用于半导体开关器件的保护电路和栅极驱动电路制造技术

本发明专利技术提供了用于半导体开关器件的保护电路和栅极驱动电路。所述用于半导体开关器件的保护电路包括：过电流确定单元，根据栅极信号运行以便确定流过控制负载电流的半导体开关器件的负载电流是否为过电流，负载开路确定单元，基于来自检测负载电流的电流检测单元的检测值确定负载是否为开路，以及错误检测单元，当确定过电流流动和负载为开路时而同时栅极信号处于半导体开关器件的导通电平时，产生故障信号。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2012年10月26日提交到韩国专利局的韩国专利申请第10-2012-0119889号的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本专利技术涉及半导体功率开关电路中的用于半导体开关器件的保护电路和栅极驱动电路，在半导体开关器件的驱动期间，能够执行过电流保护功能和负载开路感测功能（load open sensing function）。
技术介绍
通常，半导体功率开关电路可包括向诸如电机的负载提供驱动信号的多个半导体开关器件。在这种情况中，半导体开关可由高侧开关器件和低侧开关器件构成。所述开关器件可由IGBT或MOSFET构成。需要栅极驱动电路来驱动半导体功率开关电路，并且栅极驱动电路接收输入信号以产生具有能够运行开关器件的电平的栅极信号。然而，由于比额定电流高的过电流可在开关器件中流动，因此半导体功率开关电路需要过电流保护功能，以保护器件免于受到由于过电流而导致的损害。此外，当负载开路时，检测信号处于低状态，从而使得半导体功率开关电路可能错误地运行而持续驱动开关器件。因此，为了防止这一点，半导体功率开关电路需要负载开路检测功能。以下相关技术文件涉及一种用于检测负载电路的断开和/或过载电流的装置，并且披露了一种执行过电流保护功能的技术，但是没有披露一种在半导体开关器件的驱动过程中同时执行过电流保护功能和负载开路检测功能的技术。[相关技术文件]r>韩国专利公开第10-2009-21071号
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供了用于半导体开关器件的保护电路和栅极驱动电路，能够在半导体开关器件的驱动期间执行过电流保护功能和负载开路检测功能。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于半导体开关器件的保护电路，包括：过电流确定单元，根据栅极信号运行以确定流过控制负载电流的半导体开关器件的负载电流是否为过电流；负载开路确定单元，基于来自检测负载电流的电流检测单元的检测值来确定负载是否为开路；以及错误检测单元，当确定有过电流流动并且负载开路而同时栅极信号处于半导体开关器件的导通电平时，产生故障信号。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于半导体开关器件的栅极驱动电路，包括：栅极信号发生单元，向半导体开关器件提供栅极信号以用来控制电流；过电流确定单元，确定流过半导体开关器件的负载电流是否为过电流；负载开路确定单元，基于来自检测负载电流的电流检测单元的检测值来确定负载是否为开路；错误检测单元，当确定过电流流动并且负载开路而同时栅极信号处于半导体开关器件的导通电平时，产生故障信号；以及保护控制单元，根据故障信号停止栅极驱动单元的运行。所述过电流确定单元可将来自过电流检测单元的检测值与预设过电流参考值进行对比，以在检测值等于或大于过电流参考值时确定存在过电流。所述过电流确定单元可包括第一比较器，具有从过电流检测单元接收检测值的非反相输入端、接收预设过电流参考值的反相输入端以及将检测值与过电流参考值进行比较以根据比较结果提供过电流确定信号的输出端。所述负载开路确定单元可将来自电流检测单元的检测值与预设负载开路参考值进行比较以在检测值等于或小于负载开路参考值时确定负载为开路。所述负载开路确定单元可包括第二比较器，具有从电流检测单元接收检测值的反相输入端、接收预设负载开路参考值的非反相输入端以及将检测值与负载开路参考值进行比较以根据比较结果提供负载开路确定信号的输出端。用于半导体开关器件的所述保护电路或栅极驱动电路可进一步包括电平转换器，对栅极信号进行电平转换并且向错误检测单元提供电平转换的栅极信号。用于半导体开关器件的保护电路或栅极驱动电路进一步包括：第一滤波器单元，设置在电平转换器与错误检测单元之间以去除包含在来自电平转换器的信号中的噪声；第二滤波器单元，设置在过电流确定单元与错误检测单元之间以去除包含在来自过电流确定单元的信号中的噪声；以及第三滤波器，设置在负载开路确定单元与错误检测单元之间以去除来自负载开路电流确定单元的信号中的噪声。所述错误检测单元可包括：第一逻辑门，对来自第一滤波器单元的信号和来自第二滤波器单元的信号执行“与”运算；第二逻辑门，对来自第一滤波器单元的信号和来自第三滤波器单元的信号执行“与”运算；以及第三逻辑门，对来自第一逻辑门的输出信号和来自第二逻辑门的输出信号执行“或”运算。所述错误检测单元可包括：反相器，对来自第一滤波器单元的信号进行反相；第一开关，设置在第二滤波器的输出端与地之间，根据来自反相器的输出信号运行；第二开关，设置在第三滤波器单元的输出端与地之间，根据来自反相器的输出信号运行；以及逻辑门，对来自第二滤波器单元的输出端的信号和来自第三滤波器的输出端的信号执行“或”运算。附图说明从以下结合附图的详细描述，可更清晰地理解本专利技术的上述和其他方面、特性以及其他优点，其中：图1为根据本专利技术实施方式的用于半导体开关器件的栅极驱动电路的框图；图2为根据本专利技术实施方式的用于半导体开关器件的栅极驱动电路的详细框图；图3为根据本专利技术实施方式的电平转换器（level shifter）和第一、第二以及第三滤波器单元的框图；图4为示出根据本专利技术实施方式的错误检测单元（error detection unit）的第一实施例的框图；图5为示出根据本专利技术实施方式的错误检测单元的第二实施例的框图；以及图6为根据本专利技术实施方式的主信号的时序图。具体实施方式在下文中，将参考附图详细描述本专利技术的实施方式。然而，本专利技术可多种不同的形式来实施，且不应被解释为受到本文所述的实施方式的限制。而是，提供了这些实施方式，从而使得本披露透彻和完整，并且将向那些本领域的技术人员充分传达本专利技术的范围。图1为根据本专利技术实施方式的用于半导体开关器件的栅极驱动电路的框图，并且图2为根据本专利技术实施方式的用于半导体开关器件的栅极驱动电路的详细框图。参考图1和图2，根据本专利技术实施方式的用于半导体开关器件的保护电路包括过电流确定单元200、负载开路确定单元300、错误检测单元400，以及保护控制单元500，从而保护半导体开关器件50，以用来控制连接在电源端Vdd与地之间的负载10中流动的负载电流Idr。此外，根据本专利技术实施方式的用于半导体开关器件的栅极驱动电路可包括栅极信号发生单元100、过电流确定单元200本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体开关器件的保护电路，包括：过电流确定单元，根据栅极信号运行以确定流过控制负载电流的半导体开关器件的所述负载电流是否为过电流；负载开路确定单元，基于来自检测所述负载电流的电流检测单元的检测值确定负载是否为开路；以及错误检测单元，当确定所述过电流流动和所述负载为开路而同时所述栅极信号处于所述半导体开关器件的导通电平时，产生故障信号。

【技术特征摘要】
2012.10.26 KR 10-2012-01198891.一种用于半导体开关器件的保护电路，包括：
过电流确定单元，根据栅极信号运行以确定流过控制负载电流
的半导体开关器件的所述负载电流是否为过电流；
负载开路确定单元，基于来自检测所述负载电流的电流检测单
元的检测值确定负载是否为开路；以及
错误检测单元，当确定所述过电流流动和所述负载为开路而同
时所述栅极信号处于所述半导体开关器件的导通电平时，产生故障
信号。
2.根据权利要求1所述的用于半导体开关器件的保护电路，其中，所
述过电流确定单元将来自所述电流检测单元的所述检测值与预设过
电流参考值进行比较，以在所述检测值等于或大于所述过电流参考
值时确定存在所述过电流。
3.根据权利要求1所述的用于半导体开关器件的保护电路，其中，所
述过电流确定单元包括第一比较器，所述第一比较器具有从所述电
流检测单元接收所述检测值的非反相输入端、接收所述预设过电流
参考值的反相输入端以及将所述检测值与所述过电流参考值进行比
较以根据比较结果提供过电流确定信号的输出端。
4.根据权利要求1所述的用于半导体开关器件的保护电路，其中，所
述负载开路确定单元将来自所述电流检测单元的所述检测值与预设
负载开路参考值进行比较，以在所述检测值等于或小于所述负载开
路参考值时确定所述负载为开路。
5.根据权利要求1所述的用于半导体开关器件的保护电路，其中，所
述负载开路确定单元包括第二比较器，所述第二比较器具有从所述
电流检测单元接收所述检测值的反相输入端、接收预设负载开路参
考值的非反相输入端以及将所述检测值与所述负载开路参考值进行
比较，以根据比较结果提供负载开路确定信号的输出端。
6.根据权利要求1所述的用于半导体开关器件的保护电路，进一步包
括电平转换器，对所述栅极信号的电平进行转换，并且向所述错误
检测单元提供电平转换的栅极信号。
7.根据权利要求6所述的用于半导体开关器件的保护电路，进一步包
括：
第一滤波器单元，设置在所述电平转换器与所述错误检测单元
之间，以去除包含在来自所述电平转换器的信号中的噪声；
第二滤波器单元，设置在所述过电流确定单元与所述错误检测
单元之间，以去除包含在来自所述过电流确定单元的信号中的噪声；
以及
第三滤波器单元，设置在所述负载开路确定单元与所述错误检
测单元之间，以去除包含在来自所述负载开路电流确定单元的信号
中的噪声。
8.根据权利要求7所述的用于半导体开关器件的保护电路，其中，所
述错误检测单元包括：
第一逻辑门，对来自所述第一滤波器单元的信号和来自所述第
二滤波器单元的信号执行“与”运算；
第二逻辑门，对来自所述第一滤波器单元的信号和来自所述第
三滤波器单元的信号执行“与”运算；以及
第三逻辑门，对来自所述第一逻辑门的输出信号和来自所述第
二逻辑门的输出信号执行“或”运算。
9.根据权利要求7所述的用于半导体开关器件的保护电路，其中，所
述错误检测单元包括：
反相器，对来自所述第一滤波器单元的信号进行反相；
第一开关，设置在所述第二滤波器单元的输出端与地之间，以
根据来自所述反相器的所述输出信号而运行；
第二开关，设置在所述第三滤波器单元的输出端与地之间，以
根据来自所述反相器的所述输出信号而运行；以及
逻辑门，对来自所述第二滤波器单元的所述输出端的信号和来
自所述第三滤波器单元的所述输出端的信号执行“或”运算。
10.一种用于半导体开关器...

【专利技术属性】
技术研发人员：方诚晚，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR