CN210577769U

CN210577769U - 信号控制电路及保护电路

Info

Publication number: CN210577769U
Application number: CN201921849841.4U
Authority: CN
Inventors: 刘�东; 郭长东
Original assignee: Shanghai Sigriner Step Electric Co Ltd
Current assignee: Shanghai Sigriner Step Electric Co Ltd
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2020-05-19
Anticipated expiration: 2029-10-30

Abstract

本实用新型提供一种信号控制电路及保护电路，信号控制电路包括：信号调理电路、第一开关晶体管及驱动信号控制电路；所述信号调理电路的输入端用于接收预设输入信号，所述信号调理电路用于对所述预设输入信号中的高电平信号进行预设时间的延长；所述信号调理电路的输出端与所述第一开关晶体管的基极连接；所述第一开关晶体管的集电极与所述驱动信号控制电路的输入端连接。本实用新型有利于保证功率开关器件的安全。

Description

信号控制电路及保护电路

技术领域

本实用新型涉及电源领域，特别涉及一种信号控制电路及保护电路。

背景技术

在工业控制领域和家电领域，以金属半场效晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为代表的功率模块有着广泛应用，包括但不限于变频器的功率因数校正电路、制动电路及逆变电路等。

由于功率开关模块自身成本的限制，大部分功率开关模块驱动信号控制电路只有驱动，而没有保护。当与功率开关模块相关的电压或电流发生过载时，极易造成功率模块损毁。

因此，现有功率模块需要一种简单有效的保护电路用以保护功率开关模块。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题为如何提供一种简单有效的信号控制电路。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种信号控制电路，其特征在于，包括：信号调理电路、第一开关晶体管及驱动信号控制电路；所述信号调理电路的输入端用于接收预设输入信号，所述信号调理电路用于对所述预设输入信号中的高电平信号进行预设时间的延长；所述信号调理电路的输出端与所述第一开关晶体管的基极连接；所述第一开关晶体管的集电极与所述驱动信号控制电路的输入端连接。

另外，所述信号调理电路包括充放电电路，所述充放电电路的输入端用于接收所述预设输入信号，所述预设输入信号为高电平，所述充放电电路充电；所述预设输入信号为低电平，所述充放电电路放电；其中，所述充放电电路的充电速率大于放电速率；所述充放电电路的输出端与所述第一开关晶体管的基极连接。

另外，所述充放电电路包括：第一电阻、电容、第二电阻、第二开关晶体管；其中，所述第一电阻的阻值小于所述第二电阻的阻值；所述第一电阻与所述电容串联，所述电容与所述第二电阻并联；所述第二开关晶体管的基极电压为所述电容两端电压，所述第二开关晶体管的集电极具有预设高电平信号；所述第二开关晶体管的发射极与所述第一开关晶体管的基极连接。

另外，所述信号控制电路还包括：或门；所述或门具有至少两个输入端，所述或门的输出端与所述信号调理电路的输入端连接。

相应的，本实用新型实施例还提供一种保护电路，所述保护电路包括上述信号控制电路。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的技术方案具有以下优点：

上述技术方案中，预设输入信号中出现高电平信号，第一开关晶体管导通，进而拉低驱动信号控制电路所输出的驱动信号中的高电平，从而使功率开关器件处于封锁状态，有利于避免功率开关器件受到导致出现高电平信号的技术问题的影响；且信号延迟电路能够延长功率开关器件的封锁时间，使得有充裕的时间检测并解决技术问题，进一步保证功率开关器件的安全稳定。

另外，信号控制电路具有至少两个输入端，能够根据与功率开关器件相关的至少两个信号参数对功率开关器件的运行状态进行调整，从而增强保护能力。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本实用新型一实施例提供的信号控制电路的电路示意图；

图2为图1所提供的信号控制电路的一具体实现电路；

图3为本实用新型又另一实施例提供的信号控制电路的电路示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种信号控制电路，有利于提高功率开关器件的安全性和稳定性。

可以理解，本实用新型所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

为解决上述问题，本实用新型提供一种信号控制电路，预设输入信号中出现高电平信号，第一开关晶体管导通，进而拉低驱动信号中的高电平，从而使功率开关器件处于封锁状态，有利于避免功率开关器件受到导致出现高电平信号的技术问题的影响；且信号调理电路能够延长功率开关器件的封锁时间，使得有充裕的时间检测并解决技术问题，进一步保证功率开关器件的安全稳定。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

图1为本实用新型一实施例提供的信号控制电路的电路示意图。

参考图1，本实施例提供的信号控制电路包括：信号调理电路12、第一开关晶体管13及驱动信号控制电路15；信号调理电路12的输入端用于接收预设输入信号11，信号调理电路12用于对预设输入信号11中的高电平信号进行预设时间的延长；信号调理电路12的输出端与第一开关晶体管13的基极连接；第一开关晶体管13的集电极与驱动信号控制电路15的输入端连接。

本实施例中，预设输入信号11为过流或过压信号。该过流或过压信号可以来源于驱动信号控制电路15所驱动的功率开关器件16，例如IGBT等，或者为与其相关的其他器件。当功率开关器件16处于正常运行状态时，预设输入信号11为低电平；当功率开关器件16出现过压或过流异常时，预设输入信号11为高电平。

本实施例中，驱动信号控制电路15用于接收驱动信号14，而驱动信号14的电平状态受到第一开关晶体管13的导通状态的影响，驱动信号控制电路15用于控制功率开关模块16，当驱动信号控制电路15的输入信号为高电平时，功率开关器件16处于工作状态，当驱动信号控制电路15的输入信号为低电平时，功率开关器件16处于封锁状态。

当处于工作状态的功率开关器件16当前出现电流过流或电压过压异常时，预设输入信号11由低电平转换为高电平；当预设输入信号11为高电平时，第一开关晶体管13导通；而第一开关晶体管13的导通会将高电平的驱动信号14拉低为低电平，使得功率开关器件16进入封锁状态。

功率开关器件16由工作状态转换为封锁状态，有利于避免过流或过压异常对功率开关器件16造成损坏，从而保证功率开关器件16的安全可靠；此外，使功率开关器件16处于封锁状态，使得导致出现电流或电压异常的技术问题能够被检测和解决，从而避免后续出现过流或过压异常，进一步提高功率开关器件16的安全可靠性。

本实施例中，第一开关晶体管13的导通时间与信号调理电路12所延长的预设时间有关，也就是说，可以通过控制预设时间的长短调整第一开关晶体管13的导通时间。如此，使得有充裕的时间检测并解决导致出现过流或过压异常的技术问题，从而进一步提高功率开关器件16的安全可靠性。

图2为图1所提供的信号控制电路的一具体实现电路。

参考图2，信号调理电路包括：充放电电路，充放电电路的输入端接收预设输入信号21，预设输入信号21为高电平，充放电电路充电；预设输入信号21为低电平，充放电电路放电；其中，充放电电路的充电速率大于放电速率；充放电电路的输出端与第一开关晶体管23的基极连接。

具体地，充放电电路包括第一电阻221、电容223、第二电阻222及第二开关晶体管225；其中，第一电阻221的阻值小于第二电阻222的阻值，第二开关晶体管225的集电极具有高电平信号224。

当预设输入信号21为高电平时，预设输入信号21通过第一电阻221为电容223充电；当电容223两端电压大于导通所需电压时，第二开关晶体管225导通，由于第二开关晶体管225的集电极端具有预设高电平信号224，因此当第二开关晶体管225导通时，第二开关晶体管225的发射极输出高电平信号，进而使得第一开关晶体管23的基极为高电平信号。

本实施例中，电流信号为直流信号，高电平信号的电压范围为4.6V～5.0V；第一电阻221的阻值为10Ω～100Ω，例如为33Ω、51Ω、68Ω，第二电阻222的阻值为100KΩ～300KΩ，例如为150KΩ、200KΩ、270KΩ；电容223的电容量为0.1μF～10μF，例如为1μF、2.2μF、4.7μF；此外，第二开关晶体管225为NPN型晶体三极管，第一开关晶体管23为NPN型晶体三极管。

以下取具体数值验证本具体实现电路的信号延长效果：取第一电阻221的阻值为100Ω、电容223的电容量为0.1μF作为示例，根据以下公式计算电容223充电时间：

其中，V₀为电容223的初始电压值，V_u为电容223充满电后电压值，V_t为任意时刻t时电容223上的电压值，τ＝RC，R为第一电阻221的阻值，C为电容223的电容量。

以电容223的初始电压为0作为示例，则公式(1)可以简化为：

以高电平信号电压值为5V作为示例，则电容223充满电后电压值V_u为5V。

本实施例中，以第二开关晶体管225导通电压为0.7V，第一开关晶体管23导通电压为0.7V作为示例，则若想要第二开关晶体管225导通，第二开关晶体管225的基极电压需要大于1.4V。

若V_t＝1.4V，则可以得到时间t为3.285μs。也就是说，在预设输入信号11中的高电平信号持续时长等于3.285μs时，第二开关晶体管225导通，第二开关晶体管225的发射极输出高电平信号，从而第一开关晶体管23导通。此时，高电平的驱动信号24被拉低，进而使得功率开关器件26处于封锁状态。

相应的，当预设输入信号21由高电平转换为低电平时，电容223开始放电，放电时间可以根据以下公式进行计算：

其中，V_t为1.4V；取V₀＝5V；τ＝RC，R此时为第二电阻222的阻值，第二电阻222的阻值以100KΩ作为示例；如此，可以得到电容223两端电压下降至1.4V所需放电的时间约为12.73ms。

本实施例中，通过预设输入信号21和第一开关晶体管23控制功率开关器件26处于工作状态或封锁状态，有利于避免过流或过压异常导致功率开关器件26出现损坏，从而保证功率开关器件26的安全可靠；并且，通过设置信号调理电路，延长第一开关晶体管23的导通时间，从而延长功率开关器件26的封锁状态持续时长，有充裕的时间检测并解决导致出现过流或过压异常的技术问题，从而进一步提高功率开关器件26的安全可靠性。

图3为本实用新型另一实施例提供的信号控制电路的电路示意图。

参考图3，信号控制电路还具有或门311，或门311的输出端与充放电电路的输入端连接，或门311具有至少两个输入端，使得充放电电路能够接收多个输入信号。如此，使得充放电电路能够根据多个输入信号调整功率开关器件36的工作状态或封锁状态，有利于增强控制信号电路对功率开关器件36的保护能力。

本实施例中，信号控制电路具有至少两个信号输入路径，有利于增强信号控制电路对功率开关器件36的保护能力。

相应的，本实用新型还提供一种保护电路，该保护电路包含上述信号控制电路。

该保护电路能够使得功率开关器件处于较长时间的封锁状态，有利于电压或电流异常等技术问题的检测和解决；该保护电路能够根据至少两个电路信号对功率开关器件的运行状态进行调整，有利于增强保护能力。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。

Claims

1.一种信号控制电路，其特征在于，包括：信号调理电路、第一开关晶体管及驱动信号控制电路；

所述信号调理电路的输入端用于接收预设输入信号，所述信号调理电路用于对所述预设输入信号中的高电平信号进行预设时间的延长；

所述信号调理电路的输出端与所述第一开关晶体管的基极连接；所述第一开关晶体管的集电极与所述驱动信号控制电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的信号控制电路，其特征在于，所述信号调理电路包括充放电电路，所述充放电电路的输入端用于接收所述预设输入信号，所述预设输入信号为高电平，所述充放电电路充电；所述预设输入信号为低电平，所述充放电电路放电；其中，所述充放电电路的充电速率大于放电速率；所述充放电电路的输出端与所述第一开关晶体管的基极连接。

3.根据权利要求2所述的信号控制电路，其特征在于，所述充放电电路包括：第一电阻、电容、第二电阻、第二开关晶体管；其中，所述第一电阻的阻值小于所述第二电阻的阻值；

所述第一电阻与所述电容串联，所述电容与所述第二电阻并联；所述第二开关晶体管的基极电压为所述电容两端电压，所述第二开关晶体管的集电极具有预设高电平信号；所述第二开关晶体管的发射极与所述第一开关晶体管的基极连接。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的信号控制电路，其特征在于，所述信号控制电路还包括：或门；所述或门具有至少两个输入端，所述或门的输出端与所述信号调理电路的输入端连接。

5.一种保护电路，其特征在于，所述保护电路包括如权利要求1至4中任一项所述的信号控制电路。