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        《電子技術應用》
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        基于電壓比較器的固態功率控制器驅動保護電路研究
        2022年電子技術應用第8期
        劉紅奎
        中國西南電子技術研究所,四川 成都610036
        摘要: 研究了基于電壓比較器的固態功率控制器驅動保護技術原理,設計了降柵壓保護電路。通過設置降柵壓保護電路的輸出電壓值和電壓上升/下降的速度,實現了對MOSFET柵極電壓的控制和對負載在過流或短路時的及時保護功能。解決了現有技術中使用穩壓二極管判斷過流門限電壓,導致對MOSFET柵極電壓的控制精度不高和受保護MOSFET在一個時延內反復開通/關斷的問題。經過電路分析和仿真實驗,結果表明降柵壓保護電路可以在45 μs內對短路負載進行關斷保護。
        中圖分類號: TN386;TM133
        文獻標識碼: A
        DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.212421
        中文引用格式: 劉紅奎. 基于電壓比較器的固態功率控制器驅動保護電路研究[J].電子技術應用,2022,48(8):127-130.
        英文引用格式: Liu Hongkui. Research on driver protection circuit of solid state power controller based on voltage comparator[J]. Application of Electronic Technique,2022,48(8):127-130.
        Research on driver protection circuit of solid state power controller based on voltage comparator
        Liu Hongkui
        Southwest China Institute of Electronic Technology,Chengdu 610036,China
        Abstract: This paper analyzed the principle of driver protection technology of solid state power controller based on voltage comparator, and the protection circuit of decreasing gate-voltage was designed. The protection circuit of decreasing gate-voltage by setting output voltage value and voltage rise/fall speed, realized the MOSFET gate voltage control, and the load in over-current or short-circuit protection function. The proposed method solved the existing problem using voltage regulator diode to judge the over-current threshold voltage, which lead to the control precision of MOSFET gate voltage is not high and protected MOSFET repeatedly open/close within a time delay. The analysis and simulation on the circuit has been made, and the results show that the protection circuit of decreasing gate-voltage can protect short-circuit load within 45 μs.
        Key words : SSPC;decreasing gate-voltage;voltage comparator;short-circuit protection

        0 引言

            傳統的機電式配電系統在智能化、可靠性等方面已不能滿足大規模分布式配電系統[1]的需要,采用模塊化固態配電技術是當前機載、艦載、星載配電系統的發展趨勢[2-4]。固態功率控制器(Solid State Power Controller,SSPC)是兼具繼電器的轉換功能和斷路器的電路保護功能于一體的固態功率開關,所以SSPC在負載過流或短路時的及時保護功能就顯的十分重要[5-7]。

            在電力電子技術領域中,常用的MOSFET功率管過流或短路時的保護措施有兩種[8-9]:一種是軟關斷,另一種是降柵壓。軟關斷是指在檢測到器件過流或短路信號時就迅速撤除受保護功率管的柵極信號,使MOSFET功率管關斷,軟關斷抗干擾的效果差,只要檢測到故障就關斷器件,這樣很容易引起錯誤的動作。降柵壓是指在檢測到器件過流或短路信號時立即將MOSFET功率管的柵極電壓降到某一電平,但器件仍維持導通,若故障信號消失了,驅動電路就能恢復正常的工作狀態,因而大大增強了電路的抗干擾能力。

            目前,降柵壓電路是利用過流信號擊穿穩壓二極管產生過流或短路的保護信號[10-12],保護電路只做到了兩級降柵壓,若這個特定的電平設置得過高則受保護功率管對過流現象抑制不明顯,若這個特定的電平設置得過低則受保護功率管在一個時延內會存在反復開通、關斷的問題;降柵壓電路使用穩壓二極管作為過流信號的判斷器件,溫度對穩壓二極管的工作有一定的影響,溫度過高時,穩壓二極管的實際擊穿電壓和其標稱擊穿電壓會有一定的差別,在極端情況下還會出現負載過流而降柵壓保護電路不保護的情況。




        本文詳細內容請下載:http://www.salsaaa.com/resource/share/2000004665。




        作者信息:

        劉紅奎

        (中國西南電子技術研究所,四川 成都610036)




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