，結構易于實現，驅動能力強，可靠性高的開關控制電路，以滿足大功率、高效率NMOS開關應用場合的寬壓NMOS開關控制電路。本專利技術包括如下技術方案：一種寬壓NMOS開關控制電路，該電路包括通斷執行電路,所述通斷控制電路包括PMOS管V1、功率管V2、穩壓管V4、穩壓管V6、熱敏電阻F2和阻容網絡；其特征在于，該電路還包括用于將處理器的IO控制信號轉換為實際的高壓驅動開關控制信號，以實現驅動所述通斷控制電路，以及對整個電路的通斷控制的離控制電路；用于防止后端功率管柵源極電壓超壓，導致功率管超壓燒毀的自舉電壓超壓保護電路以及用于防止后端功率管柵源極電壓不夠，導致后端功率管進入放大區，不能有效開啟，導致功率管過流、過熱燒毀的自舉電壓欠壓保護電路；其中，所述隔離控制電路與所述通斷執行電路控制連接，所述自舉電壓超壓保護電路和自舉電壓欠壓保護電路設置在所述隔離控制電路與所述通斷執行電路之間。進一步，所述隔離控制電路包括光耦B1、PNP三極管V8和第一阻容網絡，所述第一阻容網絡包括電阻R12和電阻R15，所述電阻R12的一端與控制器連接，所述電阻R12的另一端與所述光耦B1的第一針腳連接，所述光耦B1的第二針腳接地，所述光耦B1的第三針腳分別與所述PNP三極管V8的源極連接，所述電阻R15一端與所述PNP三極管V8的基極連接，另一端接地。進一步，所述電阻R15為基極限流電阻。進一步，所述自舉電壓超壓保護電路包括NPN三極管V7、雙面可擊穿二極管V9和第二阻容網絡，所述第二阻容網絡包括電阻R16和電阻R17；所述NPN三極管V7的源極與所述電阻R16的一端連接，所述NPN三極管V7的基極與所述雙面可擊穿二極管V9的第三針腳連接，所述可擊穿二極管V9的第一針腳和第二針腳均與所述電阻R16的另一端連接，所述電阻R17的一端連接在所述電阻R16和所述可擊穿二極管V9的第一針腳和第二針腳之間，所述電阻R17的另一端接地。進一步，所述自舉電壓欠壓保護電路包括比較器U1、NPN三極管V3和第三阻容網絡，所述第三阻容網絡包括電阻R2、電阻R6、電阻R3和電阻R7；所述電阻R2一端與VIN輸入端連接，另一端與比較器U1的第5針腳正輸入端連接，所述電阻R6的一端接地，另一端與所述比較器U1的第5針腳正輸入端連接，所述電阻R3一端與V_BOOST連接，另一端與所述比較器U1的第6腳負輸入端連接，所述電阻R7一端接地，另一端與所述比較器U1的第6腳負輸入端連接，所述比較器U1的第7針腳輸出端與所述NPN三極管V3的基極連接，所述NPN三極管V3的發射極接地，所述NPN三極管V3的集電極通過電阻R1與所述PNP三極管V7的基極連接。進一步，所述阻容網絡包括電阻R9、電阻R10、電阻R11和電阻R13；所述PMOS管V1的柵極通過電阻R13與VIN連接，所述PMOS管V1的漏極通過電阻R9與功率管V2的柵極連接，所述電阻R11與穩壓管V6并聯于功率管V2的柵極與漏極之間，所述電阻R10與穩壓管V4并聯于PMOS管V1的柵極與源極之間，所述功率管V2的源極與輸入VIN連接，所述功率管V2的漏極通過熱敏電阻F2與輸出VOUT連接。進一步，所述電阻R9和電阻R11為分壓電阻，所述電阻R10和電阻R13自舉電壓分壓電阻。進一步，所述熱敏電阻F2為自恢復保險，可起到系統過流保護的作用。本專利技術相比現有技術有如下優點：（1）本專利技術針對NMOS開關控制要求，提出一種新型開關電路設計方法，電路簡單可靠，相比于繼電器、接觸器等大體積開關設備，有利于實現整個電路的小型化；（2）通過電路合理設計，整個系統耐壓只取決于PMOS管，通過PMOS管合理選型，可大幅提高電路的耐壓值，提高該開關控制電路的適用范圍；（3）本專利技術充分考慮自舉電壓超壓及欠壓情況，充分保障后端功率管正常工作，可靠性高；（4）此電路在可在單個自舉電壓、單個自舉電壓超壓保護電路、單個欠壓保護電路的情況下，通過配置多個隔離控制電路和通斷執行電路實現多路開關配電的應用場合，簡化了電路結構，擴展了系統應用；（5）本專利技術充分考慮系統隔離、開關速度、過流保護，提高了系統實用性。附圖說明圖1為開關控制電路應用示意圖。圖2為本專利技術一種寬壓NMOS開關控制電路結構示意圖。圖中：Ⅰ：隔離控制電路、Ⅱ：自舉電壓超壓保護電路、Ⅲ：自舉電壓欠壓保護電路、Ⅳ：通斷控制電路。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的技術方案做進一步介紹。如圖1-圖2所示，本專利技術法一種寬壓NMOS開關控制電路，該電路包括通斷執行電路,所述通斷控制電路包括PMOS管V1、功率管V2、穩壓管V4、穩壓管V6、熱敏電阻F2和阻容網絡；該電路還包括用于將處理器的IO控制信號轉換為實際的高壓驅動開關控制信號，以實現驅動所述通斷控制電路，以及對整個電路的通斷控制的隔離控制電路；用于防止后端功率管柵源極電壓超壓，導致功率管超壓燒毀的自舉電壓超壓保護電路以及用于防止后端功率管柵源極電壓不夠，導致后端功率管進入放大區，不能有效開啟，導致功率管過流、過熱燒毀的自舉電壓欠壓保護電路；所述隔離控制電路與所述通斷執行電路控制連接，所述自舉電壓超壓保護電路和自舉電壓欠壓保護電路設置在所述隔離控制電路與所述通斷執行電路之間。所述隔離控制電路包括光耦B1、PNP三極管V8和阻容網絡，所述第一阻容網絡包括電阻R12和電阻R15；所述自舉電壓超壓保護電路包括NPN三極管V7、可擊穿二極管V9和第二阻容網絡，所述第二阻容網絡包括電阻R16和電阻R17；所述自舉電壓欠壓保護電路包括比較器U1、NPN三極管V3和阻容網絡，所述阻容網絡包括電阻R2、電阻R6、電阻R3和電阻R7；所述通斷控制電路包括PMOS管V1、電阻R10、電阻R9、電阻R11、電阻R13、穩壓管V4、穩壓管V6、V2和熱敏電阻F2，電阻R10和電阻R13為自舉電壓分壓電阻，穩壓管V4為PMOS管V1的柵源過壓保護二極管；其中，所述電阻R12的一端與控制器連接，另一端與所述光耦B1的第一針腳連接，所述光耦B1的第二針腳通過接地本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種寬壓NMOS開關控制電路，該電路包括通斷執行電路,?所述通斷控制電路包括PMOS管V1、功率管V2、穩壓管V4、穩壓管V6、熱敏電阻F2和阻容網絡；其特征在于，該電路還包括：隔離控制電路，自舉電壓超壓保護電路和自舉電壓欠壓保護電路，所述隔離控制電路用于將處理器的IO控制信號轉換為實際的高壓驅動開關控制信號，以實現驅動所述通斷控制電路，以及對整個電路的通斷控制；；所述自舉電壓超壓保護電路用于防止后端功率管柵源極電壓超壓、導致功率管超壓燒毀以及：所述自舉電壓欠壓保護電路用于防止后端功率管柵源極電壓不夠，導致后端功率管進入放大區，不能有效開啟，導致功率管過流、過熱燒毀；其中，所述隔離控制電路與所述通斷執行電路控制連接，所述自舉電壓超壓保護電路和自舉電壓欠壓保護電路設置在所述隔離控制電路與所述通斷執行電路之間。

【技術特征摘要】
1.一種寬壓NMOS開關控制電路，該電路包括通斷執行電路,所述通斷控制電路包括PMOS管V1、功率管V2、穩壓管V4、穩壓管V6、熱敏電阻F2和阻容網絡；其特征在于，該電路還包括：隔離控制電路，自舉電壓超壓保護電路和自舉電壓欠壓保護電路，所述隔離控制電路用于將處理器的IO控制信號轉換為實際的高壓驅動開關控制信號，以實現驅動所述通斷控制電路，以及對整個電路的通斷控制；；所述自舉電壓超壓保護電路用于防止后端功率管柵源極電壓超壓、導致功率管超壓燒毀以及：所述自舉電壓欠壓保護電路用于防止后端功率管柵源極電壓不夠，導致后端功率管進入放大區，不能有效開啟，導致功率管過流、過熱燒毀；其中，所述隔離控制電路與所述通斷執行電路控制連接，所述自舉電壓超壓保護電路和自舉電壓欠壓保護電路設置在所述隔離控制電路與所述通斷執行電路之間。2.根據權利要求1所述的控制電路，其特征在于，所述隔離控制電路包括光耦B1、PNP三極管V8和第一阻容網絡，所述第一阻容網絡包括電阻R12和電阻R15，所述電阻R12的一端與控制器連接，所述電阻R12的另一端與所述光耦B1的第一針腳連接，所述光耦B1的第二針腳接地，所述光耦B1的第三針腳分別與所述PNP三極管V8的發射極連接，所述電阻R15一端與所述PNP三極管V8的基極連接，另一端接地，所述PNP三極管V8的集電極與PMOS管V1的源極連接。3.根據權利要求2所述的控制電路，其特征在于，所述電阻R15為基極限流電阻。4.根據權利要求1所述的控制電路，其特征在于，所述自舉電壓超壓保護電路包括NPN三極管V7、雙面可擊穿二極管V9和第二阻容網絡，所述第二阻容網絡包括電阻R16和電阻R17；所述NPN三極管V7的源極與所述電阻R16的一端連接，所述NPN三極管V7的基極與所述雙...

【專利技術屬性】
技術研發人員：卜春光，徐發洋，劉偉，韓松，郭慶，劉套，龔晶，
申請(專利權)人：中國航天電子技術研究院，
類型：發明
國別省市：北京,11