本發(fā)明涉及一種mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路，尤其是一種具有均流保護的mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路。

背景技術(shù)：

隨著電動汽車行業(yè)的發(fā)展，作為電動汽車的重要組成部分——電機控制器的成敗決定了電動車的好與壞。電機控制器用通常具有很高的功率密度，因為單個mosfet的導(dǎo)通電流較小，所以更多的采用mosfet并聯(lián)的方式來獲取較大的功率，來滿足低壓大電流的應(yīng)用場合。

理論上mosfet的漏極電流id具有負溫度系數(shù)，有自動均流和均溫的作用，在并聯(lián)時無需使用平衡器件電流的限流電阻和溫度補償電阻，但由于mosfet自身參數(shù)和電路參數(shù)的不均衡，會導(dǎo)致器件并聯(lián)應(yīng)用時出現(xiàn)電流分配不均的問題，嚴重時會導(dǎo)致mosfet過載而失效。

目前最常用的改善mosfet均流方案有以下幾種：

1、選用同型號、同批次、內(nèi)部參數(shù)分散性小的mosfet進行并聯(lián)。

2、通過器件對稱布局，采用低電感布線，減小雜質(zhì)電感和分布電容。

3、mosfet間盡量靠近，采用緊密的熱耦合，置于同一散熱片上，使器件的溫度盡量一致。

由于受到工藝水平和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的限制，上述的幾個關(guān)鍵點在實際應(yīng)用中很難100%得到保證，因此對于mosfet的過流保護就顯得尤為重要。

但是不管是電流傳感器采樣后的過流保護，還是從mosfet驅(qū)動端采樣后的過流保護，都只能檢測到控制器輸出端的總電流，而無法做到對于單個mosfet的過流保護，也就是說，傳統(tǒng)的電流采樣和保護無法檢測mosfet并聯(lián)后的均流效果并對其進行有效的過流保護。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種具有均流保護的mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

具有均流保護的mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路，包括至少一個由一組mosfet并聯(lián)形成的并聯(lián)電路及驅(qū)動一組所述mosfet工作的驅(qū)動電路，還包括與每個并聯(lián)電路匹配的電壓采集電路和邏輯或比較電路，每個所述電壓采集電路用于采集所述并聯(lián)電路中的每個mosfet對應(yīng)的電壓信號，并輸送給對應(yīng)的邏輯或比較電路，當所述邏輯或比較電路判斷n個電壓信號中的一個超過其接收的參考電壓時，所述邏輯或比較電路輸出低電平斷開對應(yīng)的驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出。

優(yōu)選的，所述的具有均流保護的mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路，其中：

所述并聯(lián)電路為2個且它們分別與一個驅(qū)動電路、電壓采集電路及邏輯或比較電路連接并共同形成上橋回路和下橋回路，所述上橋回路和下橋回路用于交流電機的三相驅(qū)動電路中的至少一相；

所述上橋回路中的每個mosfet的漏極通過所述電壓采集電路接直流電源正極，所述上橋回路中的每個mosfet的柵極分別通過一電阻連接上橋驅(qū)動電路，所述上橋回路中的每個mosfet的源極接交流電機的u相輸出端或v相輸出端或w相輸出端；

所述下橋回路中的每個mosfet的漏極接交流電機的u相輸出端或v相輸出端或w相輸出端，所述下橋回路中的每個mosfet的柵極分別通過一電阻連接下橋驅(qū)動電路，所述下橋回路中的每個mosfet的源極通過電壓采集電路接直流電源負極。

優(yōu)選的，所述的具有均流保護的mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路，其中：所述電壓采集電路包括n個采樣電阻，

所述上橋回路中的每個采樣電阻的一端接一個mosfet的漏極及所述邏輯或比較電路,每個采樣電阻的另一端接直流電源正極；

所述下橋回路中的每個采樣電阻的一端接一個mosfet的源極及所述邏輯或比較電路,每個采樣電阻的另一端接直流電源負極。

優(yōu)選的，所述的具有均流保護的mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路，其中：所述采樣電阻為大功率低阻值的金屬膜電阻。

優(yōu)選的，所述的具有均流保護的mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路，其中：所述采樣電阻的阻值r滿足如下公式：

r=（v×n）/（i總×n）

其中，v是單個mosfet允許流過的最大漏極電流idmax在采樣電阻上產(chǎn)生的電壓或參考電壓，n為并聯(lián)mosfet的數(shù)量，i總為總的最大輸出電流，n為預(yù)留量，取值為x%×i總，x取非負數(shù)。

優(yōu)選的，所述的具有均流保護的mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路，其中：所述x取值在10-20之間。

優(yōu)選的，所述的具有均流保護的mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路，其中：所述邏輯或比較電路包括n個并聯(lián)的比較器，每個比較器的反向輸入端接收一個mosfet對應(yīng)的電壓信號，每個比較器的正向輸入端接同一參考電壓端，每個所述比較器的輸出端均連接所述驅(qū)動電路中的緩沖器。

優(yōu)選的，所述的具有均流保護的mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路，其中：所述參考電壓由溫度補償電路生成，所述溫度補償電路包括串接的分壓電阻及溫度采樣電阻，所述分壓電阻的一端接電源端，所述溫度采樣電阻的一端接地，它們的連接端共同連接到每個比較器的正向輸入端。

優(yōu)選的，所述的具有均流保護的mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路，其中：所述溫度采樣電阻為負溫度系數(shù)熱敏電阻并與moseft緊鄰設(shè)置。

優(yōu)選的，所述的具有均流保護的mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路，其中：所述具有均流保護的mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路至少應(yīng)用于低電壓大功率電機控制器的驅(qū)動電路中。

本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：

本發(fā)明設(shè)計精巧，電路簡單，通過采樣電阻采集的電壓來反應(yīng)單個mosfet流過的漏極電流，將多個電壓信號與參考電壓進行比較，結(jié)合邏輯或的控制原則進行mosfet驅(qū)動信號的輸出管理，從而實現(xiàn)了mosfet并聯(lián)應(yīng)用中對單個mosfet的過流檢測和保護，進而實現(xiàn)了并聯(lián)電路的整體保護，從系統(tǒng)保護和可靠性方面來說，進一步完善了mosfet并聯(lián)技術(shù)和應(yīng)用，使對該并聯(lián)技術(shù)的過流保護更加全面和系統(tǒng)。

省去了電流傳感器的結(jié)構(gòu)，有利于降低成本；同時，由于沒有軟件介入，因此相應(yīng)速度快，可靠性高。

通過對采樣電阻的優(yōu)選及阻值的控制，從而有利于避免各支路電流流過采樣電阻后生產(chǎn)熱損耗。

由于結(jié)合了溫度補償電路來進行補償，當mosfet所處環(huán)境溫度較高時，通過溫度采樣，能夠自動降低保護點的電流對應(yīng)的電壓值，從而起到保護控制器硬件的效果；反之，當mosfet所處的環(huán)境溫度較低時，自動升高保護點的電流對應(yīng)的電壓值，允許控制器輸出更大的電流，因此能適應(yīng)復(fù)雜的工況條件，同時由于對溫度采樣電阻的優(yōu)選以及對分壓電阻的阻值研究，從而保證在進行保護時，能夠以電流變化為主要保護因素，以溫度因此進行細微的補償。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例1中下橋回路的電路圖；

圖3是本發(fā)明實施例2中下橋回路的電路圖。

具體實施方式

本發(fā)明的目的、優(yōu)點和特點，將通過下面優(yōu)選實施例的非限制性說明進行圖示和解釋。這些實施例僅是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的典型范例，凡采取等同替換或者等效變換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護的范圍之內(nèi)。

實施例1

本發(fā)明揭示了具有均流保護的mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路，至少應(yīng)用于低電壓大功率電機控制器的驅(qū)動電路中。

所述具有均流保護的mosfet并聯(lián)驅(qū)動電路包括至少一個由一組mosfet并聯(lián)形成的并聯(lián)電路1以及與每個并聯(lián)電路1匹配的用于驅(qū)動其工作的驅(qū)動電路2，如附圖1所示，所述并聯(lián)電路1為2個，它們分別連接一驅(qū)動電路2以及下述的電壓采集電路3、邏輯或比較電路4并且共同配合形成上橋回路和下橋回路。

所述上橋回路及下橋回路至少用于交流電機的三相驅(qū)動電路中的一相，以應(yīng)用到u相為例，所述上橋回路中的每個mosfet的漏極通過電壓采集電路接直流電源正極dc+，所述上橋回路中的每個mosfet的柵極分別通過一電阻連接上橋驅(qū)動電路，所述上橋回路中的每個mosfet的源極接u相輸入端。

如附圖2所示，所述下橋回路中的每個mosfet的漏極接交流電機的u相輸出端u，所述下橋回路中的每個mosfet的柵極分別通過一電阻rg1，rg2，…rgn連接下橋驅(qū)動電路，所述下橋回路中的每個mosfet的源極通過電壓采集電路3接直流電源負極dc-。

其中，所述上橋驅(qū)動電路及下橋驅(qū)動電路分別用于驅(qū)動與其連接的所述并聯(lián)電路1中的mosfet工作，它們均包括緩沖器u2，所述緩沖器u2的輸入端連接mosfet門極驅(qū)動信號端gate，所述緩沖器u2的輸出端分別通過電阻rg1，rg2，…rgn連接各mosfet的柵極，通過所述緩沖器u2的導(dǎo)通和關(guān)斷來控制所述mosfet門極驅(qū)動信號的輸出與否。每個所述緩沖器u2的導(dǎo)通和關(guān)斷通過與每個并聯(lián)電路1匹配的電壓采集電路3和邏輯或比較電路4來控制，每個所述電壓采集電路3用于采集所述并聯(lián)電路1中的每個mosfet對應(yīng)的電壓信號，并輸送給對應(yīng)的邏輯或比較電路4，所述邏輯或比較電路4判斷n個電壓信號中的一個超過其接收的參考電壓時，所述邏輯或比較電路4輸出低電平斷開對應(yīng)的驅(qū)動電路1的驅(qū)動信號輸出。

詳細來說，如附圖2所示，每個所述電壓采集電路3包括n個采樣電阻rs1，rs2，…rsn，每個采樣電阻的一端接一個mosfet的源極及所述邏輯或比較電路4中的一個比較器,每個采樣電阻的另一端接直流電源負極dc-。

所述上橋回路中的電壓采集電路3（圖中未示出）與下橋回路中的結(jié)構(gòu)相近，原理相同，區(qū)別在于：所述上橋回路中的每個采樣電阻的一端接一個mosfet的漏極，每個采樣電阻的另一端接直流電源正極dc+。

不同于傳統(tǒng)的電流傳感器采樣，本電路在mosfet源極串聯(lián)大功率小阻值的采樣電阻rs1，rs2，…rsn，檢測每一個并聯(lián)支路的漏極電流id，根據(jù)如下公式

v1=id1×rs1，v2=id2×rs2，……vn=idn×rsn

可以通過采樣電阻rs1，rs2…rsn得到各個并聯(lián)支路所對應(yīng)的采樣電壓，輸入至所述邏輯或比較電路進行過流觸發(fā)，不僅省去了電流傳感器，降低了成本，同時不需要軟件介入，響應(yīng)快，可靠性高。并且，實際應(yīng)用時，優(yōu)選所述采樣電阻rs1，rs2…rsn為大功率低阻值的金屬膜電阻，其阻值應(yīng)盡量小，以免各支路電流流過采樣電阻后產(chǎn)生熱損耗，對應(yīng)的，所述采樣電阻rs1，rs2…rsn的阻值r滿足如下公式：

r=（v×n）/（i總×n）

其中，v是單個mosfet允許流過的最大漏極電流idmax在采樣電阻上產(chǎn)生的電壓或參考電壓，n為并聯(lián)mosfet的數(shù)量，i總為總的最大輸出電流，n為預(yù)留量，取值為x%×i總，x取非負數(shù)，優(yōu)選所述x取值在10-20之間。

譬如，當允許的最大輸出電流為200a，共5個mosfet并聯(lián)，計算出單個mosfet的最大漏極電流idmax優(yōu)選為45a，如果所述參考電壓選擇90mv，應(yīng)選取2mω/5w的采樣電阻。

進一步，如附圖2所示，每個所述邏輯或比較電路4包括n個并聯(lián)的比較器u1，u2…un，每個比較器的反向輸入端連接一個mosfet和采樣電阻的連接端并接收該mosfet對應(yīng)的電壓信號，每個比較器的正向輸入端接同一參考電壓端vref，每個所述比較器的輸出端均連接所述驅(qū)動電路1中的緩沖器u2。

實際應(yīng)用時，根據(jù)采樣電阻的阻值和單個mosfet允許的最大漏極電流idmax，可以確定比較電路的參考電壓，具體來說，參考電壓應(yīng)該等于單個mosfet允許流過的最大漏極電流idmax（門限電流）在采樣電阻上產(chǎn)生的電壓，其中idmax的值應(yīng)該等于總的最大輸出電流iout除以并聯(lián)mosfet的數(shù)量n，并且預(yù)留10%~20%的余量，即：

idmax=(110%~120%)×iout/n

一般這個參考電壓的電壓值都很低，需要精密的低壓電壓源來提供，上述案例中對應(yīng)的參考電壓應(yīng)為90mv。

整個電路工作時，其過程如下：

每個采樣電阻實時將并聯(lián)各支路中電流采樣產(chǎn)生的模擬電壓信號輸入與其連接的比較器，每個比較器將該模擬電壓信號與預(yù)先設(shè)定的參考電壓進行比較產(chǎn)生過壓保護信號，所述邏輯或比較電路4的控制邏輯如下所述：

當所有支路電流對應(yīng)的電壓信號均小于所述參考電壓時，所述邏輯或比較電路4輸出為高電平，對應(yīng)的驅(qū)動電路2中的緩沖器u2保持開通，mosfet門極驅(qū)動信號保持正常輸出。

當任何一個支路電流對應(yīng)的電壓信號超過預(yù)先設(shè)定的參考電壓時，所述邏輯或比較電路4輸出為低電平，從而關(guān)閉對應(yīng)驅(qū)動電路中的緩沖器u2，從而關(guān)斷mosfet門極驅(qū)動信號的輸出。

實施例2

本實施例的整體結(jié)構(gòu)與實施例1相近，區(qū)別在于：如附圖3所示，所述參考電壓由溫度補償電路生成，所述溫度補償電路包括串接的分壓電阻r4及溫度采樣電阻r5，所述分壓電阻r4的一端接電源端，所述溫度采樣電阻r5的一端接地dc-，它們的連接端共同連接到每個比較器的正向輸入端。

并且，優(yōu)選所述溫度采樣電阻r5為負溫度系數(shù)熱敏電阻，即其阻值隨著溫度的升高而降低，隨著溫度的降低而升高，其布局在靠近mosfet的位置，通過與分壓電阻r4形成的電橋?qū)崟r采樣mosfet附近的pcb溫度，從而間接的反映mosfet的殼溫。

另外，當負溫度系數(shù)熱敏電阻選定后，可以通過改變分壓電阻r4的阻值來調(diào)整溫度補償?shù)撵`敏度，當分壓電阻r4的阻值越接近溫度采樣電阻r5阻值的變化范圍時，溫度補償電路的靈敏度越高。

而在本發(fā)明中，為了使電流變化成為主要因素，溫度因素只作為細微的補償，因此溫度補償電路的靈敏性應(yīng)保持低水平，即所述溫度采樣電阻的阻止變化幅度不會造成所述參考電壓出現(xiàn)較大幅度的變化，對應(yīng)的，設(shè)計所述分壓電阻r4的阻值遠離所述溫度采樣電阻r5的阻值變化范圍以使根據(jù)如下公式計算的第二比較電壓v2的變化幅度不超過設(shè)定值，

v2=vcc×r5/（r4+r5）

其中,vcc是電源端vcc輸入電壓。

具體工作時，其原理與實施例相近，區(qū)別在于：所述參考電壓由所述溫度補償電路實時采集并輸出給各個比較器產(chǎn)生比較信號，

在溫度恒定的情況下，所述溫度補償電路生成的電壓不變，其工作原理與實施例一相同。

在電流恒定的情況下，當mosfet的環(huán)境溫度升高時，所述負溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值變小，對應(yīng)的，所述參考電壓降低，由于電流恒定，各所述比較器輸出電壓保持不變，當任何一個支路電流對應(yīng)的電壓信號超過溫度補償電路生成的參考電壓時，所述邏輯或比較電路4輸出為低電平，從而關(guān)閉對應(yīng)驅(qū)動電路中的緩沖器u2，從而關(guān)斷mosfet門極驅(qū)動信號的輸出。本發(fā)明尚有多種實施方式，凡采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。