一种开关电路的限流电路及开关电路

技术领域

本发明涉及电力电子领域，特别涉及一种开关电路的限流电路及开关电路。

背景技术

开关电路的PWM控制芯片实现高压启动，一般有两种高压取电方式，一种是从交流输入端经过全波整流电路给芯片控制器的高压pin脚供电，一种是从直流母线电容取电。如果控制芯片是集成MOSFET功率管，如图1所示，本身芯片Pin脚有一个DrainPin脚,为了省去一个高压pin脚，高压启动取电通常从DrainPin脚取电。

集成MOSFET功率管的芯片可从Drainpin脚取电，但是如果集成氮化镓功率管的芯片，若还是直接从Drainpin脚取电，会有以下问题：氮化镓功率管的器件特性和MOSFET功率管的器件特性有一个重要的差异:MOSFET功率管的漏源两端有集成一个反并联二极管，而氮化镓功率管无此二极管，氮化镓功率管走反向电流时的压降比MOSFET功率管的大很多，从而在芯片漏端会有一个比较大的负压，影响芯片的正常工作甚至损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种限制负向电流流经开关电路控制器的限流电路及开关电路，解决了现有技术中由于采用氮化镓功率管而出现的负向电流流经开关电路控制器，容易造成控制器损坏的问题。

基于上述目的，本发明提供了一种开关电路的限流电路，所述开关电路包括主功率管和控制器，所述控制器的供电端与所述主功率管的漏极连接，所述限流电路第一端连接所述主功率管的漏极，所述限流电路第二端连接开关电路的控制器的供电端。

可选的，采用氮化镓功率管作为主功率管。

可选的，所述限流电路包括一个二极管，所述二极管的正极连接所述功率管的漏极，所述二极管的负极连接所述控制器的供电端。

可选的，所述限流电路包括一个稳压管，所述稳压管的正极连接所述主功率管的漏极，所述二极管的负极连接所述控制器的供电端。

可选的，所述稳压管的击穿电压大于当有负向电流流经所述主功率管时所述主功率管的漏源电压差的绝对值。

可选的，所述限流电路包括一个主二极管和多个辅二极管，所述主二极管的正极连接所述功率管的漏极，所述主二极管的负极连接所述控制器的供电端；

所述的多个辅二极管串联后和所述主二极管反向并联。

可选的，根据所述主功率管的源漏电压选择辅二极管的个数。

可选的，多个辅二极管串联的总压降大于当有负向电流流经所述主功率管时所述主功率管的漏源电压差的绝对值。

可选的，所述限流电路包括第一电阻，所述第一电阻第一端连接所述主功率管漏极，所述第一电阻第二端连接所述控制器的供电端。

本发明还提供一种开关电路，包括主功率管和控制器，所述控制器的供电端与所述主功率管的漏极连接，包括以上任意一种所述的限流电路。

可选的，所述主功率管为氮化镓主功率管。

可选的，所述主功率管设为包括所述氮化镓主功率管和所述氮化镓主功率管驱动器的集成功率芯片。

可选的，所述控制器的供电端与所述主功率管的漏极连接的公共连接点连接至所述开关电路的功率回路节点。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过在Drainpin和高压控制器间连接一个限流电路，限制了流向控制器的负向电压或负向电流，使得控制器免受大的负向电压或负向电流,从而避免由此引起的控制器工作异常的问题。

附图说明

图1为现有技术中基于MOS管的开关电路原理图；

图2为本发明采用限流电路实施例一的开关电路原理图；

图3为本发明采用限流电路实施例二的开关电路原理图；

图4为本发明采用限流电路实施例三的开关电路原理图；

图5为本发明采用限流电路实施例四的开关电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和区间上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在本发明实施例中，所述开关电路基于氮化镓功率管作为主功率管，控制器用于控制主功率管的开关状态，所述控制器供电端连接主功率管的漏极，所述氮化镓功率管和控制器集成在一芯片内，控制器和氮化镓功率管的公共连接端作为所述芯片的漏极，即芯片的Drain端。从控制器供电端流向主功率管漏极的电流和主功率管源极流向其漏极的电流定义为负向电流，所述控制器供电端为所述控制器的高压电源输入端。本发明限流电路限制控制器的供电端流出电流，即限制流向主功率管漏极的电流。

如图2所示，示意了本发明采用限流电路实施例一的开关电路原理图，所述限流电路包括一个二极管D1，为了保证电路安全工作，二极管D1通常设为高压二极管，所述高压二极管D1正极连接氮化镓功率管的漏极，所述高压二极管的负极连接开关电路的控制器的供电端。当所述氮化镓功率管的漏端为负压时，所述二极管D1为截止的，通过此二极D1管阻断了电流流出控制器的供电端，确保控制器正常和安全工作。

如图3所示，示意了本发明采用限流电路实施例二的开关电路原理图，所述限流电路包括一个稳压管D1，所述稳压管D1正极连接氮化镓功率管的漏极，所述高压二极管的负极连接开关电路的控制器的供电端。所述稳压管的击穿电压大于当有负向电流流经所述主功率管时所述主功率管的漏源电压差的绝对值。当系统上有负向电流时，所述稳压管D1击穿电压大于氮化镓功率管的源漏电压，稳压管不会被击穿，则稳压管阻断了电流流出控制器的供电端，确保控制器正常和安全工作。

如图4所示，示意了本发明采用限流电路实施例三的开关电路原理图，开关电路的连接关系与实施一相同，所述限流电路包括一个主二极管D1和多个辅二极管，所述主二极管的正极连接所述氮化镓功率管的漏极，所述主二极管的负极连接所述控制器的供电端；所述的多个辅二极管串联后和所述主二极管反向并联。辅二极管串的作用是氮化镓功率管漏极电压由高到低时，让主二极管D1承受的耐压仅为辅二极管串的压降Vf之和，从而主二极管D1可以选择低压二极管。

一个实施例中，辅二极管串的个数也由氮化镓功率管的源漏极电压Vsd决定，在系统上有负向电流时，辅二极管串压降Vf总和要大于氮化镓功率管的源漏极电压Vsd，这样在系统上有负向电流时，均会从氮化镓功率管流过，而不会有电流从控制器的供电端流出，确保控制器工作正常。通过此方法，二极管均可选低压二极管，方便设计。

如图5所示，示意了本发明采用限流电路实施例四的开关电路原理图，所述限流电路包括一个电阻，在芯片的漏极引脚DRAIN pin和控制器的高压HV输入端即供电端之间串联一颗电阻，在系统有反向电流时，例如DRAIN pin电压为-2V左右，控制器HV输入端对地的ESD二极管导通，HV输入端的电压为ESD二极管压降，约0.7V左右。虽然此时HV输入端为一负压，但是通过串联电阻R的限流，使得系统的反向电流大部分流过氮化镓功率管所在的通路，流经控制器的反向电流仅为(2V-0.7V)/R。通常电阻R取几k欧姆，不影响正常高压启动充电，同时有效的抑制了控制器的负向电流，也限制了HV输入端的负压，仅为-0.7伏左右。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。