基于CPLD技术的MOSFET器件保护电路的设计方案.doc
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1、基于CPLD技术的MOSFET器件保护电路的设计方案1.概述功率MOSFET最初是从MOS集成电路发展起来的,它通过增加源漏横向距离提高器件耐压,从而实现集成电路中高压驱动。功率MOSFET已大量应用于电力电子,消费电子、汽车电子和水声工程等领域。虽然功率MOSFET具有效率高、结构简单、便于数字化控制等优点,但是其采用的电力电子器件对过压过流的承受能力较差,容易烧毁,因此保护电路的设计非常重要,并且要求保护响应时间做到微秒级。功率MOSFET保护主要是指过流保护,对于过压的情况一般采用吸收电路来进行抑制。在水声发射机功率MOSFET的设计和使用中,常常由于输入信号的异常和环境干扰,而导致功率
2、放大器容易烧毁。针对功率MOSFET易受损或烧坏的情况,在水声发射机应用中专门设计了一种以CPLD(复杂可编程逻辑器件)为核心器件的可编程保护电路。目前CPLD已经得到广泛应用。它具有体系结构/逻辑单元灵活、处理速度快、集成度高、可实现较大规模电路、编程灵活、设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定、可实时在线检验以及适用范围广等优点,因此逐步被应用于各类保护电路设计中。鉴于CPLD的诸多优点,本设计采用单独CPLD芯片为核心,不需要单片机或DSP进行控制,来解决以MOSFET为核心的大功率发射机激励信号异常或故障所带来的严重问题,为发射机的MOSFET电路的安
3、全稳定运行起到保护作用。CPLD保护电路在输入高电平长脉冲、连续信号和短周期脉冲等典型异常信号情况下,通过简单改变代码参数就可以防止异常的信号进入到后级损坏功率MOSFET,实现对电路的保护作用。2.功率MOSFET基本原理功率MOSFET电路的基本原理是:采用V1,V2,V3和V4四只可关断的功率器件组成一个H桥型丁类开关放大器(如图1所示)。图1中,对角的2只功率器件(V1和V4,V2和V3)同时导通和关断。同一侧(V1和V2,V3和V4)的器件交替导通和关断,且激励信号相差180.这样,当上边的器件关断(导通)时,下边的就导通(关断)。因此输出A,B两点的电位按照输入激励信号设定的频率(
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