開關晶體管的過流保護電路制造技術

本實用新型專利技術公開了一種開關晶體管的過流保護電路。解決現有技術中過流保護電路存在電路結構復雜、制造成本高，以及不能采用常規延時電路進行精準延時控制的問題。電路包括功率晶體管Qn、連接在功率晶體管Qn柵極端上的直流脈沖發生器、信號轉換電路、過載保護開關和分頻器。信號轉換電路在功率晶體管Qn正常狀態下，信號輸出端輸出直流電平信號，在功率晶體管Qn過流狀態下，信號輸出端輸出直流脈沖信號；分頻器根據信號輸出端輸出的直流脈沖信號進行計時并輸出延時信號。本實用新型專利技術電路結構簡單，適合集成電路的設計，能夠對過流信號進行精準的延時控制。

【技術實現步驟摘要】
開關晶體管的過流保護電路
本技術涉及過流保護
，尤其是涉及一種開關晶體管的過流保護電路。
技術介紹
過流保護電路在電路中電流超過預定最大值時通過限制電流來對電路中的元件進行保護，目前廣泛應用在各種電器電路中。例如現有技術中便攜式電動工具，以鋰電池作為動力，通過調試開關進行控制，其內部電路實質是：有直流脈沖調制信號（PWM）驅動功率晶體管，通過改變驅動信號的占空比來改變直流電機的轉速，以實現電機的平穩啟動。為了保護鋰電池、電機以及功率晶體管本身不受到過載損壞，需要對其進行過流保護。現有技術中，常用過流保護電路采用如圖1所示的結構，由兩個功率晶體管Qn’、Q1’串聯組成，其中晶體管Qn’由一個專用調速芯片1’輸出直流脈沖調制信號驅動，以實現對直流電機調速的目的；晶體管Q1’由鋰電池保護集成電路即圖中鋰電池保護芯片2’內部的比較器BG’根據其飽和壓降的大小取得過流信號，以實現對電池供電回路的過流保護。但是，該保護電路存在缺點：需要用到兩個較大功率晶體管Qn’、Q1’，且分別由兩個專用集成電路來控制，不僅電路復雜，且制造成本高。為此，已有專利號為ZL200810162438.4，名稱為一種開關型晶體管的過載保護電路的中國專利技術專利針對上述問題設計了一種只需要單個晶體管就能實現的過流保護電路，在實際使用中，上述專利的電路在脈沖占空比一定的情況下確實有效可靠，但是當脈沖信號的占空比在大范圍內變化時（如電動工具的多級變速調節），采用上述專利的電路很難用常規的RC延時電路來對過流信號實施精準的延時控制，而且，上述專利中的電路存在多個電容和電阻，不適合集成電路的設計。
技術實現思路
本技術主要是解決現有技術中過流保護電路存在電路結構復雜、制造成本高，以及不能采用常規延時電路進行精準延時控制的問題，提供了一種開關晶體管的過流保護電路。本技術的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種開關晶體管的過流保護電路，包括連接在電源電路上的功率晶體管Qn和連接在功率晶體管Qn柵極端上驅動其工作的直流脈沖發生器，包括信號轉換電路、過載保護開關和分頻器，信號轉換電路包括信號輸入端、信號輸出端和信號控制端，信號輸入端連接在功率晶體管Qn與電源之間線路上，信號輸出端通過連接分頻器后連接在過載保護開關的控制端上，信號控制端連接在功率晶體管Qn柵極與直流脈沖發生器之間線路上，過載保護開關的輸入端連接在功率晶體管與直流脈沖發生器之間線路上，過載保護開關的輸出端接地；信號轉換電路，在功率晶體管Qn正常狀態下，信號輸出端輸出直流電平信號，在功率晶體管Qn過流狀態下，信號輸出端輸出直流脈沖信號；分頻器，根據信號轉換電路信號輸出端輸出的直流脈沖信號進行計時并輸出延時信號。本技術電路結構更加簡單，相比現有電路無需采用多個電容和電阻，更適合集成電路的設計。本技術信號轉換電路能夠根據功率晶體管過流狀態分別輸出直流電平信號和直流脈沖信號，配合分頻器可以對過流信號進行精準的延時控制。本技術中分頻器采用現有技術中的脈沖計時電路，可以采用不同比例的分頻器，得到不同時間的延遲信號，分頻器輸出信號起始電平可以根據需求進行設定。作為一種優選方案，所述信號轉換電路包括第一比較器BG1、第一基準電壓源E01、第一電阻R1、第一場效應管Q1和第一反向器F1；第一比較器GB1同相輸入端作為信號輸入端，第一比較器GB1反相輸入端連接第一基準電壓源E01正極，第一基準電壓源E01負極接地，第一比較器GB1輸出端連接電阻R1第一端，電阻R1第二端作為信號輸出端，第一場效應管Q1漏極連接電阻R1第二端，第一場效應管Q1源極接地，第一場效應管Q1柵極經過與第一反向器F1連接后作為信號控制端。本方案中采用比較器來檢測功率晶體管過流狀態，在功率晶體管導通工作時，通過第一比較器BG1同相輸入端采集功率晶體管上的電壓信號，與反相輸入端上的基準電壓進行比較來檢測功率晶體管是否為過流狀態，在過流狀態下第一比較器BG1輸出端輸出高電平，同時配合信號控制端輸入的脈沖信號來控制第一場效應管Q1的通斷，從而控制第一比較器BG1輸出端即信號輸出端的輸出電平變化，信號輸出端輸出直流脈沖信號，以使得分頻器進行延時輸出信號。信號轉換電路只采用了一個電阻，更適合集成電路設計，并能夠配合分頻器對過流信號進行精準的延時控制。選擇不同的基準電壓源E01，可以得到不同電壓的功率晶體管Qn過流值。作為一種優選方案，所述信號轉換電路包括第二場效應管Q2、第三場效應管Q3、第二電阻R2、第三電阻R3、第二反向器F2和第三反向器F3，第二場效應管Q2柵極作為信號輸入端，第二場效應管Q2源極接地，第二場效應管Q2漏極分別連接第二電阻R2第一端和第二反向器F2輸入端，第二電阻R2第二端連接供電電源，第二反向器F2輸出端連接第三電阻R3第一端，第三電阻R3第二端作為信號輸出端，場效應管Q3漏極連接第三電阻R3第二端，場效應管Q3源極接地，場效應管Q3柵極經過與第三反向器F3連接后作為信號控制端。本方案中采用場效應管來檢測功率晶體管過流狀態，在功率晶體管導通工作時，第二場效應管Q2柵極采集功率晶體管上的電壓信號，根據第二場效應管Q2是否導通工作檢測功率晶體管是否為過流狀態，這里第二場效應管Q2的開啟電壓相當于基準電壓。在過流狀態下第二場效應管Q2導通，信號輸出端輸出一個電平信號，同時配合信號控制端輸入的脈沖信號來控制第三場效應管Q3的通斷，從而控制信號輸出端的電平信號變化，信號輸出端輸出直流脈沖信號，以使得分頻器進行延時輸出信號。信號轉換電路采用了較少的電阻，適合集成電路設計，并能夠配合分頻器對過流信號進行精準的延時控制。另外電阻R2也可以用恒流源來代替。作為一種優選方案，所述信號轉換電路包括第四場效應管Q4、第五場效應管Q5、第四電阻R4，第四場效應管Q4柵極作為信號輸入端，第四場效應管Q4源極接地，第四場效應管Q4漏極與第五場效應管Q5源極連接，第五場效應管Q5柵極作為信號控制端，第五場效應管Q5漏極分為兩路，一路連接第四電阻R4第一端，另一路作為信號輸出端，第四電阻R4第二端連接供電電源。本方案中同樣采用場效應管來檢測功率晶體管過流狀態，在功率晶體管導通工作時，第四場效應管Q4柵極采集功率晶體管上的電壓信號，根據第四場效應管Q4是否導通工作檢測功率晶體管是否為過流狀態，這里第四場效應管Q4的開啟電壓相當于基準電壓。在過流狀態下第四場效應管Q4導通工作，信號輸出端電平信號的高低根據電阻R4、第五場效應管Q5、第四場效應管Q4構成的電路導通情況來決定。通過信號控制端輸入的脈沖信號來控制第五場效應管Q5的通斷，從而控制信號輸出端的電平信號變化，信號輸出端輸出直流脈沖信號，以使得分頻器進行延時輸出信號。信號轉換電路只采用了一個電阻，更適合集成電路設計，并能夠配合分頻器對過流信號進行精準的延時控制。另外電阻R4也可以用恒流源來代替。作為一種優選方案，所述信號轉換電路包括第二比較器BG2、第二基準電壓源E02、第六場效應管Q6和恒流源ID，第二比較器BG2反相輸入端作為信號輸入本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種開關晶體管的過流保護電路，包括連接在電源電路上的功率晶體管Qn和連接在功率晶體管Qn柵極端上驅動其工作的直流脈沖發生器，其特征在于：包括信號轉換電路（1）、過載保護開關（2）和分頻器（3），信號轉換電路包括信號輸入端、信號輸出端和信號控制端，信號輸入端連接在功率晶體管Qn與電源之間線路上，信號輸出端通過連接分頻器后連接在過載保護開關的控制端上，信號控制端連接在功率晶體管Qn柵極與直流脈沖發生器（4）之間線路上，過載保護開關的輸入端連接在功率晶體管Qn與直流脈沖發生器之間線路上，過載保護開關的輸出端接地；/n信號轉換電路，在功率晶體管Qn正常狀態下，信號輸出端輸出直流電平信號，在功率晶體管Qn過流狀態下，信號輸出端輸出直流脈沖信號；/n分頻器，根據信號轉換電路信號輸出端輸出的直流脈沖信號進行計時并輸出延時信號。/n

【技術特征摘要】
1.一種開關晶體管的過流保護電路，包括連接在電源電路上的功率晶體管Qn和連接在功率晶體管Qn柵極端上驅動其工作的直流脈沖發生器，其特征在于：包括信號轉換電路（1）、過載保護開關（2）和分頻器（3），信號轉換電路包括信號輸入端、信號輸出端和信號控制端，信號輸入端連接在功率晶體管Qn與電源之間線路上，信號輸出端通過連接分頻器后連接在過載保護開關的控制端上，信號控制端連接在功率晶體管Qn柵極與直流脈沖發生器（4）之間線路上，過載保護開關的輸入端連接在功率晶體管Qn與直流脈沖發生器之間線路上，過載保護開關的輸出端接地；
信號轉換電路，在功率晶體管Qn正常狀態下，信號輸出端輸出直流電平信號，在功率晶體管Qn過流狀態下，信號輸出端輸出直流脈沖信號；
分頻器，根據信號轉換電路信號輸出端輸出的直流脈沖信號進行計時并輸出延時信號。


2.根據權利要求1所述的開關晶體管的過流保護電路，其特征是所述信號轉換電路（1）包括第一比較器BG1、第一基準電壓源E01、第一電阻R1、第一場效應管Q1和第一反向器F1；第一比較器GB1同相輸入端作為信號輸入端，第一比較器GB1反相輸入端連接第一基準電壓源E01正極，第一基準電壓源E01負極接地，第一比較器GB1輸出端連接電阻R1第一端，電阻R1第二端作為信號輸出端，第一場效應管Q1漏極連接電阻R1第二端，第一場效應管Q1源極接地，第一場效應管Q1柵極經過與第一反向器F1連接后作為信號控制端。


3.根據權利要求1所述的開關晶體管的過流保護電路，其特征是所述信號轉換電路（1）包括第二場效應管Q2、第三場效應管Q3、第二電阻R2、第三電阻R3、第二反向器F2和第三反向器F3，第二場效應管Q2柵極作為信號輸入端，第二場效應管Q2源極接地，第二場效應管Q2漏極分別連接第二電阻R2第一端和第二反向器F2輸入端，第二電阻R2第二端連接供電電源，第二反向器F2輸出端連接第三電阻R3第一端，第三電阻R3第二端作為信號輸出端，場效應管Q3漏極連接第三電阻R3第二端，場效應管Q3源極接地，場效應管Q3柵極經過與第三反向器F3連接后作為信號控制端。


4.根據權利要求1所述的開關晶體管的過流保護電路，其特征是所述信號轉換電路（1）包括第四場效應管Q4、第五場效應管Q5、第四電阻R4，第四場效應管...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何岳明，文福寶，
申請(專利權)人：寧波天宏電子有限公司，
類型：新型
國別省市：浙江;33