[發明專利]用于半導體開關器件的保護電路和柵極驅動電路

有效

• 申請號: 201310088538.8
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103795381B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 方誠晚
• 申請（專利權）人: 三星電機株式會社
• 主分類號: H03K17/08
• 分類號: H03K17/08
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 余剛,吳孟秋

相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年10月26日提交到韓國專利局的韓國專利申請第10-2012-0119889號的優先權，其全部內容通過引用結合在本申請中。

技術領域

本發明涉及半導體功率開關電路中的用于半導體開關器件的保護電路和柵極驅動電路，在半導體開關器件的驅動期間，能夠執行過電流保護功能和負載開路感測功能（load?open?sensing?function）。

背景技術

通常，半導體功率開關電路可包括向諸如電機的負載提供驅動信號的多個半導體開關器件。在這種情況中，半導體開關可由高側開關器件和低側開關器件構成。所述開關器件可由IGBT或MOSFET構成。

需要柵極驅動電路來驅動半導體功率開關電路，并且柵極驅動電路接收輸入信號以產生具有能夠運行開關器件的電平的柵極信號。

然而，由于比額定電流高的過電流可在開關器件中流動，因此半導體功率開關電路需要過電流保護功能，以保護器件免于受到由于過電流而導致的損害。

此外，當負載開路時，檢測信號處于低狀態，從而使得半導體功率開關電路可能錯誤地運行而持續驅動開關器件。因此，為了防止這一點，半導體功率開關電路需要負載開路檢測功能。

以下相關技術文件涉及一種用于檢測負載電路的斷開和/或過載電流的裝置，并且披露了一種執行過電流保護功能的技術，但是沒有披露一種在半導體開關器件的驅動過程中同時執行過電流保護功能和負載開路檢測功能的技術。

[相關技術文件]

韓國專利公開第10-2009-21071號

發明內容

本發明的一個方面提供了用于半導體開關器件的保護電路和柵極驅動電路，能夠在半導體開關器件的驅動期間執行過電流保護功能和負載開路檢測功能。

根據本發明的一個方面，提供了一種用于半導體開關器件的保護電路，包括：過電流確定單元，根據柵極信號運行以確定流過控制負載電流的半導體開關器件的負載電流是否為過電流；負載開路確定單元，基于來自檢測負載電流的電流檢測單元的檢測值來確定負載是否為開路；以及錯誤檢測單元，當確定有過電流流動并且負載開路而同時柵極信號處于半導體開關器件的導通電平時，產生故障信號。

根據本發明的另一個方面，提供了一種用于半導體開關器件的柵極驅動電路，包括：柵極信號發生單元，向半導體開關器件提供柵極信號以用來控制電流；過電流確定單元，確定流過半導體開關器件的負載電流是否為過電流；負載開路確定單元，基于來自檢測負載電流的電流檢測單元的檢測值來確定負載是否為開路；錯誤檢測單元，當確定過電流流動并且負載開路而同時柵極信號處于半導體開關器件的導通電平時，產生故障信號；以及保護控制單元，根據故障信號停止柵極驅動單元的運行。

所述過電流確定單元可將來自過電流檢測單元的檢測值與預設過電流參考值進行對比，以在檢測值等于或大于過電流參考值時確定存在過電流。

所述過電流確定單元可包括第一比較器，具有從過電流檢測單元接收檢測值的非反相輸入端、接收預設過電流參考值的反相輸入端以及將檢測值與過電流參考值進行比較以根據比較結果提供過電流確定信號的輸出端。

所述負載開路確定單元可將來自電流檢測單元的檢測值與預設負載開路參考值進行比較以在檢測值等于或小于負載開路參考值時確定負載為開路。

所述負載開路確定單元可包括第二比較器，具有從電流檢測單元接收檢測值的反相輸入端、接收預設負載開路參考值的非反相輸入端以及將檢測值與負載開路參考值進行比較以根據比較結果提供負載開路確定信號的輸出端。

用于半導體開關器件的所述保護電路或柵極驅動電路可進一步包括電平轉換器，對柵極信號進行電平轉換并且向錯誤檢測單元提供電平轉換的柵極信號。

用于半導體開關器件的保護電路或柵極驅動電路進一步包括：第一濾波器單元，設置在電平轉換器與錯誤檢測單元之間以去除包含在來自電平轉換器的信號中的噪聲；第二濾波器單元，設置在過電流確定單元與錯誤檢測單元之間以去除包含在來自過電流確定單元的信號中的噪聲；以及第三濾波器，設置在負載開路確定單元與錯誤檢測單元之間以去除來自負載開路電流確定單元的信號中的噪聲。

所述錯誤檢測單元可包括：第一邏輯門，對來自第一濾波器單元的信號和來自第二濾波器單元的信號執行“與”運算；第二邏輯門，對來自第一濾波器單元的信號和來自第三濾波器單元的信號執行“與”運算；以及第三邏輯門，對來自第一邏輯門的輸出信號和來自第二邏輯門的輸出信號執行“或”運算。