[发明专利]大功率达林顿晶体管的保护电路

说明书

本发明属于电路紧急保护电路。

功率晶体管（达林顿晶体管）具有控制性能好和容易关断的优点。但其过载能力低，需要短路保护;主电路的V_CE如果偏离正常范围，则使达林顿晶体管工作不正常，这些缺点曾限制它在功率电子设备中的应用，故对其短路保护和不正常工作的保护是急待解决和普遍关心的问题。

对大功率达林顿晶体管的短路保护，比较新的方法是利用达林顿晶体管的基极电压V_BE来测量集电极电流I_C的变化，以实现短路保护。因为当基极电流和结温一定时，达林顿晶体管的基极电压V_BE，会随着集电极电流I_C的增加按近似一次方的关系增加，如图1所示。但一般适用的驱动电路及保护电路本身都比较复杂，电路元件较多。通过对晶体管V_CE的检测，对其进行过流及短路保护，这在一些文献中已有报导。美国专利（USP.4.721.869）中所提出的方法：监控V_CE的变化，使晶体管工作在安全区（SOA），当V_CE超过预定值时，立即减小进而关断晶体管的控制信号，防止过流或短路损坏管子。缺点是易造成反馈三极管的损坏。

本发明的目的在于设计一种适用于简单而成熟的大功率达林顿晶体管驱动电路的保护电路，电路元件少、结构简单、工作可靠、使用方便，对达林顿晶体管既能短路保护，又能保证正常工作。

本发明的主要构思：采用对I_C（通过检测V_BE得到）及V_CE两参数的监测，分别实现对达林顿晶体管的短路保护和保证其正常工作的双重保护。首先根据达林顿晶体管正偏安全工作区（SOA）来选择其V_BE（由I_C确定）和V_CE的设定值（保护阀值），当V_BE和V_CE任一实际检测值大于相对应的设定值时，保护电路动作，立即关断大功率达林顿晶体管，完成对它保护的功能。

附图说明：

图1是达林顿晶体管的I_C-V_BE的关系曲线。

图2是达林顿晶体管负载为纯电阻的驱动电路、主电路和保护电路。其中虚线框内Ⅰ为驱动电路、虚线框内Ⅱ为主电路而虚线框外的部分为本发明的保护电路。

图3是与V_CE检测信号有关各点的波形。

图4是达林顿晶体管构成的三相桥式电路。

图5是用于三相桥式电路中的U₄处理器示意图。

参照附图结合实施例具体说明本发明的电路结构方案。

实例1：为本发明应用在达林顿晶体管负载为纯电阻时的保护电路。