快速关断MOS管的方法

技术领域

本发明涉及一种快速关断MOS管的方法。

背景技术

近几年由于金属-氧化物-半导体型场效应管（MOSFET）器件技术的发展、大功率工业电器及配套趋于复杂化/普及化、及社会对电气火灾、能源部件爆炸等安全危害事故防范的重视，在这些条件的结合下诞生了以N型超结MOSFET为主要功率开关部件的半导体短路保护器产品概念。半导体短路保护器在国外通常被称为E-Fuse，其一般具有短路保护、过流保护、漏电保护等功能，最大的特点是线路发生短路时能够在150微秒内关断输出，功率开关由于是MOSFET组成而不会在关断/接通时产生电弧，连短路故障发生点也可达到不产生明显电弧的效果。限流保护器装置主要是当发生短路保护时用功率开关来实现快速关断。

发生短路保护时，MOSFET组成的功率开关的快速关断，一般采取两种方式：第一种，硬件检测到电流超过一定限度时的短路信号，硬件直接关断，切断回路。此种方式的好处是，切断很迅速，不容易产生电弧。但是坏处是，如果是干扰如脉冲干扰之类的，识别不了，容易让现场误切断，误跳闸。第二种，硬件检测到短路信号，其信号反馈到软件，让软件来判断干扰或者正常的短路。一般做法软件可以加确认时间来实现，达到确认时间就认为不是干扰，是真短路，从而切断功率开关。但是，这种常规做法带来的问题，经过一段时间的延时再关断，短路电流上升的很大，因为检测到短路信号后，无法快速的切断而流过导致硬件电路因过载而被损坏。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提供了一种快速关断MOS管的方法。本发明快速关断MOS管的方法解决了误关断和关断不及时等技术问题。

本发明快速关断MOS管的方法的技术方案包括：实时检测电压采样信号的过零点时刻，检测大电流信号，当检测到大电流时，快速关断控制器输出一个外部中断信号，软件根据外部中断信号先直接关断MOSFET，再根据实时检测的电压采样信号的过零点时刻T0、以及关断MOSFET的时刻T1，推算出最新的电压采样信号的下一个过零点将要发生的时刻T2，控制MOSFET在T2时刻导通；

通过重复多次刷新检测电压采样信号的过零点时刻T0，以识别出短路信号，对MOSFET实施关断；

通过检测大电流，识别出干扰信号，以保持MOSFET一直导通。

本发明有益的技术效果：

本发明快速关断MOS管的方法当在相应硬件电路产生大电流信号时，既能够准确识别区分是真正出现的短路信号还属于干扰信号，真正做到不会出现误关断、漏关断；同时对出现的短路信号又能实现快速及时关断，从根本上有效保护硬件电路、元器件不被损坏；且其方法简单，易于实施。

附图说明

图1为本发明快速关断MOS管的方法一实施例方框图。

具体实施方式

为更好的理解本发明，现通过实施例结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地说明。

本发明快速关断MOS管的方法利用相应电路或其场效应管发生大电流的持续时间的长短、以其特有的方式方法判断其大电流为短路信号或是干扰信号，进而控制相应电路装置或金属-氧化物-半导体型场效应管的快速关断与否。其采取实时检测电压采样信号的过零点时刻，检测大电流信号，当检测到大电流时，通过快速关断控制器输出第一个外部中断信号，先直接关断MOSFET，再根据实时检测的电压采样信号的过零点时刻、以及关断MOSFET的时刻，推算出最新的电压采样信号的下一个过零点将要发生的时刻，控制MOSFET在推算出的最新的电压采样信号的下一个过零点将要发生的时刻到来时导通。其电压采样信号的过零点时刻设为T0，关断MOSFET的时刻设为T1，最新的下一个电压采样信号的过零点将要发生的时刻设为T2。以电网信号为例，电网信号一般为频率50HZ的交流信号，每周期20ms的类似正弦周期信号。T0时刻表示的是交流信号正弦波形的零点位置发生的时刻（前一个波形值大于0，后一个波形值小于0的位置）；

判断检测到大电流为短路信号或干扰信号：

再重复多次刷新检测电压采样信号的过零点时刻T0，且重复多次检测到大电流时，依次分别根据实时检测的电压采样信号的过零点时刻T0、以及关断MOSFET的时刻T1，并每次推算出最新的电压采样信号的下一个过零点将要发生的时刻T2，逐次控制MOSFET在相应的T2时刻导通，经上述过程重复多次后，即判断为该电路或其场效应管的大电流为真正的短路信号，将对MOSFET实施关断；

在检测到大电流，快速关断控制器输出第一个外部中断信号先直接关断MOSFET，再根据实时检测的电压采样信号的过零点时刻T0、以及关断MOSFET的时刻T1，推算出最新的电压采样信号的下一个过零点将要发生的时刻T2，控制MOSFET在T2时刻导通，当MOSFET导通后，快速关断控制器没有再触发输出新的外部中断信号，即该大电流为干扰信号，之后，MOSFET将一直导通。

本发明一实施例中其快速关断MOS管的方法包括如下步骤：

s0）实时检测相应电路或电路中的金属-氧化物-半导体型场效应管（MOSFET）的电压采样信号的过零点位置（时刻），并实时刷新；其电路或MOSFET实时检测电压采样信号的过零点位置，以及实时刷新的具体方法可与相关现有技术的相应采样及其刷新方法相类同；以电网信号为例，电网信号一般为频率50HZ的交流信号，控制器实时检测每一个过零点，并记下过零点时刻。

s1）通过快速关断控制器对电路或其MOSFET进行快速检测大电流，当检测到大电流信号时，快速关断控制器给出一个外部中断信号；其检测大电流的方式方法和相应检测装置可与相应的现有技术类同。

s2）快速关断控制器根据收到该大电流信号后，先不管是否是该电路或其MOSFET的真正的短路信号还是干扰信号，快速关断控制器通过其输出的外部中断信号直接先关断MOSFET；因为MOSFET的快速响应特性，回路会立即切断。

s3）根据实时检测的电路或其MOSFET实时刷新的电压采样信号的过零点时刻T0、以及关断MOSFET的时刻T1，推算出最新的电压采样信号的下一个过零点将要发生的时刻T2。以电网信号为例，电网信号一般为频率50HZ的交流信号，每周期20ms的类似正弦周期信号。即根据其周期信号的当前过零点对应的时刻，关断MOSFET的执行时刻，再加上每周期时间是20ms，即可推算出下一个零点对应的时刻；

s4）快速关断控制器控制MOSFET在最新的下一个电压采样信号的过零点将要发生的时刻T2到来时导通，即过零点打开；以电网信号为例，电网信号一般为频率50HZ的交流信号，每周期20ms的类似正弦周期信号，半周期即为10ms。那T2 = 10ms - （T1 - T0）+ 当前时刻；

s5）导通MOSFET后，如果是相应电路或其MOSFET发生的真正的短路信号，则快速关断控制器很快继续触发新的外部中断信号，重复上述步骤s0-s4若干次，待重复到最后一次实施MOSFET的关断，即最终实施保护性关断。本例中可以重复7次；因为经测试真正的短路信号跟各种实际干扰信号，通过多达7次完全能够达到识别区分目的。

s6）导通MOSFET后，如果是干扰信号，因干扰信号大电流持续时间不会那么长，则不会再触发新的外部中断信号，那么，之后，快速关断控制器控制MOSFET一直导通着，不会对相应电路及其MOSFET的实际正常运行工作产生任何影响，只能是让相应电路及MOSFET躲过了干扰信号的影响；即实现了电路的真正短路信号与干扰信号的准确有效分辩，不会产生误关断，并且又因为电路、MOSFET每次发生真正的大电流短路时都能够及时快速关断，以确保相应电路、金属-氧化物-半导体型场效应管等硬件不会有损坏的风险。

对于干扰信号的大电流持续时间，实践证明各种干扰信号其产生大电流的持续时间都较短，比如，常见的浪涌信号，一般最多持续70ms，其他各种打雷时等脉冲信号会更短一点，基本不会再长。

本实施例中，其MOSFET为超结型金属-氧化物-半导体型场效应管。本发明方法中所涉及的所有电路或装置及其相应的元器件等均为类似的现有技术，对于本领域技术人员而言为已知。