请教：用MOS管控制+48V通断，用一个三极管控制该MOS管，实现电流短路保护，但电流保护部分好

arm7tdmi · 发表于 2011-5-23 11:47:12

(原文件名:circuit test.jpg)
1.+48V和三角地之间带负载，
2.前半部分电路经测试，用单片机管脚可以控制MOS管的开断.
3.后半部分是短路保护电路，D2,R1,D8,Q3,R15,构成短路保护电路，当负载电流过大或短路时，流过R17的电流会增加，电压也会增加，从而Q3的CE接通，将MOS管的G端拉低，MOS管关断。起到保护作用，同时D8指示灯会亮，说明有短路保护情况发生。现在测试的情况是：上电后MOS管的GS端会损坏，会一直通着。GS的开启电压是10V，击穿电压是±20V.不知道为什么会这样。
请问此保护电路是否有问题？MOS管怎么老是损坏？
谢谢。

on971 · 发表于 2011-5-23 12:02:27

+48V--D2--R1--D8--R6--G这条通路使MOS GS穿。过流保护电路有问题。

arm7tdmi · 发表于 2011-5-23 13:02:36

为什么会击穿呢？已经用了36V的稳压管，至少到MOS管的G端，电压会降为48-36=12V，没有超出20V的范围。

on971 · 发表于 2011-5-23 13:16:48

还有可以使它损坏的又一路：+48V--D1--R3--Q1--R5--G。这个电路多奇怪，Q1,Q4上下两管应调换一下，R5取值太大，为什么要接C1？

bbsniua · 发表于 2011-5-23 13:21:57

如果那个场效应管耐压不足的话在开路的情况就把场效应管秒了，
还有那个稳压管在小电流流过的时候相当于导通，也就是说稳压管无效，
除非你在稳压管下面下拉一个电阻，
还有R5和R6的电阻相同，也就说G的电压会是R5左边的电压一半，不用说也是导通，MCU输出的电压对于48V很低，
5V供电MCU时R4右边得到4V多点，通过Q1射随得到3.4V,向C1充电，
然后通过R5对Q2的G充电（场效应管输入可以看作一个电容），期间产生一个半导状态，一旦功耗过大烧毁，
Q2和R1以及D8通过R6 直接对G，这个已经导通了（也许在半导状态），
总体设计有问题！

on971 · 发表于 2011-5-23 13:25:15

回复【2楼】arm7tdmi
为什么会击穿呢？已经用了36v的稳压管，至少到mos管的g端，电压会降为48-36=12v，没有超出20v的范围。
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这个G端电压在当Q1,Q2不导通时（现时的错误接法），GS击穿之前将会接近48V（就是端电压）。左侧（Q1,Q2这路），使MOS管损坏的道理基本相同，同时危及MCU端口。

on971 · 发表于 2011-5-23 13:39:29

大体上这样改，但保护电路还是有缺点：过流--过流保护--断流--过流--过流保护，如此往复。

(原文件名:33.JPG)

on971 · 发表于 2011-5-23 13:45:21

忘了画把Q1发射极稳压于5V这部分修改电路。

bbsniua · 发表于 2011-5-23 13:46:21

保护电路需要加自锁电路！

bbsniua · 发表于 2011-5-23 13:47:24

6楼的等着两个管子挂掉！

on971 · 发表于 2011-5-23 13:54:07

回复【9楼】bbsniua 鹏
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挂是不会的，因有限流。不过现在觉得还是用射随接法好，还是采用原形式，不调换。7楼改5V说法错误，纠正。

arm7tdmi · 发表于 2011-5-23 13:54:28

回复【3楼】on971
还有可以使它损坏的又一路：+48v--d1--r3--q1--r5--g。这个电路多奇怪，q1,q4上下两管应调换一下，r5取值太大，为什么要接c1？
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Q1,Q4是图腾柱电路吧，我在网上搜的，驱动MOS管似乎要用到这个电路图。D1是个32V稳压管，+48v--d1--r3--q1--r5--g，这时电压会降到48-32=16V，MOS管能够导通或关闭，没有烧毁器件（已焊接器件，做过实验）。R5的值应该更大，取值小的话，当有负载时，MOS管会发烫（负载48V,300mA,做过实验），549K基本还行，MOS管不烫。C1是算是滤波吧？有尖脉冲可以过去。

huayuliang · 发表于 2011-5-23 14:02:48

回复【9楼】bbsniua 鹏
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啊哦，P->N 结 ----> N->P结。。。直接烧了。。

bbsniua · 发表于 2011-5-23 14:04:04

6楼的Q1电流通过B极灌到Q4。

on971 · 发表于 2011-5-23 14:09:38

回复【13楼】bbsniua 鹏
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对，一时糊涂。多谢指正。

arm7tdmi · 发表于 2011-5-23 14:54:40

回复【8楼】bbsniua 鹏
保护电路需要加自锁电路！
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感谢各位，根据6楼修改后的电路图怎么也传不上来，差点急死。
请问如何加自锁电路，Q3应该就是起关闭MOS的作用呀。
根据6楼，G到D8之间加一个二极管1N4148应该是必须的，48V电压不会加到G端。G对地加个稳压管也明白。但为什么R5那里要并一个二极管呢？Q3新加的电容有什么作用？

huayuliang · 发表于 2011-5-23 16:43:59

负载电流有多大？2欧姆的检流电阻，这么大？

arm7tdmi · 发表于 2011-5-23 16:58:25

回复【16楼】huayuliang 花生
负载电流有多大？2欧姆的检流电阻，这么大？
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负载电流300mA.但也要能到350-380mA。因为手头上只有2欧姆的电阻，2512封装的。
在两份成熟电路图上，一个用的2欧姆检测，一个用的是1欧姆检测(2个2欧姆的并联)。
也都是实现+48V的通断。

bbsniua · 发表于 2011-5-23 18:18:49

建议做一个电子开关,自反馈锁定,一旦电流过大触发解锁,其中使用三极管会简单点,一个NPN驱动PNP导通,输出端反馈一个电阻回来,接地端串一个电阻去驱动NPN,然后C接最前的那个NPN的B极反馈电阻,一开始就是单片机输出高电平去启动第一个NPN导通,接着下拉第二个PNP导通输出,反馈回来锁定,这时单片机iO需要设置为悬空状态,如果电流电阻的电压大于0.6v就会导通过流检测的那个NPN后把反馈电压下拉后释放自锁,如果单片机无法设置为悬空输入的话需要最前面的NPN前串个二极管隔离,设置输入上拉的时候就可以开启,如果设置为输出就要在B串个10K电阻.

xk376632352 · 发表于 2011-5-23 18:19:21

过载电流多少？不是很大的话，可以选用Vgs为5V就完全导通的MOS管，这样直接用单片机I/O控制。
单片机还有I/O的，用单片机检测过流，控制MOSFET，不知道这样可以不？若说错了，别见怪~~~~

on971 · 发表于 2011-5-23 19:04:56

若对过流动作值的重现性和一致性要求不高的话，可用单向可控硅构成过流保护电路，电路构成较简单。

on971 · 发表于 2011-5-23 22:52:51

看这个贴 http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=4755938&bbs_id=3044 的讨论，Q1,Q4电路真的有问题。对策：在MCU输出端至该电路间插入电平转换，或者采用光耦传输控制信号。

arm7tdmi · 发表于 2011-5-23 23:24:05

回复【18楼】bbsniua 鹏
建议做一个电子开关,自反馈锁定,一旦电流过大触发解锁,其中使用三极管会简单点,一个npn驱动pnp导通,输出端反馈一个电阻回来,接地端串一个电阻去驱动npn,然后c接最前的那个npn的b极反馈电阻,一开始就是单片机输出高电平去启动第一个npn导通,接着下拉第二个pnp导通输出,反馈回来锁定,这时单片机io需要设置为悬空状态,如果电流电阻的电压大于0.6v就会导通过流检测的那个npn后把反馈电压下拉后释放自锁,如果单片机无法设置为悬空输入的话需要最前面的npn前串个二极管隔离,设置输入上拉的时候就可以开启,如果设置为输出就要在b串个10k电阻.
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晕啊，本人有点菜，你说的电路功能意思我明白，但是电路貌似我搭不出来，并且这样做的话，需要用到单片机的AD检测电压了，需要编程，貌似三极管的数量也多了，不利于批量生产和成本控制。(因为电路用到器件越多，量产时出错的几率越大)现在只想在硬件上实现短路或过流(450mA以上)保护。
如果用单片机控制短路或过流保护，有一种方案是用LM358,把LM358弄成比较器，正向输入端用DAC输出一个比较电压，反相输入端采集2欧电阻的电压，即检测过流，比较器输出端控制MOS管G端，这样当过流时，关断MOS管，可能这样效果会好些。不过现在不想加入单片机控制，（待纯硬件电路能保护后，再去验证单片机控制）。

pengknight · 发表于 2011-5-23 23:39:56

回复【18楼】bbsniua 鹏
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前辈您说的这个电路是什么样的啊貌似很强大能画个看看不能？

bbsniua · 发表于 2011-5-23 23:45:39

我晕......
最简单的电子开关啊........
其实就是三个管子而已,除了做总开关的是要求功率大点,大概1A以上,其余的两个都可以用2N5551.
其中电路和单片机完全无关,
原电路是给一个收音机用的,
上拉电阻到按钮接输入是开,
输入对地的那个按钮按下就是关,
过流时就相当于把关机按钮按下而已,
你去找一些收音机有按钮开机的电路看看,
自己加个过流检测.

pengknight · 发表于 2011-5-24 00:01:29

回复【24楼】bbsniua 鹏
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好多谢前辈明天我去找找看看本人小菜一个看到什么都觉得很神奇让您见笑了。。。

yeutay · 发表于 2011-5-24 00:19:36

回复【楼主位】arm7tdmi
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你是構成限流作用,尚未跳脫。

bbsniua · 发表于 2011-5-24 00:29:15

过流如果不是差别很大的话最好用比较器,用运放做比较器也行,
如果说过流是急剧加大的话可以用三极管或者单向可控硅,
其中单向可控硅只有触发后不断电就能持续导通,
如果电流是慢慢加的和话不管是三极管还是可控硅都会产生半导状态,最终必然烧毁,
所以要按需求设计电路,
如果使用单片机来管理过流的话估计还没响应就冒烟了.

bbsniua · 发表于 2011-5-24 00:45:26

还要考虑的是你这个电路是控制总开关还是控制一部分的,如果总开关的话还要将单片机自身算进去,
如果是控制部分的话只有考虑功耗和电流,
驱动功耗如果都不考虑的话推荐使用三极管,
场效应管虽然有低压差的优势,但驱动不好就是送死的,
三极管电路的好处设计计算简单,
缺点是压差大,驱动电流需求大,
只适合1A以下的开关控制.

xpxp · 发表于 2011-5-24 04:17:08

搞得好像太复杂了点。
这是我所做的锂电池过流保护电路。irf540的导通电阻为0.077欧，9014的be导通电压为0.45v，则当电流超过0.45/0.077=5.8A时电路保护并保持。当撤去过流的负载后能自行恢复供电。在保护状态下，功耗极小（只有流过R2、R4的电流）。如果需要更大的过流保护点，可以更换更小导通电阻的场效应管或用多个场效应管并联。
以上只是简单的分析。实际上场效应管的导通电阻及三极管的导通电压都是非线性的，当然不能按照此公式得出准确的计算结果。但如果只是做短路保护，那完全不需要进行准确计算，此电路完全有效。
图中电容的作用，是为了避免容性负载的影响，可以根据负载的情况进行容量的调整。r3是为了获得合适的Vgs，需要计算。

(原文件名:sshot-1.jpg)

role_2099 · 发表于 2011-5-24 06:59:24

mark!这个帖子很值得我这个模电菜鸟学习

on971 · 发表于 2011-5-24 09:08:43

引用图片【29楼】xpxp
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(原文件名:sshot-1.jpg)

负载一旦退出保护电流值之下的一段电流值（不从保护电流值突变为零或接近零），会不会因为Q2和Q1 G极的反馈作用，使Q1成了一个可变电阻，导致Q1压降剧增，负载电压从而严重下降呢？

eblc1388 · 发表于 2011-5-24 09:30:02

>> 会不会因为Q2和Q1 G极的反馈作用，使Q1成了一个可变电阻

回复【31楼】on971
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不会。Q2 基极经由 R2 680K 及负载供电, Q2保恃导通。 Q1 保恃关断直至负载断开，Q2 失去基流而关上。

on971 · 发表于 2011-5-24 09:48:56

回复【32楼】eblc1388
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觉得有这个可能：总可以找到当负载电流处于某个值域时（从保护电流值下行降电流），Q2 基极电流逐步趋弱，使Q2工作在线性区，此时CE结等效为某一电阻值//R3，和R1分压，使Q1导通沟道变窄，从而导通电阻较大。会不会呢？

arm7tdmi · 发表于 2011-5-24 10:58:21

29楼测量是否过流短路的道理跟我做的一样呀。都是用三极管BE来感知MOS管电流增大，从而电压增大，接着BE导通，接着G端拉低，MOS管关断。

无非是您用的是Q2的BE测量MOS管内阻，MOS管内阻似乎会变吧，还不如直接测量跟MOS管串联的2欧姆电阻呢，不知道这么分析对不对？谢谢您提供的电路图。

eblc1388 · 发表于 2011-5-24 18:56:14

回复【33楼】on971
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不会的。如果你看得出这电路在临界时的工作模式是存在正反馈，你便会明白。

bbsniua · 发表于 2011-5-24 19:15:20

要知行不行就搞个电路试试,大不了冒烟,
要验证就是这样的,
我的经验就是烧着过来的.

arm7tdmi · 发表于 2011-5-24 19:42:17

今天做了做实验，好像左边的控制电路部分也不起作用了，明天还得查查。10片样片已烧6片，哎，烧的不多，经验就出不来呀。

on971 · 发表于 2011-5-24 19:52:56

楼上，觉得左边的Q1,Q4等周边电路是有问题的电路。参考21楼。

xpxp · 发表于 2011-5-24 20:21:03

35楼的朋友看得比较清楚，其他朋友还有待提高啊。

xpxp · 发表于 2011-5-24 20:21:10

35楼的朋友看得比较清楚，其他朋友还有待提高啊。

bbsniua · 发表于 2011-5-24 22:59:15

这两天出差没法子扯了,昨天到今天都是手机回帖,
其实设计的时候只要留意别让开关管进入线性半导状态就算成功了.

arm7tdmi · 发表于 2011-6-2 17:23:38

(原文件名:ONM.JPG)
终于把图片传上来了。
别人帮忙把图纸修改了一下，今天焊接了一下，上电后，左边控制部分没有问题。三角地和+48V之间带负载。
1.当负载调节成150mA时，没有问题，负载D7亮，
2.当负载调节成350mA时，MOS管发烫冒烟，于是换掉一个MOS管。
3.当负载调节成300mA时，D7和D8灯都亮，MOS管开始发烫，于是赶紧关掉电源。
4.没有试验负载短路情况上电，怕烧，于是上来问问。

保护部分Q4的BE测量R17的电压，实现过流和短路保护。

请教各位高手如下问题。

1.保护部分能实现短路保护吗？是不是只能实现短路保护，而不能实现过流保护。
2.负载300mA时，两灯都亮，说明电流流过MOS管Q10和Q4，如果没有Q4保护电路，
Q10是可以通过300mA电流的，并且不发烫，为什么这种情况下发烫了呢？
3.R6，R15原来用的是CCR NSI45020(Constant Current Regulator & LED Driver),
因为手头没有这种器件，所以就用2个33K电阻代替了，应该对图纸没有影响吧？
4.如何改进电路呢？

谢谢！

eblc1388 · 发表于 2011-6-2 18:36:55

MOS管发烫冒烟，正常不过。

>> 楼主曾说过现在只想在硬件上实现短路或过流(450mA以上)保护。

那为甚麽 R17 要用 2欧电阻？1.3欧不成吗？

arm7tdmi · 发表于 2011-6-2 21:08:41

回复【43楼】eblc1388
mos管发烫冒烟，正常不过。
>> 楼主曾说过现在只想在硬件上实现短路或过流(450ma以上)保护。
那为甚麽 r17 要用 2欧电阻？1.3欧不成吗？
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为什么要用1.3欧姆呢？
用2欧的理由如下：
1.有成熟版本测量电流的电阻用的是2欧姆，但是过流保护不是用的三极管，用的是比较器，并且要编程，比较麻烦。
2.1.3欧的电阻公司没有，不太好找。如果有充足的理由，必须用1.3欧姆，那么我去电子市场买。

stinal · 发表于 2011-6-2 21:40:22

保护电路的动作使MOS管工作在线性区,这时MOS上有一定的压降,耗损的功率较大!

on971 · 发表于 2011-6-2 22:39:28

(原文件名:GQ6[1].jpg)

on971 · 发表于 2011-6-2 22:42:58

改R2=R5=6.8K,在470U/25V电解上并个104/25V瓷片。
如果负载是感性的，要在负载上并个快恢复或高速大电流（安培级）二极管。

on971 · 发表于 2011-6-2 23:01:32

(原文件名:GQ6[1].jpg)

再改了一下

eblc1388 · 发表于 2011-6-2 23:20:16

>> 为什么要用1.3欧姆呢？

因为 R17 = 0.6V / 450mA = 1.33欧姆。没有1.33欧姆用1.2欧姆也行, 再不用3.3欧姆并联2欧姆=1.25欧姆。

on971 · 发表于 2011-6-3 10:42:42

这部分这样改也可以

(原文件名:33.JPG)

arm7tdmi · 发表于 2011-6-3 11:51:25

感谢on971的热心，好像更复杂了一点，改的图看不懂呀。

我想MOS管发烫，应该是起保护作用的Q4没有彻底把MOS管的G拉低，导致MOS管的DS半导通，有一定的内阻，从而使其发烫烧掉。应该想办法把G点牢固的拉低才行。
MOS管DS状态：
1.完全导通，Rds=0.1欧姆,加在其上面的电压较小，MOS发热正常
2.完全关闭，Rds接近无穷大，没有电流流过，MOS管不工作，不会发热。
3.半导通状态，I*I*R=使MOS发热烧毁的热量。

bbsniua · 发表于 2011-6-3 13:02:46

看电路越来越复杂了!

djw1981 · 发表于 2011-6-3 17:51:39

引用图片【29楼】xpxp
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(原文件名:sshot-1.jpg)
29楼的图，R3电阻应该与1M的电阻进行分压，得到超过4.5V的一个电压，这样才能保证MOS管导通。这样，当有短路保护发生时，使得9014导通，将MOS管G极电压拉低，使之截止，电流通过R4电阻构成回路，这样回路中电流会很小。C1的作用可以在初始上电时不至于突然保护，在恢复保护时延时，并且可以自动恢复。

只是有个问题，就是在突然短路时，大流还是从mos管经过，并不能在9014的B极形成电压，而使得MOS管G极电压拉低，所以说，并不能起到保护作用。应该在连接R2与R4电阻的导线之间串上一个小电阻才可以。

on971 · 发表于 2011-6-3 21:22:26

42楼Q1,Q3的接法是有问题的：当Q2截止时，Q1,Q3同时导通，两管C极分得某一直流电位，使Q10 门极波形不正常（正常为PMW信号），烧管就是这个问题引发的，非改不可。

eblc1388 · 发表于 2011-6-3 23:47:38

回复【53楼】djw1981
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>>就是在突然短路时，大流还是从mos管经过，并不能在9014的B极形成电压

请细心想一下【29楼】 xpxp 对电路的解释。

"irf540的导通电阻为0.077欧，9014的be导通电压为0.45v，则当电流超过0.45/0.077=5.8A时电路保护并保持。"

on971 · 发表于 2011-6-4 12:43:22

在PMW工作模式下，用MOS管做过流采样肯定是行不通的。

djw1981 · 发表于 2011-6-4 22:36:11

回复【55楼】eblc1388
回复【53楼】djw1981
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>>就是在突然短路时，大流还是从mos管经过，并不能在9014的b极形成电压
请细心想一下【29楼】 xpxp 对电路的解释。
"irf540的导通电阻为0.077欧，9014的be导通电压为0.45v，则当电流超过0.45/0.077=5.8a时电路保护并保持。"

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该电路用multisim模拟可以，但是搭线，都不可以

eblc1388 · 发表于 2011-6-4 23:47:08

回复【57楼】djw1981
>> 该电路用multisim模拟可以，但是搭线，都不可以

请解释为甚麽大电流流过 MOSFET IRF540, 为何不会在irf540的导通电阻上产生电压降？

djw1981 · 发表于 2011-6-5 11:41:25

回复【58楼】eblc1388
回复【57楼】djw1981
>> 该电路用multisim模拟可以，但是搭线，都不可以
请解释为甚麽大电流流过 mosfet irf540, 为何不会在irf540的导通电阻上产生电压降？
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我这是做搭线测试过的。否则也不敢在各位高手面前献丑。大电流并不能在D极形成高压，我用示波器观察了

eblc1388 · 发表于 2011-6-5 12:58:09

回复【57楼】djw1981
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大电流并不能在d极形成高压，我用示波器观察了
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你是否在说电压是有的, 但不足够高来推动9014, 是吗？

那和你使用的管子,导通电阻及电流值有直接关系。

djw1981 · 发表于 2011-6-7 20:11:07

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(原文件名:sshot-1.jpg)
该电路在接负载后，上电就保护。并且短路保护后不可恢复

arm7tdmi · 发表于 2011-6-7 20:22:44

楼上搭线测试了？
期待此类型电路的终结者出现。

djw1981 · 发表于 2011-6-8 11:54:18

我昨天测试了。

oaixuw · 发表于 2011-6-13 16:12:18

mark

iuic · 发表于 2011-6-22 11:06:07

用MCU 做短路保护，基本是自己找麻烦，MCU还没反应过来，MOS就炸了。

pluto55 · 发表于 2011-12-9 19:07:23

mark，模电学习

angleqq · 发表于 2011-12-10 09:40:49

MARk

mcuyongchao · 发表于 2011-12-10 11:34:59

电路搞得这么复杂,省时间搞一块bsp54x,或NIF500就可以了,钱也多不了多少,稳定没得说...

281257913 · 发表于 2012-1-5 11:47:52

mark

neo_j · 发表于 2012-1-17 10:40:31

回复【2楼】arm7tdmi
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MOS管GS间电阻接近无穷大，36V稳压管没有电流通过，压降几乎为0.所以48V的电压是加到了MOS管GS，然后就击穿了。

neo_j · 发表于 2012-1-17 11:05:37

LZ的MOS管开关频率是多少，很低的话都不用图腾柱驱动。

boji · 发表于 2012-2-6 22:09:21

mark

zheng_8145 · 发表于 2014-4-20 08:25:40

mark

tonyone · 发表于 2014-5-2 16:38:01

搬个板凳来学习模电

ty1221 · 发表于 2020-7-14 18:15:48

我想知道最终怎么解决的，最近也碰到这个问题

.........

请教：用MOS管控制+48V通断，用一个三极管控制该MOS管，实现电流短路保护，但电流保护部分好

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