一种回避前沿过冲的电路的制作方法
一种回避前沿过冲的电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种回避前沿过冲的电路，涉及电子线路控制技术领域。
【背景技术】
[0002]有功率开关参与的电子电路越来越广泛的运用于现实生活，比如开关电源，电机驱动，高频加热等。在这些领域中功率开关管充当作实现功率输出和调整功率大小的核心部件，然而它又是易损部件，如果系统电路没有保护或者保护电路响应较慢，功率开关管将非常容易损坏，从而影响系统的稳定性。
[0003]为了让功率开关管得到保护，工程师们设计了各种各样的保护电路，有的用电流互感器取样电流信号，但电流互感器主要是运用于电流信号为交流信号的场合，比如全桥电路和半桥电路中，如果是单极性电路，那么电流互感器通常用于整流桥之前，其取样到的信号频率最快也就是工频，所以对于单极性的直流信号，用电流互感器做的保护电路很难实现让工作频率超过工频的功率开关管在其实际工作的每个周期都能得到检测保护，另夕卜，电流互感器做取样的成本通常比用采样电阻做的取样成本高。而事实上，当开关管打开时，通过感性负载的功率电流理论上是一个三角波，如果用取样电阻去取样电流，根据欧姆定律，取样电阻上的电压将是严格和电流成正比的三角波，其峰值出现在开关管关断的瞬间，这一特点使得设计师们很容实现对流过开关管的电流峰值的控制，然而实际上，由于一些寄生电容和缓冲电路等带来的电容特性，使得流过开关管的电流信号并不是理想的三角波，而在理想的三角波的前沿会出现一个过冲，又由于功率负载要求功率回路阻抗不能大，加上考虑采样电阻的发热问题，所以采样电阻一般取值都很小，根据欧姆定律可之，该电阻取样后的电压信号也很小，而半导体元件又有一个导通电压，这给处理带有前沿过冲电流取样信号带来了难度，如果让保护电路对电流取样信号进行直接判断，那么保护电路往往会将电流取样波形的这个短暂的过冲信号误判成流过功率开关管的由功率负载产生的有效的电流峰值，这样一来，保护电路会对功率开关管做出错误的关断保护，因此很多采用采样电阻取样电流波形来做保护的电路，通常是将整个信号平滑滤波后取平均值进行保护判断，这样一来，保护电路的响应速度就不能跟上功率开关管工作的每一个周期，这样的保护电路的性能又远远赶不上能做到对功率开关管的每一个周期都能实现监视保护的保护电路，而保护电路的性能直接影响整个系统的性能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种回避前沿过冲的电路，能克服现有技术的不足，能让保护电路精确的回避取样电流信号中的前沿过冲信号。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种回避前沿过冲的电路，它包括:
[0006]功率负载或功率传输负载，一端连接可提供功率能量的电源；
[0007]功率开关管Q2，在工作过程中所产生的电流信号是带有前沿过冲的电流取样信号，功率开关管Q2除控制端外的两端中，其中一端连接功率负载或功率传输负载，另一端连接着功率负载或功率传输负载的电流信号取样支路，电流信号取样支路用于产生功率负载或功率传输负载的电流取样信号，该电流取样信号往往带有前沿过冲，电流取样信号支路中设置有取样电阻R3，取样电阻R3的一端接开关管Q2，另一端接地，功率开关管Q2的控制极连接有一个支路，该支路用于产生或传输功率开关管Q2的驱动控制信号；
[0008]RC时常电路，RC时常电路的一端与功率开关管Q2的驱动控制信号所在支路连接，另一端连接着过冲信号屏蔽开关管Ql的控制脚所在支路；
[0009]时常控制及性能优化电阻R2，与RC时常电路配合控制过冲信号屏蔽开关管Ql的控制信号，其一端接过冲信号屏蔽开关管Ql的控制脚所在支路，另一端接地；
[0010]过冲信号屏蔽开关管Q1，用于屏蔽功率开关管Q2所产生的电流取样信号的前沿过冲，Ql的控制脚所在支路接RC时常电路，Ql的开关脚一端接系统保护电路，另一端接向地；
[0011]系统保护电路，用来控制功率开关管Ql的驱动控制信号输出，它能配和过冲信号屏蔽开关管Ql送来的控制信号协调工作，分别与功率开关管Q2的驱动控制信号所在支路、电流取样信号所在支路以及Ql的开关脚连接。
[0012]它还包括性能优化放电二极管D1，一端接在RC时常电路上，另一端接地。
[0013]所述的RC时常电路由电阻Rl和电容Cl串联而成，同时，电阻Rl和电容Cl的位置是可互换的。
[0014]所述的过冲信号屏蔽开关管Ql可采用NPN三极管或场效应管以及可采用相同使用方式的其他开关管。
[0015]所述的功率开关管Q2可采用NPN三极管、场效应管、IGBT管或可采用相同使用方式的其他开关管。
[0016]本发明的有益效果在于:回避了开关管Q2所产生的被检测信号所带有的前沿过冲，实现了将保护电路做到对功率开关管实现每个工作周期都能监视保护，而且对所有由高低电平控制开关管开关而产生的带有前沿过冲的信号都实用，具有实用性强，电路结构简单，调试方便，制作成本低的特点。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的结构图；
[0018]图2为本发明功率开关管驱动波形和在该驱动波形下理想的功率负载电流取样信号波形图；
[0019]图3为本发明功率开关管驱动波形和在该驱动波形下实际的功率负载电流取样信号波形图。
[0020]其中，1-功率负载或功率传输负载，2-驱动控制信号所在支路，3-RC时常电路，4-系统保护电路，5-电流取样信号所在支路。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0022]如图1，一种回避前沿过冲的电路，它包括:
[0023]功率负载或功率传输负载1，一端连接可提供功率能量的电源；
[0024]功率开关管Q2，在工作过程中所产生的电流信号是带有前沿过冲的电流取样信号，功率开关管Q2除控制端外的两端中，功率开关管Q2的输入端连接功率负载或功率传输负载，功率开关管Q2的输出端连接着功率负载或功率传输负载的电流信号取样支路，电流信号取样支路用于产生功率负载或功率传输负载的电流取样信号，该电流取样信号往往带有前沿过冲，电流取样信号支路中设置有取样电阻R3，取样电阻R3的一端接开关管Q2，另一端接地，功率开关管Q2的控制极连接有一个支路，该支路用于产生或传输功率开关管Q2的驱动控制信号，其中，取样电阻R3主要用来取样通过功率开关管Q2的功率负载或功率传输负载I的电流，其功能是将电流信号通转化为电压信号，送往系统保护电路4，让所述系统保护电路4作出判断，确定是否须对所述功率关管Q2立即作出关断保护；
[0025]RC时常电路3，RC时常电路3的一端与功率开关管Q2的驱动控制信号所在支路2连接，另一端连接着过冲信号屏蔽开关管Ql的控制脚所在支路；
[0026]时常控制及性能优化电阻R2，与RC时常电路3配合控制过冲信号屏蔽开关管Ql的控制信号，其一端接过冲信号屏蔽开关管Ql的控制脚所在支路，另一端接地；
[0027]过冲信号屏蔽开关管Q1，用于屏蔽功率开关管Q2所产生的电流取样信号的前沿过冲，Ql的控制脚所在支路接RC时常电路3，Ql的开关脚一端接系统保护电路4，另一端接向地；
[0028]系统保护电路4，用来控制功率开关管Ql的驱动控制信号输出，它能配和过冲信号屏蔽开关管Ql送来的控制信号协调工作，分别与功率开关管Q2的驱动控制信号所在支路2、电流取样信号所在支路5以及Ql的开关脚连接。
[0029]它还包括性能优化放电二极管D1，一端接在RC时常电路3上，另一端接地。
[0030]所述的RC时常电路3由电阻Rl和电容Cl串联而成，同时，电阻Rl和电容Cl的位置是可互换的。
[0031]所述的过冲信号屏蔽开关管Ql可采用NPN三极管或场效应管以及可采用相同使用方式的其他开关管。
[0032]所述的功率开关管Q2可采用NPN三极管、场效应管、IGBT管或可采用相同使用方式的其他开关管。
[0033]所述功率负载或功率传输负载I多为感性负载，比如用于 传输功率的变压器，但不局限于变压器。系统保护电路4，主要用来控制功率开关管的控制信号输出，它能配和过冲信号屏蔽开关管Ql送来的信号协调工作，当过冲信号屏蔽开关管Ql开启接地时，该保护电路禁止启动(不对功率负载电流的取样信号进行判断)，当过冲信号屏蔽开关管Ql关断(与地断开)时，保护电路工作(并非指立即控制关断所述的功率开关管Q2，而是允许对功率负载电流的取样信号进行判断)，其控制着功率开关管Q2的开关信号，还连接着过冲信号屏蔽开关管Ql所在的开关支路和功率负载的电流取样信号所在的支路。过冲信号屏蔽开关管Q1，在功率开关管Q2控制极的开启信号(高电平)刚到来时打开，为保护电路提供指令，让保护电路不要对功率负载的电流取样信号进行判断，其控制端接RC时常电路，开关管的开关脚(如三极管的C脚和E脚，场效应管的D脚和S脚等)一端接向保护电路，另一端接向地。性能优化二极管D1，它不一定是必须，结合系统，当功率开关管Q2的关断时间足够让RC时常电路3中的电容充分复位时，所述性能优化二极管Dl可直接删除不用，性能优化二极管Dl主要用来帮助复位RC时常电路3中的电容Cl，保证在功率开关管Q2的关断期间能将RC时常电路3中的电容Cl充分复位(将所述电容中的电荷充分放掉)，其一端接RC时常电路3，另一端接地。时常控制及性能优化电阻R2，它与RC时常电路3配合控制屏蔽开关管Ql的控制信号，确保保护系统能够精确回避功率负载的电流取样信号的前沿过冲的同时，又能对功率负载的电流取样信号的有用成分进行精准快速的判断，其一端接控制屏蔽开关管Ql的控制脚所在支路，另一端接地。功率开关管Q2的一端接功率负载，另一端接采样电阻，功率开关管Q2的控制脚所在支路与RC时常电路3连接，在其节点处的电位为高电位时所述功率开关管Q2打开，为低电位时，功率开关管Q2关断。对于取样电阻R3，它的一端接开关管，另一端接地，主要用来取样通过功率开关管Q2的功率负载I的电流，其功能是将电流信号通转化为电压信号，送往系统保护电路4，让所述系统保护电路4作出判断，确定是否须对所述功率关管Q2立即作出关断保护。
[0034]功率开关管Q2 —般为场效应管和IGBT管，其性能是当控制脚对其接采样电阻一端的那个管脚为高电位时，功率开关管Q2开启，开启期间，由公式(di/dt)*L = U(其中i为通过感性负载电流，t为功率开关管Q2开启时间，U为加载电感两端的电压，因为开关管的开启时间较短，可将开关管开启的t时间内视为U为不变的常数)变形得i = (U/L)*t，所以，如图2，理论上，电流应为图二所示的功率负载电流取样信号波形，然而实际上，由于一些寄生电容和缓冲电路等带来的电容特性，使得流过开关管的电流信号并不是理想的三角波，而在理想的三角波的前沿会出现一个过冲，图3，实际功率负载电流取样信号波形，通过分析，这个过冲和功率开关管Q2的驱动信号是紧紧同步的，这个过冲总是会出现在控制系统送来开启信号前沿，当控制系统对功率开关管Q2送来高电平打开所述功率开关管Q2时，RC时常电路中的电容Cl也同时得到这个信号而充电，其充电电流通过过冲信号屏蔽开关管Q1，使得过冲信号屏蔽开关管Ql接地，从而通知保护电路，让保护电路禁止工作，这时，哪怕从采样电阻上取得的功率负载电流的过冲信号超出预设的安全门限，保护电路也不会输出信号来强迫功率开关管Q2关断，值得一提的是这个过冲信号时间较短，而开关管对短时间电流的承受能力比长时间工作时的承受能力强，因此这个信号不会造成功率开关管损坏，否则设计者得重新对功率负载部分进行重新设计或调整，让其寄生电容值降到不会让所述过冲损坏功率开关管Q2为止，随着电容Cl充电电压的上升，充电电流越来越小，使得过冲信号屏蔽开关管Ql接保护电路的管脚和地断开，这时，保护电路恢复正常工作，开始对从采样电阻上取得的功率负载的电流信号做监视，当这个电流信号高于预设的安全门限时，保护电路就输出关断信号来强迫功率开关管Q2关断，通过调整电阻R1，电容Cl和时常控制及性能优化电阻R2的值，可以很容易实现让过冲信号屏蔽开关管Ql接地输出屏蔽信号使保护电路的禁止工作的时间刚好约为(可稍微大于)取样电阻上电流过冲的时间，从而让保护电路既能回避开功率负载电流的过冲信号，又能做到对有效的功率负载的电流信号作监视。当功率开关管Q2得到低电平关断信号时，电容Cl可通过电阻R1、时常控制及性能优化电阻R2和优化二极管Dl (在采用优化二极管Dl时)复位，从而为开关管的下一个周期做准备，从而保证了高速保护电路(对功率开关管实际工作的每一个中期都能实现监控保护电路)能正常有序的工作。
[0035]本文中所描述的具体实施例仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各式各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。凡采用等同替换或等效变形形成的技术方案，均落在本发明权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种回避前沿过冲的电路，其特征在于:它包括: 功率负载或功率传输负载(1)，一端连接可提供功率能量的电源； 功率开关管Q2，在工作过程中所产生的电流信号是带有前沿过冲的电流信号，功率开关管Q2除控制端外的两端中，其中一端连接功率负载或功率传输负载(I)，另一端连接着功率负载或功率传输负载(I)的电流信号取样支路，电流信号取样支路用于产生功率负载或功率传输负载(I)的电流取样信号，该电流取样信号往往带有前沿过冲，电流取样信号支路中设置有取样电阻R3，取样电阻R3的一端接开关管Q2，另一端接地，功率开关管Q2的控制极连接有一个支路，该支路用于产生或传输功率开关管Q2的驱动控制信号； RC时常电路(3)，RC时常电路(3)的一端与功率开关管Q2的驱动控制信号所在支路(2)连接，另一端连接着过冲信号屏蔽开关管Ql的控制脚所在支路； 时常控制及性能优化电阻R2，与RC时常电路(3)配合控制过冲信号屏蔽开关管Ql的控制信号，其一端接过冲信号屏蔽开关管Ql的控制脚所在支路，另一端接地； 过冲信号屏蔽开关管Q1，用于屏蔽功率开关管Q2所产生的电流取样信号的前沿过冲，Ql的控制脚所在支路接RC时常电路(3)，Ql的开关脚一端接系统保护电路(4)，另一端接向地； 系统保护电路(4)，用来控制功率开关管Ql的驱动控制信号输出，它能配和过冲信号屏蔽开关管Ql送来的控制信号协调工作，分别与功率开关管Q2的驱动控制信号所在支路(2)、电流取样信号所在支路(5)以及Ql的开关脚连接。2.根据权利要求1所述的回避前沿过冲的电路，其特征在于:它还包括性能优化放电二极管Dl，Dl的一端接在RC时常电路(3)上，另一端接地。3.根据权利要求1或2所述的回避前沿过冲的电路，其特征在于:所述的RC时常电路(3)由电阻Rl和电容Cl串联而成，同时，电阻Rl和电容Cl的位置是可互换的。4.根据权利要求1或2所述的回避前沿过冲的电路，其特征在于:所述的过冲信号屏蔽开关管Ql可采用NPN三极管或场效应管以及具可采用相同使用方式的其他开关管。5.根据权利要求1或2所述的回避前沿过冲的电路，其特征在于:所述的功率开关管Q2可采用NPN三极管、场效应管、IGBT管或可采用相同使用方式的其他开关管。
【专利摘要】本发明公开了一种回避前沿过冲的电路，包括功率负载或功率传输负载；功率开关管Q2；RC时常电路；时常控制及性能优化电阻R2，与RC时常电路配合控制过冲信号屏蔽开关管Q1的控制信号；过冲信号屏蔽开关管Q1，用于屏蔽功率开关管Q2所产生的电流取样信号的前沿过冲；以及系统保护电路。本发明的有益效果是：回避了开关管Q2所产生的被检测信号所带有的前沿过冲，实现了将保护电路做到对功率开关管实现每个工作周期都能监视保护，而且对所有由高低电平控制开关管开关而产生的带有前沿过冲的信号都实用，具有实用性强，电路结构简单，调试方便，制作成本低的特点。
【IPC分类】H03K17/082
【公开号】CN104901662
【申请号】CN201510250438
【发明人】胡星, 胡剑
【申请人】黔西南州首创电子科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月18日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种回避前沿过冲的电路，涉及电子线路控制技术领域。
【背景技术】
[0002]有功率开关参与的电子电路越来越广泛的运用于现实生活，比如开关电源，电机驱动，高频加热等。在这些领域中功率开关管充当作实现功率输出和调整功率大小的核心部件，然而它又是易损部件，如果系统电路没有保护或者保护电路响应较慢，功率开关管将非常容易损坏，从而影响系统的稳定性。
[0003]为了让功率开关管得到保护，工程师们设计了各种各样的保护电路，有的用电流互感器取样电流信号，但电流互感器主要是运用于电流信号为交流信号的场合，比如全桥电路和半桥电路中，如果是单极性电路，那么电流互感器通常用于整流桥之前，其取样到的信号频率最快也就是工频，所以对于单极性的直流信号，用电流互感器做的保护电路很难实现让工作频率超过工频的功率开关管在其实际工作的每个周期都能得到检测保护，另夕卜，电流互感器做取样的成本通常比用采样电阻做的取样成本高。而事实上，当开关管打开时，通过感性负载的功率电流理论上是一个三角波，如果用取样电阻去取样电流，根据欧姆定律，取样电阻上的电压将是严格和电流成正比的三角波，其峰值出现在开关管关断的瞬间，这一特点使得设计师们很容实现对流过开关管的电流峰值的控制，然而实际上，由于一些寄生电容和缓冲电路等带来的电容特性，使得流过开关管的电流信号并不是理想的三角波，而在理想的三角波的前沿会出现一个过冲，又由于功率负载要求功率回路阻抗不能大，加上考虑采样电阻的发热问题，所以采样电阻一般取值都很小，根据欧姆定律可之，该电阻取样后的电压信号也很小，而半导体元件又有一个导通电压，这给处理带有前沿过冲电流取样信号带来了难度，如果让保护电路对电流取样信号进行直接判断，那么保护电路往往会将电流取样波形的这个短暂的过冲信号误判成流过功率开关管的由功率负载产生的有效的电流峰值，这样一来，保护电路会对功率开关管做出错误的关断保护，因此很多采用采样电阻取样电流波形来做保护的电路，通常是将整个信号平滑滤波后取平均值进行保护判断，这样一来，保护电路的响应速度就不能跟上功率开关管工作的每一个周期，这样的保护电路的性能又远远赶不上能做到对功率开关管的每一个周期都能实现监视保护的保护电路，而保护电路的性能直接影响整个系统的性能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种回避前沿过冲的电路，能克服现有技术的不足，能让保护电路精确的回避取样电流信号中的前沿过冲信号。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种回避前沿过冲的电路，它包括:
[0006]功率负载或功率传输负载，一端连接可提供功率能量的电源；
[0007]功率开关管Q2，在工作过程中所产生的电流信号是带有前沿过冲的电流取样信号，功率开关管Q2除控制端外的两端中，其中一端连接功率负载或功率传输负载，另一端连接着功率负载或功率传输负载的电流信号取样支路，电流信号取样支路用于产生功率负载或功率传输负载的电流取样信号，该电流取样信号往往带有前沿过冲，电流取样信号支路中设置有取样电阻R3，取样电阻R3的一端接开关管Q2，另一端接地，功率开关管Q2的控制极连接有一个支路，该支路用于产生或传输功率开关管Q2的驱动控制信号；
[0008]RC时常电路，RC时常电路的一端与功率开关管Q2的驱动控制信号所在支路连接，另一端连接着过冲信号屏蔽开关管Ql的控制脚所在支路；
[0009]时常控制及性能优化电阻R2，与RC时常电路配合控制过冲信号屏蔽开关管Ql的控制信号，其一端接过冲信号屏蔽开关管Ql的控制脚所在支路，另一端接地；
[0010]过冲信号屏蔽开关管Q1，用于屏蔽功率开关管Q2所产生的电流取样信号的前沿过冲，Ql的控制脚所在支路接RC时常电路，Ql的开关脚一端接系统保护电路，另一端接向地；
[0011]系统保护电路，用来控制功率开关管Ql的驱动控制信号输出，它能配和过冲信号屏蔽开关管Ql送来的控制信号协调工作，分别与功率开关管Q2的驱动控制信号所在支路、电流取样信号所在支路以及Ql的开关脚连接。
[0012]它还包括性能优化放电二极管D1，一端接在RC时常电路上，另一端接地。
[0013]所述的RC时常电路由电阻Rl和电容Cl串联而成，同时，电阻Rl和电容Cl的位置是可互换的。
[0014]所述的过冲信号屏蔽开关管Ql可采用NPN三极管或场效应管以及可采用相同使用方式的其他开关管。
[0015]所述的功率开关管Q2可采用NPN三极管、场效应管、IGBT管或可采用相同使用方式的其他开关管。
[0016]本发明的有益效果在于:回避了开关管Q2所产生的被检测信号所带有的前沿过冲，实现了将保护电路做到对功率开关管实现每个工作周期都能监视保护，而且对所有由高低电平控制开关管开关而产生的带有前沿过冲的信号都实用，具有实用性强，电路结构简单，调试方便，制作成本低的特点。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的结构图；
[0018]图2为本发明功率开关管驱动波形和在该驱动波形下理想的功率负载电流取样信号波形图；
[0019]图3为本发明功率开关管驱动波形和在该驱动波形下实际的功率负载电流取样信号波形图。
[0020]其中，1-功率负载或功率传输负载，2-驱动控制信号所在支路，3-RC时常电路，4-系统保护电路，5-电流取样信号所在支路。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0022]如图1，一种回避前沿过冲的电路，它包括:
[0023]功率负载或功率传输负载1，一端连接可提供功率能量的电源；
[0024]功率开关管Q2，在工作过程中所产生的电流信号是带有前沿过冲的电流取样信号，功率开关管Q2除控制端外的两端中，功率开关管Q2的输入端连接功率负载或功率传输负载，功率开关管Q2的输出端连接着功率负载或功率传输负载的电流信号取样支路，电流信号取样支路用于产生功率负载或功率传输负载的电流取样信号，该电流取样信号往往带有前沿过冲，电流取样信号支路中设置有取样电阻R3，取样电阻R3的一端接开关管Q2，另一端接地，功率开关管Q2的控制极连接有一个支路，该支路用于产生或传输功率开关管Q2的驱动控制信号，其中，取样电阻R3主要用来取样通过功率开关管Q2的功率负载或功率传输负载I的电流，其功能是将电流信号通转化为电压信号，送往系统保护电路4，让所述系统保护电路4作出判断，确定是否须对所述功率关管Q2立即作出关断保护；
[0025]RC时常电路3，RC时常电路3的一端与功率开关管Q2的驱动控制信号所在支路2连接，另一端连接着过冲信号屏蔽开关管Ql的控制脚所在支路；
[0026]时常控制及性能优化电阻R2，与RC时常电路3配合控制过冲信号屏蔽开关管Ql的控制信号，其一端接过冲信号屏蔽开关管Ql的控制脚所在支路，另一端接地；
[0027]过冲信号屏蔽开关管Q1，用于屏蔽功率开关管Q2所产生的电流取样信号的前沿过冲，Ql的控制脚所在支路接RC时常电路3，Ql的开关脚一端接系统保护电路4，另一端接向地；
[0028]系统保护电路4，用来控制功率开关管Ql的驱动控制信号输出，它能配和过冲信号屏蔽开关管Ql送来的控制信号协调工作，分别与功率开关管Q2的驱动控制信号所在支路2、电流取样信号所在支路5以及Ql的开关脚连接。
[0029]它还包括性能优化放电二极管D1，一端接在RC时常电路3上，另一端接地。
[0030]所述的RC时常电路3由电阻Rl和电容Cl串联而成，同时，电阻Rl和电容Cl的位置是可互换的。
[0031]所述的过冲信号屏蔽开关管Ql可采用NPN三极管或场效应管以及可采用相同使用方式的其他开关管。
[0032]所述的功率开关管Q2可采用NPN三极管、场效应管、IGBT管或可采用相同使用方式的其他开关管。
[0033]所述功率负载或功率传输负载I多为感性负载，比如用于 传输功率的变压器，但不局限于变压器。系统保护电路4，主要用来控制功率开关管的控制信号输出，它能配和过冲信号屏蔽开关管Ql送来的信号协调工作，当过冲信号屏蔽开关管Ql开启接地时，该保护电路禁止启动(不对功率负载电流的取样信号进行判断)，当过冲信号屏蔽开关管Ql关断(与地断开)时，保护电路工作(并非指立即控制关断所述的功率开关管Q2，而是允许对功率负载电流的取样信号进行判断)，其控制着功率开关管Q2的开关信号，还连接着过冲信号屏蔽开关管Ql所在的开关支路和功率负载的电流取样信号所在的支路。过冲信号屏蔽开关管Q1，在功率开关管Q2控制极的开启信号(高电平)刚到来时打开，为保护电路提供指令，让保护电路不要对功率负载的电流取样信号进行判断，其控制端接RC时常电路，开关管的开关脚(如三极管的C脚和E脚，场效应管的D脚和S脚等)一端接向保护电路，另一端接向地。性能优化二极管D1，它不一定是必须，结合系统，当功率开关管Q2的关断时间足够让RC时常电路3中的电容充分复位时，所述性能优化二极管Dl可直接删除不用，性能优化二极管Dl主要用来帮助复位RC时常电路3中的电容Cl，保证在功率开关管Q2的关断期间能将RC时常电路3中的电容Cl充分复位(将所述电容中的电荷充分放掉)，其一端接RC时常电路3，另一端接地。时常控制及性能优化电阻R2，它与RC时常电路3配合控制屏蔽开关管Ql的控制信号，确保保护系统能够精确回避功率负载的电流取样信号的前沿过冲的同时，又能对功率负载的电流取样信号的有用成分进行精准快速的判断，其一端接控制屏蔽开关管Ql的控制脚所在支路，另一端接地。功率开关管Q2的一端接功率负载，另一端接采样电阻，功率开关管Q2的控制脚所在支路与RC时常电路3连接，在其节点处的电位为高电位时所述功率开关管Q2打开，为低电位时，功率开关管Q2关断。对于取样电阻R3，它的一端接开关管，另一端接地，主要用来取样通过功率开关管Q2的功率负载I的电流，其功能是将电流信号通转化为电压信号，送往系统保护电路4，让所述系统保护电路4作出判断，确定是否须对所述功率关管Q2立即作出关断保护。
[0034]功率开关管Q2 —般为场效应管和IGBT管，其性能是当控制脚对其接采样电阻一端的那个管脚为高电位时，功率开关管Q2开启，开启期间，由公式(di/dt)*L = U(其中i为通过感性负载电流，t为功率开关管Q2开启时间，U为加载电感两端的电压，因为开关管的开启时间较短，可将开关管开启的t时间内视为U为不变的常数)变形得i = (U/L)*t，所以，如图2，理论上，电流应为图二所示的功率负载电流取样信号波形，然而实际上，由于一些寄生电容和缓冲电路等带来的电容特性，使得流过开关管的电流信号并不是理想的三角波，而在理想的三角波的前沿会出现一个过冲，图3，实际功率负载电流取样信号波形，通过分析，这个过冲和功率开关管Q2的驱动信号是紧紧同步的，这个过冲总是会出现在控制系统送来开启信号前沿，当控制系统对功率开关管Q2送来高电平打开所述功率开关管Q2时，RC时常电路中的电容Cl也同时得到这个信号而充电，其充电电流通过过冲信号屏蔽开关管Q1，使得过冲信号屏蔽开关管Ql接地，从而通知保护电路，让保护电路禁止工作，这时，哪怕从采样电阻上取得的功率负载电流的过冲信号超出预设的安全门限，保护电路也不会输出信号来强迫功率开关管Q2关断，值得一提的是这个过冲信号时间较短，而开关管对短时间电流的承受能力比长时间工作时的承受能力强，因此这个信号不会造成功率开关管损坏，否则设计者得重新对功率负载部分进行重新设计或调整，让其寄生电容值降到不会让所述过冲损坏功率开关管Q2为止，随着电容Cl充电电压的上升，充电电流越来越小，使得过冲信号屏蔽开关管Ql接保护电路的管脚和地断开，这时，保护电路恢复正常工作，开始对从采样电阻上取得的功率负载的电流信号做监视，当这个电流信号高于预设的安全门限时，保护电路就输出关断信号来强迫功率开关管Q2关断，通过调整电阻R1，电容Cl和时常控制及性能优化电阻R2的值，可以很容易实现让过冲信号屏蔽开关管Ql接地输出屏蔽信号使保护电路的禁止工作的时间刚好约为(可稍微大于)取样电阻上电流过冲的时间，从而让保护电路既能回避开功率负载电流的过冲信号，又能做到对有效的功率负载的电流信号作监视。当功率开关管Q2得到低电平关断信号时，电容Cl可通过电阻R1、时常控制及性能优化电阻R2和优化二极管Dl (在采用优化二极管Dl时)复位，从而为开关管的下一个周期做准备，从而保证了高速保护电路(对功率开关管实际工作的每一个中期都能实现监控保护电路)能正常有序的工作。
[0035]本文中所描述的具体实施例仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各式各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。凡采用等同替换或等效变形形成的技术方案，均落在本发明权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种回避前沿过冲的电路，其特征在于:它包括: 功率负载或功率传输负载(1)，一端连接可提供功率能量的电源； 功率开关管Q2，在工作过程中所产生的电流信号是带有前沿过冲的电流信号，功率开关管Q2除控制端外的两端中，其中一端连接功率负载或功率传输负载(I)，另一端连接着功率负载或功率传输负载(I)的电流信号取样支路，电流信号取样支路用于产生功率负载或功率传输负载(I)的电流取样信号，该电流取样信号往往带有前沿过冲，电流取样信号支路中设置有取样电阻R3，取样电阻R3的一端接开关管Q2，另一端接地，功率开关管Q2的控制极连接有一个支路，该支路用于产生或传输功率开关管Q2的驱动控制信号； RC时常电路(3)，RC时常电路(3)的一端与功率开关管Q2的驱动控制信号所在支路(2)连接，另一端连接着过冲信号屏蔽开关管Ql的控制脚所在支路； 时常控制及性能优化电阻R2，与RC时常电路(3)配合控制过冲信号屏蔽开关管Ql的控制信号，其一端接过冲信号屏蔽开关管Ql的控制脚所在支路，另一端接地； 过冲信号屏蔽开关管Q1，用于屏蔽功率开关管Q2所产生的电流取样信号的前沿过冲，Ql的控制脚所在支路接RC时常电路(3)，Ql的开关脚一端接系统保护电路(4)，另一端接向地； 系统保护电路(4)，用来控制功率开关管Ql的驱动控制信号输出，它能配和过冲信号屏蔽开关管Ql送来的控制信号协调工作，分别与功率开关管Q2的驱动控制信号所在支路(2)、电流取样信号所在支路(5)以及Ql的开关脚连接。2.根据权利要求1所述的回避前沿过冲的电路，其特征在于:它还包括性能优化放电二极管Dl，Dl的一端接在RC时常电路(3)上，另一端接地。3.根据权利要求1或2所述的回避前沿过冲的电路，其特征在于:所述的RC时常电路(3)由电阻Rl和电容Cl串联而成，同时，电阻Rl和电容Cl的位置是可互换的。4.根据权利要求1或2所述的回避前沿过冲的电路，其特征在于:所述的过冲信号屏蔽开关管Ql可采用NPN三极管或场效应管以及具可采用相同使用方式的其他开关管。5.根据权利要求1或2所述的回避前沿过冲的电路，其特征在于:所述的功率开关管Q2可采用NPN三极管、场效应管、IGBT管或可采用相同使用方式的其他开关管。
【专利摘要】本发明公开了一种回避前沿过冲的电路，包括功率负载或功率传输负载；功率开关管Q2；RC时常电路；时常控制及性能优化电阻R2，与RC时常电路配合控制过冲信号屏蔽开关管Q1的控制信号；过冲信号屏蔽开关管Q1，用于屏蔽功率开关管Q2所产生的电流取样信号的前沿过冲；以及系统保护电路。本发明的有益效果是：回避了开关管Q2所产生的被检测信号所带有的前沿过冲，实现了将保护电路做到对功率开关管实现每个工作周期都能监视保护，而且对所有由高低电平控制开关管开关而产生的带有前沿过冲的信号都实用，具有实用性强，电路结构简单，调试方便，制作成本低的特点。
【IPC分类】H03K17/082
【公开号】CN104901662
【申请号】CN201510250438
【发明人】胡星, 胡剑
【申请人】黔西南州首创电子科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月18日
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