[發(fā)明專利]一種功率器件驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810681951.8
• 申請(qǐng)日: 2018-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN108847835B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉斌;楊光;馬伯樂(lè);黃小華;杜野;王田軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市匯北川電子技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H03K17/081
• 分類號(hào): H03K17/081;H03K17/687
• 代理公司: 深圳鼎合誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44281
• 代理人: 彭家恩;彭愿潔

一種功率器件驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路及其控制方法，邏輯控制電路根據(jù)檢測(cè)電路的電壓/電流的檢測(cè)結(jié)果來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電路和增壓電路，從而通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路和增壓電路控制功率器件的通斷狀態(tài)，進(jìn)而控制功率器件的高效工作以及消除功率器件所接入線路的過(guò)壓/過(guò)流故障。第一方面，由于設(shè)置了驅(qū)動(dòng)電路和增壓電路來(lái)控制功率器件的導(dǎo)通和關(guān)斷過(guò)程，變換功率器件的控制電壓等級(jí)，即使得功率器件的故障耐受能力大大增強(qiáng)，同時(shí)又具備很高的導(dǎo)通工作效率；第二方面，由于設(shè)置了電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)子電路，利于準(zhǔn)確的對(duì)功率器件的故障狀態(tài)進(jìn)行判斷，盡可能地在短時(shí)間內(nèi)確認(rèn)故障，避免過(guò)壓/過(guò)流故障對(duì)器件的損壞作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種功率器件驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路及其控制方法。

背景技術(shù)

碳化硅(SiC)作為一種寬禁帶材料，具有高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高飽和電子漂移速率、高熱導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足現(xiàn)代功率器件在高壓、大功率、高頻、高溫工況下的應(yīng)用發(fā)展需求，已具備廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源、電動(dòng)汽車、新能源發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)等應(yīng)用領(lǐng)域的條件，主要包括碳化硅功率二極管、MOSFET、混合IGBT等功率器件。此外，在SiC功率器件的開發(fā)與應(yīng)用方面，與相同功率等級(jí)的Si功率器件相比，SiC功率器件導(dǎo)通電阻、開關(guān)損耗大幅降低，適用于更高的工作頻率，具備高溫穩(wěn)定的工作特性，因此，由SiC形成的功率器的應(yīng)用件有利于電路功率密度和整體效率的提升，具備替代硅材料半導(dǎo)體器件的潛質(zhì)。

目前，SiC功率器件多應(yīng)用于小功率的開關(guān)電源場(chǎng)合，但在大功率輸變電場(chǎng)合尚處于快速發(fā)展的初級(jí)階段，在輸變電線路發(fā)生電壓或電流的較大波動(dòng)時(shí)，會(huì)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制SiC功率器件的通斷動(dòng)作，現(xiàn)有的SiC功率器件的相關(guān)驅(qū)動(dòng)電路還存在一定的問(wèn)題。一方面，驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)能力不夠，不能夠進(jìn)一步地適應(yīng)SiC功率器件的優(yōu)勢(shì)能力；另一方面，驅(qū)動(dòng)電路的保護(hù)機(jī)制不完善，不利于增強(qiáng)SiC功率器件對(duì)較大電壓/電流波動(dòng)發(fā)生時(shí)的承受能力。此外，現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)電路還存在較長(zhǎng)的故障響應(yīng)時(shí)間，過(guò)長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間將可能超過(guò)SiC功率器件在短路狀況下的耐受時(shí)間，對(duì)器件本身造成損壞，還可能增加輸電線路的電力波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，使得不能在2us內(nèi)實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)和關(guān)斷的工作要求，從而不利于SiC功率器件的可靠應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有的功率器件驅(qū)動(dòng)電路中存在的問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N功率器件驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路以及控制方法。

根據(jù)第一方面，一種實(shí)施例中提供一種功率器件驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，包括：

功率器件，包括輸入端、輸出端和控制端，所述功率器件的輸入端和輸出端用于接入線路，所述功率器件的控制端用于控制輸入端和輸出端之間的通斷；

檢測(cè)電路，包括至少一路輸入端和至少一路輸出端，所述檢測(cè)電路的各路輸入端分別用于檢測(cè)所述功率器件接入線路的電壓和/或電流，所述檢測(cè)電路的各路輸出端分別用于輸出電壓和/或電流的檢測(cè)結(jié)果；

邏輯控制電路，包括至少一路輸入端和至少一路輸出端，所述邏輯控制電路的各路輸入端分別與所述檢測(cè)電路的各路輸出端連接，所述邏輯控制電路的各路輸出端分別用于輸出控制信號(hào)以控制所述功率器件的通斷；

驅(qū)動(dòng)電路，包括至少一路輸入端和輸出端，所述驅(qū)動(dòng)電路的各路輸入端分別用于接收所述邏輯控制電路的控制信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)電路用于根據(jù)接收到的控制信號(hào)從輸出端輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述功率器件的控制端；

增壓電路，包括輸入端和輸出端，所述增壓電路的輸入端用于接收所述邏輯控制電路的一路控制信號(hào)并生成增壓信號(hào)，所述增壓電路的輸出端用于輸出所述增壓信號(hào)以增大所述功率器件的控制端的電壓。

鉗位電路，包括輸入端和輸出端，所述鉗位電路的輸入端用于檢測(cè)所述功率器件接入線路的電壓，當(dāng)所述功率器件接入線路的電壓超過(guò)閾值時(shí)，所述鉗位電路的輸出端輸出鉗位信號(hào)至所述功率器件的控制端，以減緩所述功率器件的通斷速率。