CN208461440U - 一种过流保护开关电路 - Google Patents

Abstract

一种过流保护开关电路，属于电子工程领域，尤其涉及在航空机载设备领域中一种基于高压开关控制芯片实现的过流保护开关电路。本实用新型采取方案为：采用高压开关控制芯片，控制大功率场效应管的栅极电压，从而控制流过大功率场效应管的漏源极电流。过流保护开关电路通过设置过流采样电阻值实现过流保护功能，通过电路中的采样电阻监控流过大功率场效应管的电流值，通过外接电容实现限流时间的设置，当发生过流情况并超过限流时间时关断大功率场效应管，实现对后级电路的保护，本实用新型的有益效果为：通过高压开关控制芯片，控制大功率场效应管的栅极电压，利用限流电阻进行实时电流检测，当发生过流情况并超过限流时间时关断大功率场效应管，限流点的大小和限流时间的长短可通过调节限流电阻进行变化。

Description

一种过流保护开关电路

技术领域

本实用新型一种过流保护开关电路，属于电子工程领域，尤其涉及在航空机载设备领域中一种基于高压开关控制芯片实现的过流保护开关电路。

背景技术

在航空机载设备中，过流保护技术被广泛应用于单路电源转换，多路电源输出等多个领域。机载设备中通常使用的过流保护开关一般采用保险丝或断路器形式，这些实现形式的特点是：当发生过流情况时，保险丝或断路器自动熔断，熔断后不可恢复；电路结构体积大。然而现阶段在航空领域，机载设备对于多路大电流输出的控制与检测要求越来越高，大电压范围，高电流通过性的过流保护开关电路不多见，在此背景下，本专利提出一种基于高压开关控制芯片实现的过流保护开关电路结构，以此实现宽电压范围，大电流输出能力的过流保护开关电路。

实用新型内容

本实用新型的目的：提出一种发生过流情况时，通过高压开关控制芯片控制功率场效应管的导通与关断，并设置电流限制点与大功率场效应管关断前的限流时间的解决方法。该结构可调性强，电压输入输出可检测，体积小，节省了面积。相比于传统电路结构更加简洁、可靠、灵活、经济。

本实用新型的技术方案：一种过流保护开关电路，所述电路包括高压开关控制芯片，限流电阻R₁，控制限流时间的电容二C₂，大功率场效应管VT₁，电阻二R₂、电阻三R₃、电阻四R₄、电阻五R₅、电容一C₁、齐纳二极管D₁；高压开关控制芯片的第一管脚、第二管脚分别连接限流电阻R₁的两端，高压开关控制芯片的第三管脚连接电容二C₂，电容二C₂的另一端接地，高压开关控制芯片的第四管脚串联电阻二R₂后连接至大功率场效应管VT₁的栅极，大功率场效应管VT₁的源极和漏极分别连接限流电阻R₁和电路的输出端V_OUT，电阻四R₄一端连接电路的输出端V_OUT，电阻四R₄的另一端同时连接电阻五R₅与高压开关控制芯片的第五管脚，电阻五R₅另一端接地，电容一C₁的一端连接电阻三R₃，电容一C₁的另一端接地，电阻三R₃的一端连接电容一C₁，电阻三R₃的另一端连接高压开关控制芯片的第四管脚，齐纳二极管D₁的阳极连接大功率场效应管VT₁的源极，齐纳二极管D₁的阴极连接到高压开关控制芯片的第四管脚；高压开关控制芯片在工作过程中控制大功率场效应管VT₁的栅极电平，完成对主电流通路的开通与关断，当发生过流现象时，高压开关控制芯片对电容C₂进行充电，当充电至一定门限时高压开关控制芯片关断VT₁。

所述高压开关控制芯片采用Linear公司的LT1641-2IS8型号芯片。

所述大功率场效应管VT₁选用IR公司的IRF540n的N沟道场效应管。

所述齐纳二极管D₁采用朝阳无线电元件有限公司1N6004B型号二极管。

附图说明

图1为该实用新型电路的电路结构。

其中，R₁是限流电阻，C₂是控制限流时间的电容二，VT₁是大功率场效应管，R₂是电阻二、R₃是电阻三、R₄是电阻四、R₅是电阻五、C₁是电容一、D₁是齐纳二极管；

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型做详细说明。

一种过流保护开关电路，所述电路包括高压开关控制芯片，限流电阻R₁，控制限流时间的电容二C₂，大功率场效应管VT₁，电阻二R₂、电阻三R₃、电阻四R₄、电阻五R₅、电容一C₁、齐纳二极管D₁；高压开关控制芯片的第一管脚、第二管脚分别连接限流电阻R₁的两端，高压开关控制芯片的第三管脚连接电容二C₂，电容二C₂的另一端接地，高压开关控制芯片的第四管脚串联电阻二R₂后连接至大功率场效应管VT₁的栅极，大功率场效应管VT₁的源极和漏极分别连接限流电阻R₁和电路的输出端V_OUT，电阻四R₄一端连接电路的输出端V_OUT，电阻四R₄的另一端同时连接电阻五R₅与高压开关控制芯片的第五管脚，电阻五R₅另一端接地，电容一C₁的一端连接电阻三R₃，电容一C₁的另一端接地，电阻三R₃的一端连接电容一C₁，电阻三R₃的另一端连接高压开关控制芯片的第四管脚，齐纳二极管D₁的阳极连接大功率场效应管VT₁的源极，齐纳二极管D₁的阴极连接到高压开关控制芯片的第四管脚；高压开关控制芯片在工作过程中控制大功率场效应管VT₁的栅极电平，完成对主电流通路的开通与关断，当发生过流现象时，高压开关控制芯片对电容C₂进行充电，当充电至一定门限时高压开关控制芯片关断VT₁。

所述高压开关控制芯片采用Linear公司的LT1641-2IS8型号芯片。

所述大功率场效应管选用IR公司的IRF540n的N沟道场效应管。

所述齐纳二极管采用朝阳无线电元件有限公司1N6004B型号二极管。

电压与电流从图1中V_IN端流入后经过限流电阻R₁后流过大功率场效应管VT₁，该场效应管具有良好的散热与较低直流阻抗，源漏极之间具备大电流通流能力，通过限流电阻R₁的电流被转换成电压送给高压开关控制芯片，该控制芯片连接限流电阻R₁的两端并外接控制限流时间的电容C₂，并产生电压信号控制场效应管的栅极电平，开通和关断大功率场效应；控制限流时间的电容C₂，一端连接高压开关控制芯片，另一端接地，过流状态发生时高压开关控制芯片对电容C₂进行充电，当充电至一定门限时高压开关控制芯片关断大功率场效应VT₁，通过改变该电容值，可以设置过流发生至大功率场效应关断前限流时间的大小。电路的输出V_OUT通过R₄与R₅组成的反馈网络将输出电压反馈回高压开关控制芯片，用于检测输出的电压值。电容C₁用来控制VT₁的栅极电压转换斜率，R₃用来对电流检测环路进行环路补偿，R₂用来避免VT₁栅极电压的震荡，齐纳二极管D₁用来限制VT₁栅源极之间的压差。当发生过流情况并超过限流时间时高压开关控制芯片关断VT₁，实现对后级电路的保护。

实施例

(一)某型飞机需求过流开关技术指标为：

1.开关输入电压为28V；

2.最大输出电流能力7A；

3.接收外部开关信号开通和关断该通路电流。

(二)设计过程：

1.主要硬件组成：

a)高压开关控制芯片选型：高压开关控制芯片选用Linear公司的LT1641-2IS8芯片，能够满足本***需要；

b)大功率场效应管选型：大功率场效应管选用IR公司的IRF540n，直流阻抗44mΩ，最大通流能力33A，最大漏源极耐压100V，满足本***需要；

c)齐纳二极管D1选型：齐纳二极管采用朝阳无线电元件有限公司1N6004B，钳位电压15V，满足本***需要。

2.电阻电容值设计

根据计算，选用的限流电阻R₁为0.005Ω，电阻二R₂为10Ω，电阻3R₃为1KΩ，电阻四R₄为59KΩ，电阻五R₅为3.6KΩ，控制大功率场效应管VT₁的栅极电压转换斜率的电容一C₁为0.01UF，控制限流时间的电容二C₁为0.68UF。

Claims (4)

1.一种过流保护开关电路，其特征在于，所述电路包括高压开关控制芯片，限流电阻(R₁)，控制限流时间的电容二(C₂)，大功率场效应管(VT₁)，电阻二(R₂)、电阻三(R₃)、电阻四(R₄)、电阻五(R₅)、电容一(C₁)、齐纳二极管(D₁)；高压开关控制芯片的第一管脚、第二管脚分别连接限流电阻(R₁)的两端，高压开关控制芯片的第三管脚连接电容二(C₂)，电容二(C₂)的另一端接地，高压开关控制芯片的第四管脚串联电阻二(R₂)后连接至大功率场效应管(VT₁)的栅极，大功率场效应管(VT₁)的源极和漏极分别连接限流电阻(R₁)和电路的输出端(V_OUT)，电阻四(R₄)一端连接电路的输出端(V_OUT)，电阻四(R₄)的另一端同时连接电阻五(R₅)与高压开关控制芯片的第五管脚，电阻五(R₅)另一端接地，电容一(C₁)的一端连接电阻三(R₃)，电容一(C₁)的另一端接地，电阻三(R₃)的一端连接电容一(C₁)，电阻三(R₃)的另一端连接高压开关控制芯片的第四管脚，齐纳二极管(D₁)的阳极连接大功率场效应管(VT₁)的源极，齐纳二极管(D₁)的阴极连接到高压开关控制芯片的第四管脚；高压开关控制芯片在工作过程中控制大功率场效应管VT₁的栅极电平，完成对主电流通路的开通与关断，当发生过流现象时，高压开关控制芯片对电容C₂进行充电，当充电至一定门限时高压开关控制芯片关断VT₁。

2.根据权利要求1所述的一种过流保护开关电路，其特征在于，所述高压开关控制芯片采用Linear公司的LT1641-2IS8型号芯片。

3.根据权利要求1所述的一种过流保护开关电路，其特征在于，所述大功率场效应管VT₁选用IR公司的IRF540n的N沟道场效应管。

4.根据权利要求1所述的一种过流保护开关电路，其特征在于，所述齐纳二极管D₁采用朝阳无线电元件有限公司1N6004B型号二极管。