[實用新型]一種用于功率半導體器件的保護電路

有效

• 申請號: 202020979291.4
• 申請日: 2020-06-02
• 公開（公告）號: CN211908757U
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 蘭俊福
• 申請（專利權）人: 廈門市福工動力技術有限公司
• 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所(普通合伙) 35214
• 代理人: 段惠存

本實用新型涉及電路設計技術領域，尤其涉及一種用于功率半導體器件的保護電路，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的功率半導體器件電連接以控制所述功率半導體器件的運行狀態，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；通過設置過壓保護模塊和過流保護模塊，使得在高壓輸電出現過壓或過流現象時，可以及時啟動過壓保護狀態或過流保護狀態。

技術領域

本實用新型涉及電路設計技術領域，尤其涉及一種用于功率半導體器件的保護電路。

背景技術

功率半導體器件通常要求在嚴苛的應用環境中使用，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濟損失，加上功率器件作為產品本身的關鍵器件，其損壞將嚴重影響產品的可靠性。由于這些原因，功率半導體器件的保護問題就顯得十分重要。對于功率半導體器件，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，導致器件內部極速升溫，超過結溫限制值就可能導致器件的永久損壞；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溫升的太快而導致器件永久損壞。

現有針對過壓保護的方案有幾種，硬件方面是給功率半導體并上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，由于半導體器件的熱學時間常數很短，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，等待主動復位。這種方案存在的缺點是在軟件響應之前，硬件在根據檢測到的過流信號持續在重啟打嗝操作，針對個別脆弱的功率器件，在這軟件響應時間內依舊可能照成損壞。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種用于功率半導體器件的保護電路，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生過流和過壓現象可能對功率半導體器件產生的影響，避免功率半導體器件因此受到損害，給功率半導體器件提供了可靠有效的硬件保護。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：

一種用于功率半導體器件的保護電路，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的功率半導體器件電連接以控制所述功率半導體器件的運行狀態，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時，所述自鎖電路被觸發以使過壓過流保護模塊保持當前狀態，當解鎖電路接收到外部的復位信號時，解鎖電路被觸發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體器件的保護電路。1.設置過壓保護模塊和過流保護模塊，當電源電路出現過壓或過流現象時，過壓保護模塊和過流保護模塊會進入過壓保護狀態或過流保護狀態進入過壓保護狀態或過流保護狀態后不再向芯片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停止控制功率半導體器件的開關工作，保護功率半導體器件不受到高壓或高電流的擊穿，避免功率半導體器件受到損害。2.要想解除自鎖狀態，還需要外部的復位信號強制復位才能解除。大大提高了功率半導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置有比較器，所以只需根據功率器件的參數不同調整過流和過壓的保護閾值就可以實現過壓保護和過流保護的，操作方式簡單，便捷。