H桥后级电路保护电路的参数有哪些?


H桥后级电路保护电路的参数设计需围绕电路安全性和可靠性展开,需结合功率器件特性、负载需求及应用环境综合考量。以下是关键参数的分类说明及其作用:
一、核心保护参数
1. 过流保护参数
阈值电流(I_OV)
定义:触发过流保护的最大允许电流值。
典型值:根据功率管额定电流(I_DS或I_C)的1.2~1.5倍设定(如10A功率管设为12~15A)。
作用:防止功率管因过流烧毁。
响应时间(t_OV)
定义:从检测到过流到触发保护的时间延迟。
典型值:微秒级(如1~10μs),需小于功率管热失控时间。
作用:快速切断故障电流。
2. 过压保护参数
阈值电压(V_OV)
定义:触发过压保护的最大允许输出电压。
典型值:根据负载耐压值设定(如24V系统设为28~30V)。
作用:保护负载免受高压损坏。
钳位电压(V_CLAMP)
定义:过压时保护电路将电压限制的最大值(如TVS二极管击穿电压)。
典型值:略高于系统额定电压(如24V系统选27V TVS)。
作用:吸收瞬态过压能量。
3. 欠压保护参数
阈值电压(V_UV)
定义:触发欠压保护的最低允许输入电压。
典型值:根据功率管最小导通电压设定(如12V系统设为9~10V)。
作用:避免功率管在低压下失控或损坏。
恢复电压(V_HYST)
定义:欠压保护解除后电路重新启动的电压阈值(需高于V_UV)。
典型值:V_UV + 1~2V(如10V欠压阈值设11~12V恢复)。
作用:防止电压波动导致频繁启停。
4. 过热保护参数
阈值温度(T_OT)
定义:触发过热保护的最大允许功率管结温。
典型值:根据功率管规格书设定(如TO-220封装MOSFET设为125~150℃)。
作用:防止热失控。
热敏电阻参数(β值、B值)
定义:热敏电阻的温度-阻值特性参数。
典型值:NTC热敏电阻的β值(如3950K)或B值(如3435K)。
作用:精确测量温度。
二、辅助保护参数
1. 短路保护参数
短路电流阈值(I_SC)
定义:触发短路保护的最大允许电流(通常低于过流阈值)。
典型值:根据负载阻抗计算(如5Ω负载24V系统设为4.8A)。
作用:快速切断短路电流。
短路检测时间(t_SC)
定义:从短路发生到保护动作的时间。
典型值:纳秒至微秒级(如50ns~1μs)。
作用:限制短路能量。
2. 驱动信号保护参数
死区时间(t_DEAD)
定义:H桥上下管驱动信号的互锁延迟时间。
典型值:根据功率管开关速度设定(如100ns~1μs)。
作用:防止直通短路。
驱动电压范围(V_DRV)
定义:功率管栅极驱动电压的允许范围。
典型值:MOSFET需10~15V,IGBT需15~20V。
作用:确保功率管可靠导通/截止。
3. EMC保护参数
滤波电容容值(C_FILT)
定义:输入/输出滤波电容的容量。
典型值:根据开关频率选择(如100kHz开关频率选1~10μF)。
作用:抑制高频噪声。
共模电感电感量(L_CM)
定义:抑制共模干扰的电感值。
典型值:根据EMI标准选择(如10~100mH)。
作用:减少辐射干扰。
三、参数设计案例
示例:24V/10A H桥电路保护参数设计
保护类型 | 参数名称 | 典型值 | 作用说明 |
---|---|---|---|
过流保护 | 阈值电流 | 12~15A | 防止功率管过载 |
过压保护 | 阈值电压 | 28~30V | 保护负载设备 |
欠压保护 | 阈值电压 | 9~10V | 避免低压失控 |
过热保护 | 阈值温度 | 125~150℃ | 防止热失控 |
短路保护 | 短路电流阈值 | 4.8A | 快速切断短路电流 |
驱动信号保护 | 死区时间 | 200ns | 防止上下管直通 |
EMC保护 | 滤波电容 | 4.7μF | 抑制高频噪声 |
四、设计注意事项
参数匹配性
保护参数需与功率管、负载和电源特性匹配(如过流阈值需小于功率管最大电流)。
冗余设计
关键参数(如过流阈值)需留有余量(如按额定值的120%设定)。
环境适应性
高温/低温环境下需调整参数(如过热保护阈值需考虑环境温度影响)。
测试验证
通过故障注入测试(如短路、过压)验证保护电路的可靠性。
通过合理设置上述参数,H桥后级电路保护电路可有效防止功率管损坏、负载过载及系统失效,确保电路在异常工况下的安全性和可靠性。
责任编辑:Pan
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