[發明專利]一種適用于寬禁帶功率器件的過流保護裝置

有效

• 申請號: 202010324857.4
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111490528B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 溫傳新;俞拙非;駱健;朱金大;余國軍;董長城
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號: H02H7/20
• 分類號: H02H7/20;H02H9/04;G01R31/52;G01R31/56;G01R31/26;G01R19/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 耿英

1.一種適用于寬禁帶功率器件的過流保護裝置，其特征是，包括PLD數字控制模塊、DAC模塊、發射極電流信息采集模塊、電流信息解耦模塊、電壓比較邏輯電路和柵極電壓控制電路；

發射極電流信息采集模塊采集電流信號，再將電流信號轉化為電壓信號；

電流信息解耦模塊將從發射極電流信息采集模塊獲取的電壓信號進行解耦，獲得與發射極的電流上升率成正比的電壓量發送至電壓比較邏輯電路、與電流下降率成正比的電壓量發送至柵極電壓控制電路；

DAC模塊將PLD數字控制模塊輸出的數字控制信號轉化為對應的模擬量，為電壓比較邏輯電路和柵極電壓控制電路提供參考電壓；

電壓比較邏輯電路將電流信息解耦模塊獲取的電壓信號、與電流上升率成正比的電壓量和DAC模塊輸出的過流比較參考電壓、電流上升率比較參考電壓分別對應進行對比，并將比較結果輸出給PLD數字控制模塊；

PLD數字控制模塊根據獲得的比較結果實時判斷功率器件工作狀態，并將控制信號發送至DAC模塊；

柵極電壓控制電路根據DAC模塊輸出給定的電流變化率參考電壓、與電流下降率成正比的電壓量比較后的輸出信號控制功率器件的柵極。

2.根據權利要求1所述的一種適用于寬禁帶功率器件的過流保護裝置，其特征是，發射極電流信息采集模塊輸出的電壓包括與發射極電流的幅值成正比的電壓U_R和與發射極電流的幅值和電流的變化率相關的電壓U_LR。

3.根據權利要求1所述的一種適用于寬禁帶功率器件的過流保護裝置，其特征是，發射極電流信息采集模塊包括串聯在功率器件發射極上的電感L和電阻R；

發射極電流信息采集模塊輸出的電壓信號包括電阻R兩端的與發射極電流的幅值成正比的電壓U_R、電阻R和電感L兩端的與發射極電流的幅值和電流的變化率相關的電壓U_LR。

4.根據權利要求2或3所述的一種適用于寬禁帶功率器件的過流保護裝置，其特征是，電流信息解耦模塊中包括第一比較器和第二比較器；

電壓U_LR與電壓U_R經第一比較器比較相減之后輸出獲得與電流上升率成正比的電壓量發送至電壓比較邏輯電路；

電壓U_R與電壓U_LR經第二比較器比較相減之后輸出獲得與電流下降率成正比的電壓量發送至柵極電壓控制電路。

5.根據權利要求1所述的一種適用于寬禁帶功率器件的過流保護裝置，其特征是，柵極電壓控制電路包括第三比較器和三極管；

電流下降率成正比的電壓量輸入第三比較器的正相輸入端，DAC模塊輸出給定的電流變化率參考電壓輸入第三比較器的反相輸入端，第三比較器輸出端與三極管基極連接，三極管的發射極連接控制功率器件的柵極。

6.根據權利要求1所述的一種適用于寬禁帶功率器件的過流保護裝置，其特征是，通過PLD數字控制模塊輸出的信號頻率改變DAC模塊提供的參考電壓的幅值。

7.根據權利要求1所述的一種適用于寬禁帶功率器件的過流保護裝置，其特征是，通過PLD數字控制模塊輸出的信號占空比改變DAC模塊提供的參考電壓的幅值。

8.根據權利要求1所述的一種適用于寬禁帶功率器件的過流保護裝置，其特征是，還包括對PLD數字控制模塊輸入與輸出信號進行傳輸隔離的隔離信號單元。

9.一種適用于寬禁帶功率器件的過流保護裝置，其特征是，包括PLD數字控制模塊和由PLD數字控制模塊控制的兩路功率器件控制電路；每路功率器件控制電路對應連接控制一個功率器件；

每路功率器件控制電路包括DAC模塊、發射極電流信息采集模塊、電流信息解耦模塊、電壓比較邏輯電路和柵極電壓控制電路；

發射極電流信息采集模塊采集電流信號，再將電流信號轉化為電壓信號；

電流信息解耦模塊將從發射極電流信息采集模塊獲取的電壓信號進行解耦，獲得與發射極的電流上升率成正比的電壓量發送至電壓比較邏輯電路、與電流下降率成正比的電壓量發送至柵極電壓控制電路；

DAC模塊將PLD數字控制模塊輸出的數字控制信號轉化為對應的模擬量，為電壓比較邏輯電路和柵極電壓控制電路提供參考電壓；

電壓比較邏輯電路將電流信息解耦模塊獲取的電壓信號、與電流上升率成正比的電壓量和DAC模塊輸出的過流比較參考電壓、電流上升率比較參考電壓分別對應進行對比，并將比較結果輸出給PLD數字控制模塊；

PLD數字控制模塊根據每路獲得的比較結果實時判斷該路功率器件工作狀態，并將各控制信號對應發送至各路中的DAC模塊；

柵極電壓控制電路根據DAC模塊輸出給定的電流變化率參考電壓、與電流下降率成正比的電壓量比較后的輸出信號控制該路中的功率器件的柵極。