[發(fā)明專利]用于功率半導(dǎo)體開關(guān)的監(jiān)測方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410790143.7
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN104734681B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 勞里·佩爾托寧
• 申請（專利權(quán)）人: ABB公司
• 主分類號: H03K17/56
• 分類號: H03K17/56
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;吳瓊

1.一種用于功率半導(dǎo)體開關(guān)(21)的監(jiān)測設(shè)備，所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(21)被配置成基于通過柵極驅(qū)動器單元(22)驅(qū)動的柵極電壓信號被控制為導(dǎo)通狀態(tài)或不導(dǎo)通狀態(tài)，其中，所述設(shè)備包括：

測量裝置(23)，所述測量裝置(23)用于基于所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(21)上的電壓生成飽和電壓信號；

輔助開關(guān)，所述輔助開關(guān)連接在攜載所述飽和電壓信號的飽和電壓信號線與驅(qū)動所述柵極電壓信號的所述柵極驅(qū)動器單元(22)的輸出之間，其中，所述輔助開關(guān)被配置成基于第二參考信號和所述柵極電壓信號之間的差被控制為導(dǎo)通狀態(tài)或不導(dǎo)通狀態(tài)，使得所述飽和電壓信號在所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(21)的不導(dǎo)通狀態(tài)期間變得響應(yīng)于所述柵極電壓信號的電平，以使用所述飽和電壓信號用于診斷所述柵極驅(qū)動器單元(22)的電源電壓；以及

反饋裝置(24)，所述反饋裝置(24)用于基于所述飽和電壓信號生成飽和反饋信號；

其中，所述第二參考信號是作為所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(21)的發(fā)射極電壓電位或源極電壓電位的第二參考電壓；

或者，其中，所述設(shè)備包括用于生成所述第二參考信號的參考電壓生成裝置(76)，其中，所述參考電壓生成裝置(76)被配置成在所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(21)的不導(dǎo)通狀態(tài)期間調(diào)制所述第二參考信號以調(diào)制所述反饋信號，其中，對所述反饋信號的調(diào)制的頻率和/或占空比響應(yīng)于供給所述柵極驅(qū)動器單元(22)的正電源電壓的電平和/或負(fù)電源電壓的電平。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測設(shè)備，其中，所述設(shè)備被配置成基于所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(21)的操作狀態(tài)控制所述飽和電壓信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的監(jiān)測設(shè)備，其中，所述飽和反饋信號是基于第一參考電壓信號與所述飽和電壓信號之間的差確定的。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測設(shè)備，其中，

所述第二參考電壓是所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(21)的發(fā)射極電壓電位或源極電壓電位；

從所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(21)的輔助發(fā)射極測量所述第二參考電壓。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的監(jiān)測設(shè)備，其中，

所述第二參考電壓是所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(21)的發(fā)射極電壓電位或源極電壓電位；

所述輔助開關(guān)為N溝道FET，

所述飽和電壓信號線通過電阻器連接至所述輔助開關(guān)的漏極端子，

所述柵極驅(qū)動器單元(22)的輸出連接至所述輔助開關(guān)的源極端子，以及

攜載所述第二參考電壓的第二參考電壓線通過電阻器連接至所述輔助開關(guān)的柵極端子。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的監(jiān)測設(shè)備，其中，

所述第二參考電壓是所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(21)的發(fā)射極電壓電位或源極電壓電位；

所述輔助開關(guān)為NPN型BJT，

所述飽和電壓信號線連接至所述輔助開關(guān)的集電極端子，

所述柵極驅(qū)動器單元的輸出通過電阻器連接至所述輔助開關(guān)的發(fā)射極端子，

攜載所述第二參考電壓的第二參考電壓線通過電阻器連接至所述輔助開關(guān)的基極端子。

7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4中任一項所述的監(jiān)測設(shè)備，其中，所述測量裝置包括：

至少一個二極管，所述至少一個二極管連接至所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(21)的集電極端子或漏極端子以用于生成所述飽和電壓信號，所述二極管阻止來自所述集電極端子或漏極端子的電流向所述飽和電壓信號流動。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)測設(shè)備，其中，所述反饋裝置(24)包括：

隔離器，所述隔離器被配置成基于所述飽和電壓信號與第一參考電壓信號之間的差產(chǎn)生所述飽和反饋信號。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的監(jiān)測設(shè)備，其中，所述隔離器為光耦合器，在所述光耦合器中兩個輸出端子之間的電阻響應(yīng)于兩個輸入端子之間的電壓差，其中輸入與輸出電流隔離，以及其中，所述輸入端子中的一個輸入端子通過電阻器連接至所述飽和電壓信號，另一個輸入端子連接至所述第一參考電壓信號，并且在所述隔離器的所述兩個輸出端子之間讀取所述飽和反饋信號。