一种自触发自恢复防护电路的制作方法

本技术涉及防护电路领域，具体为一种自触发自恢复防护电路。

背景技术：

1、在电机驱动系统、开关电源、光伏逆变器等功率电子系统中，半桥或全桥拓扑是实现电能变换与传输的组成结构，其运行可靠性直接关乎整个系统的安全。然而，当高侧开关与低侧开关的控制信号因程序异常、通信干扰或电磁兼容问题同时处于高电平时，会导致桥臂上下开关同时导通，电源通过低阻抗路径形成瞬态直通电流。该电流不仅会远超开关器件的额定电流容量，引发器件过热、烧毁甚至驱动电路损坏，还可能导致系统电压骤降或负载异常，如电机转矩突变，严重威胁设备寿命与运行稳定性。

2、为解决上述问题，现有技术多采用两种方案：其一，通过电流传感器检测瞬态电流并触发关断，但电流检测的响应时间易超过驱动控制周期，且阈值设定需在“避免误触发”与“及时保护”间反复权衡，难以完全覆盖所有异常场景；其二，选用自带互锁功能的驱动集成电路，但其使能保护后需外部复位信号才能恢复正常输出，复位时间通常远大于控制周期，易造成系统控制中断或稳定性下降。由此，如何构建一种无需依赖电流检测或外部复位操作、能实时感知控制信号冲突并快速阻断桥臂直通，且在异常解除后自动恢复正常控制的防护机制，成为提升功率电子系统可靠性的技术挑战。

技术实现思路

1、本公开提出了一种自触发自恢复防护电路，目的在于克服现有技术中存在的至少一项缺陷。

2、为达成上述目的，本实用新型公开的技术方案如下：

3、根据本公开的一个方面，提供了一种自触发自恢复防护电路，包括接收高侧开关原始控制信号pwm_h和低侧开关原始控制信号pwm_l的冲突监测单元，所述冲突监测单元输出冲突检测信号pwm_z；两个信号调理单元，分别接收所述pwm_h与所述pwm_z、所述pwm_l与所述pwm_z，输出新的高侧开关控制信号pwm_h_out和新的低侧开关控制信号pwm_l_out；所述冲突监测单元为异或门，用于检测所述pwm_h与所述pwm_l是否同时为高；所述信号调理单元为与门，用于在所述pwm_h与所述pwm_l同时为高时，关断所述pwm_h_out与所述pwm_l_out的高电平输出，以防止高低侧开关同时导通。

4、更进一步地，所述异或门的第一输入端电连接所述pwm_h，第二输入端电连接所述pwm_l，输出端电连接所述两个与门的第一输入端，以将所述冲突检测信号pwm_z传输至所述两个与门。

5、更进一步地，其中一个所述与门为高侧信号调理与门，其第二输入端电连接所述pwm_h，输出端电连接高侧开关的驱动端，用于输出所述新的高侧开关控制信号pwm_h_out；另一个所述与门为低侧信号调理与门，其第二输入端电连接所述pwm_l，输出端电连接低侧开关的驱动端，用于输出所述新的低侧开关控制信号pwm_l_out。

6、更进一步地，当所述pwm_h与所述pwm_l同时为高电平时，所述异或门输出的所述pwm_z为低电平，所述两个与门的输出端均输出低电平的所述pwm_h_out和所述pwm_l_out，以强制关断高低侧开关。

7、更进一步地，所述防护电路应用于半桥电路或全桥电路的高低侧开关控制，所述pwm_h_out电连接半桥或全桥电路中高侧开关的栅极驱动端，所述pwm_l_out电连接半桥或全桥电路中低侧开关的栅极驱动端。

8、更进一步地，所述高侧开关和所述低侧开关为金属-氧化物半导体场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管。

9、更进一步地，当所述pwm_h与所述pwm_l的同时高电平状态解除后，所述异或门输出的所述pwm_z恢复为与所述pwm_h、所述pwm_l逻辑匹配的电平，所述两个与门输出的所述pwm_h_out、所述pwm_l_out自动恢复为与所述pwm_h、所述pwm_l一致的信号，用于控制输出的自恢复。

10、本实用新型的有益效果是：

11、本实用新型的自触发自恢复防护电路通过异或门直接从控制信号实时监测高低侧开关原始控制信号的冲突状态，相比传统电流检测方案，无需等待电流上升至阈值即可前置识别直通风险，响应速度完全匹配控制信号的逻辑变化，从源头上杜绝了直通电流产生的可能；同时，利用与门对控制信号进行调理，在冲突发生时立即关断高低侧开关的有效控制输出，整个过程无需额外的复位操作，避免了自带互锁驱动集成电路因复位导致的系统稳定性问题。

12、当控制信号异常状态解除后，异或门输出自动恢复至与原始控制信号逻辑匹配的电平，与门随之将调理后的控制信号还原为与原始信号一致的输出，实现控制输出的自恢复，确保系统在故障排除后快速回归正常运行状态。

13、整个电路仅由异或门与与门组成，结构极简、成本低廉，既解决了现有方案响应滞后、依赖外部操作的缺陷，又通过纯硬件逻辑实现了“实时监测-自动阻断-异常恢复”的全流程防护，提升了功率电子系统在控制信号异常场景下的可靠性与抗干扰能力，为半桥、全桥电路的直通防护提供了一种更高效、更稳定的技术方案。

14、上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明。

1.一种自触发自恢复防护电路，其特征在于，包括接收高侧开关原始控制信号pwm_h和低侧开关原始控制信号pwm_l的冲突监测单元，所述冲突监测单元输出冲突检测信号pwm_z；两个信号调理单元，分别接收所述pwm_h与所述pwm_z、所述pwm_l与所述pwm_z，输出新的高侧开关控制信号pwm_h_out和新的低侧开关控制信号pwm_l_out；所述冲突监测单元为异或门，用于检测所述pwm_h与所述pwm_l是否同时为高；所述信号调理单元为与门，用于在所述pwm_h与所述pwm_l同时为高时，关断所述pwm_h_out与所述pwm_l_out的高电平输出，以防止高低侧开关同时导通；所述异或门的第一输入端电连接所述pwm_h，第二输入端电连接所述pwm_l，输出端电连接所述两个与门的第一输入端，以将所述冲突检测信号pwm_z传输至所述两个与门。

2.如权利要求1所述的自触发自恢复防护电路，其特征在于，其中一个所述与门为高侧信号调理与门，其第二输入端电连接所述pwm_h，输出端电连接高侧开关的驱动端，用于输出所述新的高侧开关控制信号pwm_h_out；另一个所述与门为低侧信号调理与门，其第二输入端电连接所述pwm_l，输出端电连接低侧开关的驱动端，用于输出所述新的低侧开关控制信号pwm_l_out。

3.如权利要求1所述的自触发自恢复防护电路，其特征在于，当所述pwm_h与所述pwm_l同时为高电平时，所述异或门输出的所述pwm_z为低电平，所述两个与门的输出端均输出低电平的所述pwm_h_out和所述pwm_l_out，以强制关断高低侧开关。

4.如权利要求1所述的自触发自恢复防护电路，其特征在于，所述防护电路应用于半桥电路或全桥电路的高低侧开关控制，所述pwm_h_out电连接半桥或全桥电路中高侧开关的栅极驱动端，所述pwm_l_out电连接半桥或全桥电路中低侧开关的栅极驱动端。

5.如权利要求4所述的自触发自恢复防护电路，其特征在于，所述高侧开关和所述低侧开关为金属-氧化物半导体场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管。

6.如权利要求1所述的自触发自恢复防护电路，其特征在于，当所述pwm_h与所述pwm_l的同时高电平状态解除后，所述异或门输出的所述pwm_z恢复为与所述pwm_h、所述pwm_l逻辑匹配的电平，所述两个与门输出的所述pwm_h_out、所述pwm_l_out自动恢复为与所述pwm_h、所述pwm_l一致的信号，用于控制输出的自恢复。