[實用新型]一種用于功率半導(dǎo)體器件的保護電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202020979291.4
• 申請日: 2020-06-02
• 公開（公告）號: CN211908757U
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘭俊福
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門市福工動力技術(shù)有限公司
• 主分類號: H03K17/08
• 分類號: H03K17/08;H02H7/12
• 代理公司: 福州市博深專利事務(wù)所(普通合伙) 35214
• 代理人: 段惠存

本實用新型涉及電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于功率半導(dǎo)體器件的保護電路，包括高壓輸入端和控制模塊，所述控制模塊的輸出端與外設(shè)的功率半導(dǎo)體器件電連接以控制所述功率半導(dǎo)體器件的運行狀態(tài)，還包括相互電連接的過壓過流保護模塊、自鎖電路和解鎖電路，所述過壓過流保護模塊的輸入端與高壓輸入端電連接，所述過壓過流保護模塊的輸出端與控制模塊的輸入端電連接；通過設(shè)置過壓保護模塊和過流保護模塊，使得在高壓輸電出現(xiàn)過壓或過流現(xiàn)象時，可以及時啟動過壓保護狀態(tài)或過流保護狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于功率半導(dǎo)體器件的保護電路。

背景技術(shù)

功率半導(dǎo)體器件通常要求在嚴苛的應(yīng)用環(huán)境中使用，特別是在車載電源變換器中，然而車載電壓和電流不穩(wěn)定，會對功率器件造成沖擊，功率器件成本較高，其損壞將造成嚴重的經(jīng)濟損失，加上功率器件作為產(chǎn)品本身的關(guān)鍵器件，其損壞將嚴重影響產(chǎn)品的可靠性。由于這些原因，功率半導(dǎo)體器件的保護問題就顯得十分重要。對于功率半導(dǎo)體器件，其損壞的原因主要有過壓和過流兩個。器件過壓主要是輸入電壓過高時加上器件開關(guān)工作沖擊引起的，當器件兩端的電壓超過擊穿電壓時，任何顯著的電流都會引起很大的功耗，導(dǎo)致器件內(nèi)部極速升溫，超過結(jié)溫限制值就可能導(dǎo)致器件的永久損壞；器件過流是在外部負載短路或者負載過流引起的，短時的大電流就會結(jié)溫升的太快而導(dǎo)致器件永久損壞。

現(xiàn)有針對過壓保護的方案有幾種，硬件方面是給功率半導(dǎo)體并上RC電路，C電容用來把瞬間高壓給濾除掉，R是用來給C電容放電，主要缺點是RC的選型尤為重要且較難選型，既要濾除高壓尖峰，又不能影響器件開關(guān)效果；軟件方面是MCU通過快速中斷口獲取過壓信號，停止器件工作。針對過流保護方案，早期是在輸入回路上串接一個較為廉價的熔斷器，當負載異常短路時，可先燒斷熔斷器，切斷整個輸入回路，由于半導(dǎo)體器件的熱學時間常數(shù)很短，所以熔斷器選型必須是快熔型的，由于這種方案也是需要損壞器件，所以現(xiàn)行主要通過硬件和軟件同時保護，當采集到過流信號，硬件上控制開關(guān)暫停工作，軟件方面是MCU通過快速中斷口獲取過流信號，直接停止器件工作，等待主動復(fù)位。這種方案存在的缺點是在軟件響應(yīng)之前，硬件在根據(jù)檢測到的過流信號持續(xù)在重啟打嗝操作，針對個別脆弱的功率器件，在這軟件響應(yīng)時間內(nèi)依舊可能照成損壞。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是：提供一種用于功率半導(dǎo)體器件的保護電路，具有電源過流保護模塊和電源過壓保護模塊，解決當高壓電源放電時產(chǎn)生過流和過壓現(xiàn)象可能對功率半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的影響，避免功率半導(dǎo)體器件因此受到損害，給功率半導(dǎo)體器件提供了可靠有效的硬件保護。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為：

一種用于功率半導(dǎo)體器件的保護電路，包括高壓輸入端和控制模塊，所述控制模塊的輸出端與外設(shè)的功率半導(dǎo)體器件電連接以控制所述功率半導(dǎo)體器件的運行狀態(tài)，還包括相互電連接的過壓過流保護模塊、自鎖電路和解鎖電路，所述過壓過流保護模塊的輸入端與高壓輸入端電連接，所述過壓過流保護模塊的輸出端與控制模塊的輸入端電連接；

當過壓過流保護模塊進入保護狀態(tài)時，所述自鎖電路被觸發(fā)以使過壓過流保護模塊保持當前狀態(tài)，當解鎖電路接收到外部的復(fù)位信號時，解鎖電路被觸發(fā)以解除過壓過流保護模塊的自鎖功能。

本實用新型的有益效果在于：本實用新型提供的一種用于功率半導(dǎo)體器件的保護電路。1.設(shè)置過壓保護模塊和過流保護模塊，當電源電路出現(xiàn)過壓或過流現(xiàn)象時，過壓保護模塊和過流保護模塊會進入過壓保護狀態(tài)或過流保護狀態(tài)進入過壓保護狀態(tài)或過流保護狀態(tài)后不再向芯片U3和芯片U4輸出電源，從而無法向芯片U3和芯片U4提供使能，芯片U3和芯片U4停止控制功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)工作，保護功率半導(dǎo)體器件不受到高壓或高電流的擊穿，避免功率半導(dǎo)體器件受到損害。2.要想解除自鎖狀態(tài)，還需要外部的復(fù)位信號強制復(fù)位才能解除。大大提高了功率半導(dǎo)體器件保護電路的可靠性。3.此外過壓保護模塊和過流保護模塊上還設(shè)置有比較器，所以只需根據(jù)功率器件的參數(shù)不同調(diào)整過流和過壓的保護閾值就可以實現(xiàn)過壓保護和過流保護的，操作方式簡單，便捷。