防止臂短路的栅极驱动电路及方法技术

根据本发明专利技术的一实施例的防止臂短路的栅极驱动电路，包括：驱动控制部，输出栅极驱动信号；驱动信号传送部，放大所述栅极驱动信号，输出所述放大的栅极驱动信号；可变电阻部，利用内部电阻而变更所述放大的栅极驱动信号的时间常数，向半导体元件的栅极端输出变更所述时间常数的所述放大的栅极驱动信号；及电阻控制部，比较所述驱动控制部的第1去饱和端电压与预先设定的第1基准值，利用比较的结果而控制所述内部电阻，执行第1驱动电路保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及防止臂短路的栅极驱动电路及方法，更详细地说，监视驱动控制部的去饱和端电压，当存在发生臂短路的危险时控制可变电阻部的内部电阻而变更栅极驱动信号的时间常数，监视所述去饱和端电压，当发生臂短路时中止所述栅极驱动信号输出，防止半导体元件(IGBT)因臂短路而受损。
技术介绍
图1是适用根据传统技术的栅极驱动电路的逆变器栅极驱动板的概念图，图2是适用根据传统技术的栅极驱动电路的逆变器栅极驱动板的电路图，图3是适用根据传统技术的栅极驱动电路的逆变器栅极驱动板内驱动芯片的输入输出波形的图解，图4是适用根据传统技术的栅极驱动电路的逆变器栅极驱动板的框图。参照图1至图4，安装在混合动力汽车或电动汽车的逆变器栅极驱动板2，包括：微处理器10、驱动控制部(Drive IC)20、用于驱动电力半导体部件即半导体元件(IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)40的栅极驱动电路30及半导体元件(IGBT)40等构成要素。并且，所述逆变器栅极驱动板2安装了所述栅极驱动电路30发生臂短路(Arm Short)时立即停止所述半导体元件(IGBT)40的驱动的臂短路保护电路31及过温保护电路等。这里，所述逆变器栅极驱动板2，可以是变换混合动力汽车或电动汽车的动力即电能的形态的装置，所述半导体元件(IGBT)40可以是电力用大容量半导体元件。更详细地说，所述逆变器栅极驱动板2，为了提高耐久性，必须包括保护所述逆变器栅极驱动板2的保护电路。代表性的保护电路，包括：臂短路保护电路31，当半导体元件(IGBT)40的高压侧(High Side)与低压侧(Low Side)发生臂短路3或过电流时，检测所述半导体元件(IGBT)40的饱和
电压(Saturation Votage)而保护所述逆变器栅极驱动板2；及保护电路(Under Voltage Lock Out Protection circuit，欠压锁定电路保护)，当栅极电压等级降低到12V以下时运转。并且，还有一种保护电路是，在包括半导体元件(IGBT)40的所述逆变器栅极驱动板2内部粘贴温度感应元件(NTC Sensor)，监测所述温度感应元件(NTC电阻)而所述半导体元件(IGBT)40的温度为规定值以上时，所述微处理器10隔绝栅极驱动信号(PWM信号)。这里，所述臂短路3可意味着：当半导体元件(IGBT)40的集电极(C)端被施加的电压超过饱和电压时，所述半导体元件(IGBT)40受损(断开)的现象。参照图1至图4，为了防止所述半导体元件(IGBT)40的破损，安装在所述逆变器栅极驱动板2内的所述臂短路保护电路31的结构及运转如下。所述臂短路保护电路31，包括：电阻32，连接到所述驱动芯片20的去饱和端(DESAT pin)25；及去饱和二极管33，串联连接到所述电阻32，串联连接到所述半导体元件(IGBT)40的集电极端42。所述臂短路保护电路31的运转如下，所述电阻32的电压、所述去饱和二极管(Desat Diode)33的电压及所述半导体元件(IGBT)40的电压(Vce)合计值为规定值以上时，所述驱动控制部20向微处理器10传送故障(Fault)信号，接收到所述故障信号的所述微处理器10隔绝栅极驱动信号(PWM信号)。更详细地说，作为隔绝栅极驱动电路30中发生的臂短路或过电流3的方法，所述驱动控制部20利用所述去饱和端(Desat pin)25而监视所述电阻32的电压、所述去饱和二极管(Desat Diode)33的电压及所述半导体元件(IGBT)40的电压(Vce)的合计电压是否为规定值以上。之后，所述合计电压为规定值以上时，所述驱动控制部(Drive IC)20向所述微处理器10传送故障信号，接收到所述故障信号的所述微处理器10将重置信号重新传送到所述驱动控制部20而重置所述驱动控制部20，从而隔绝所述驱动控制部20向所述栅极驱动电路30的栅极端41传送的栅极驱动信号(PWM信号)。这里，所述臂短路判断电压可以是7V。重新说明的话，所述逆变器栅极驱动板2正常运转时，所述微处理器10向所述驱动控制部20传送栅极驱动信号(PWM信号)。之后，所述驱动控制部20通过所述栅极驱动电路30将变换的所述栅极驱动信号(PWM信号)
的驱动信号(PWM信号)传送到所述半导体元件(IGBT)40，则所述半导体元件(IGBT)40被驱动。但是，所述逆变器栅极驱动板2发生臂短路3时，所述驱动控制部20利用去饱和端25而感应所述电阻32的电压、所述去饱和二极管(Desat Diode)33的电压及所述半导体元件(IGBT)40的电压(Vce)的合计值为规定值以上。所述驱动控制部20感应到所述规定值以上的电压而向所述微处理器10传送故障信号。接收到所述故障信号的微处理器10为了中止发生臂短路的半导体元件40的运转，向所述驱动控制部20传送重置信号而重置所述驱动控制部20，从而隔绝所述驱动控制部20向所述栅极驱动电路30传送的栅极驱动信号(PWM信号)。参照图3，所述栅极驱动电路30正常运转时(50)，即，所述驱动控制部20的去饱和端25所感应的去饱和端电压4低于意味着臂短路的7V时，所述驱动控制部20通过电压输入端21、22而接收由所述微处理器10输入的栅极驱动信号，通过电压输出端26，正常输出栅极驱动信号(PWM信号)5。这时，所述驱动控制部20的故障信号输出端23及重置信号输入端24维持意味着正常的电压施加状态。所述栅极驱动电路30发生臂短路而被重置时(60)(70)，即，所述驱动控制部20的去饱和端25所感应的去饱和端电压4为意味着臂短路的7V以上时，经过规定的延迟时间之后，与所述微处理器10连接的故障信号输出端23的电压8被变更为意味着不正常(Fault)的0V。之后，再经过一定的延迟时间后，所述微处理器10将所述驱动控制部20的重置端电压9变更为意味着重置的0V，从而重置所述驱动控制部20。如所述，臂短路隔绝方法的优点在于，在所述栅极驱动电路30发生臂短路3时，能够快速隔绝所述栅极驱动信号(PWM信号)而保护逆变器栅极驱动板2。但是，所述臂短路隔绝方法，如半导体元件(IGBT)40发生臂短路的状况等异常状况下，仅执行隔绝所述半导体元件(IGBT)40的驱动而保护包括所述半导体元件40的逆变器栅极驱动板2的运转。即，若将所述臂短路隔绝方法适用到混合动力汽车或电动汽车内继续运转的逆变器栅极驱动板2上，则存在局限性。因此，需要能够快速感应如发生臂短路的状况等异常状况而脱离所述异常状况的栅极驱动电路及方法。
技术实现思路
(要解决的技术问题)本专利技术为解决所述问题点而提出，其目的在于，提供一种防止臂短路的栅极驱动电路及方法，提前感应栅极驱动电路发生臂短路的状况而变更栅极驱动信号的时间常数，从而预先防止根据所述栅极驱动信号而运转的半导体元件的受损。并且，本专利技术的另一目的在于，提供一种防止臂短路的栅极驱动电路及方法，通过感应栅极驱动电路发生臂短路的状况而中止栅极驱动信号的输出，从而防止根据所述栅极驱动信号运转的半导体元件的受损，重新运转所述栅极驱动电路。(解决问题的手段)为达成所述目的，根据本专利技术的防本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止臂短路的栅极驱动电路，其特征在于，包括：驱动控制部，输出栅极驱动信号；驱动信号传送部，放大所述栅极驱动信号，输出所述放大的栅极驱动信号；可变电阻部，利用内部电阻而变更所述放大的栅极驱动信号的时间常数，向半导体元件的栅极端输出变更所述时间常数的所述放大的栅极驱动信号；及电阻控制部，比较所述驱动控制部的第1去饱和端电压与预先设定的第1基准值，利用比较的结果而控制所述内部电阻，执行第1驱动电路保护。

【技术特征摘要】
2014.12.10 KR 10-2014-01775611.一种防止臂短路的栅极驱动电路，其特征在于，包括：驱动控制部，输出栅极驱动信号；驱动信号传送部，放大所述栅极驱动信号，输出所述放大的栅极驱动信号；可变电阻部，利用内部电阻而变更所述放大的栅极驱动信号的时间常数，向半导体元件的栅极端输出变更所述时间常数的所述放大的栅极驱动信号；及电阻控制部，比较所述驱动控制部的第1去饱和端电压与预先设定的第1基准值，利用比较的结果而控制所述内部电阻，执行第1驱动电路保护。2.根据权利要求1所述的防止臂短路的栅极驱动电路，其特征在于，所述驱动控制部在执行所述第1驱动电路保护后比较第2去饱和端电压与预先设定的第2基准值，利用比较结果而把隔绝所述栅极驱动信号的故障信号传送到微处理器，从而执行第2驱动电路保护。3.根据权利要求1所述的防止臂短路的栅极驱动电路，其特征在于，所述驱动信号传送部，包括：第1晶体管，放大向基础(Base)端输入的栅极驱动信号；及第2晶体管，放大向基础(Base)端输入的栅极驱动信号。4.根据权利要求3所述的防止臂短路的栅极驱动电路，其特征在于，所述第1晶体管的集电极端(Collector)被施加15V，所述第1晶体管的发射极(Emitter)端连接到所述可变电阻部，所述第2晶体管的集电极端(Collector)被施加-5V，所述第2晶体管的发射极(Emitter)端连接到所述可变电阻部。5.根据权利要求1所述的防止臂短路的栅极驱动电路，其特征在于，所述可变电阻部，包括：第1电阻部，第1电阻(R1)与第2电阻(R2)并联连接，所述第1电阻(R1)与第1开关元件(SW1)并联连接，所述第1开关元件(SW1)与所述第2电阻(R2)串联连接；及第2电阻部，第4电阻(R4)与第3电阻(R3)并联连接，所述第4电阻
\t(R4)与第2开关元件(SW2)并联连接，所述第2开关元件(SW2)与所述第3电阻(R3)串联连接。6.根据权利要求5所述的防止臂短路的栅极驱动电路，其特征在于，所述第1电阻(R1)的一端连接到第1晶体管的发射极(Emitter)端，所述第1电阻(R1)的另一端连接到所述第4电阻(R4)的一端及所述半导体元件的栅极(Gate)端，所述第4电阻(R4)的一端连接到所述第1电阻(R1)的另一端且所述第4电阻(R4)的另一端连接到第2晶体管的发射极(Emitter)端，所述第1开关元件(SW1)连接到所述电阻控制部的第1演算放大器的输出端，所述第2开关元件(SW2)连接到所述电阻控制部的第2演算放大器的输出端。7.根据权利要求1所述的防止臂短路的栅极驱动电路，其特征在于，所述电阻控制部，包括：第1演算放大器，输入端连接到所述驱动控制部的去饱和端及基准电压源且输出端连接到所述可变电阻部的第1开关元件(SW1)；及第2演算放大器，输入端连接到所述驱动控制部的去饱和端及所述基准电压源且输出端连接到所述可变电阻部的第2开关元件(SW2)。8.根据权利要求1所述的防止臂短路的栅极驱动电路，其特征在于，所述栅极驱动信号为脉冲宽度调制信号(PWM Signal：Pulse Width Modulation Signal)。9.根据权利要求1所述的防止臂短路的栅极驱动电路，其特征在于，所述半导体元件为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双双型晶体管)。10.根据权利要求2所述的防止臂短路的栅极驱动电路，其特征在于，所述第2去饱和端电压为，位于所述驱动控制部的去饱和端与所述半导体元件之间的电阻及二极管的电压、所述半导体元件的饱和电压之和。11.一种防止臂短路的栅极驱动方法，其特征在于，包括：驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔文圭，
申请(专利权)人：现代摩比斯株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR