一种高温驱动保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高温驱动保护装置，包括功率器件驱动模块和制冷模块；制冷模块有两块，分别设置在功率器件驱动模块的两侧面上；功率器件驱动模块，用于驱动并保证功率器件正常工作；制冷模块，用于对功率器件驱动模块散热。与现有技术相比，本发明专利技术提供的一种高温驱动保护装置，采用半导体制冷技术和硅基半导体集成电路技术相结合的方法设计，能够有效保障硅基半导体集成电路在高温环境下的正常工作，使高温碳化硅功率场效应管等功率器件得到良好的驱动和保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子保护领域，具体涉及一种高温驱动保护装置。
技术介绍
碳化硅半导体器件具有开关速度高、关断耐压高、温度耐受高的卓越特性，极其适合高温环境下的电力电子应用。随着制造工艺的快速发展，器件高压耐受能力、开关速度已经得到了飞跃式的提升，器件高温工作能力开始成为研究的焦点，相信高温器件也将迅速出现。现有碳化硅器件中，以场效应管最为适合高温环境下的应用，为了充分利用碳化硅功率场效应管的高温工作潜力，需要能够同样用于高温环境的驱动保护电路配合工作。然而，由于碳化硅集成电路技术尚未成熟，现今市场上并无碳化硅集成电路产品，仍需采用硅集成电路构建驱动保护电路。但是，由于硅的半导体特性决定了硅集成电路无法应用于高温环境中，当今市场上基于硅集成电路的驱动保护电路仅为85摄氏度，无法在高于85摄氏度的环境温度下驱动工作结温可高达250摄氏度的碳化硅功率场效应管。因此需要提供一种可以使用现有硅器件的高温碳化硅功率场效应管驱动保护装置，使高温碳化硅功率场效应管得到良好的驱动和保护。
技术实现思路
为了满足现有技术的需要，本专利技术提供了一种高温驱动保护装置。本专利技术的技术方案为：所述装置包括功率器件驱动模块和制冷模块；所述制冷模块有两块，分别设置在功率器件驱动模块的两侧面上；所述功率器件驱动模块，用于驱动并保证功率器件正常工作；所述制冷模块，用于对功率器件驱动模块散热。优选的，所述制冷模块与所述功率器件驱动模块的接触侧，以及制冷模块中与该接触侧对应的一侧上均设置有金属外壳，所述金属外壳用于导热；优选的，所述装置的侧面均设置有高温绝热硅胶，用于对装置进行密封；优选的，所述功率器件驱动模块固定在两个定位卡槽之间；优选的，所述制冷模块为高温半导体制冷模块；优选的，所述功率器件驱动模块为硅基集成模块；优选的，所述功率器件驱动模块，包括输入端口、输出端口，以及依次连接的信号调理电路、信号隔离电路和驱动电路；所述信号调理电路与输入端口连接，驱动电路的一条支路与输出端口连接，另一条支路通过保护电路与输出端口连接，所述保护电路与输出端口之间还连接有检测电路；所述检测电路采集功率器件的电流信号，将所述电流信号发送到保护电路；所述保护电路，判断所述电流信号是否超过功率器件的额定输出电流，若超过则向驱动电路发送功率器件闭锁信号，防止功率器件发生过电流损坏；优选的，所述功率器件驱动模块，还包括依次连接的温度监测电路、制冷模块控制电路和DCDC开关电源，所述DCDC开关电源与输入端口连接；所述温度监测电路，用于采集功率器件驱动模块内部的温度值，并将所述温度值发送到制冷模块控制电路；所述制冷模块控制电路，比较所述温度值和温度阈值，依据二者的温度差调整DCDC开关电源的电压输出值；所述DCDC开关电源，将其输出的电压信号发送到制冷模块，制冷模块依据所述电压信号实现热量逆向传递，将功率器件驱动模块的热量传递到所述装置的外部环境中；优选的，所述功率器件驱动模块，还包括与输入端口连接的DCDC隔离电源，所述DCDC隔离电源向驱动电路、保护电路、检测电路和DCDC开关电源供电。与最接近的现有技术相比，本专利技术的优异效果是：本专利技术提供的一种高温驱动保护装置，充分利用半导体制冷技术的特点，在高温环境中进行逆向热传递，提升整体驱动保护装置的散热效率，简化了装置结构，减小了装置体积，将半导体制冷模块与功率器件驱动模块相结合，极其适用于高温环境下碳化硅功率场效应管驱动保护装置的应用；本专利技术提供的一种高温驱动保护装置，充分利用功率器件驱动模块的特点，将半导体制冷模块的控制电路部分与功率器件驱动模块集成在同一电路板上，实时监测功率器件驱动模块的工作环境温度，并通过控制半导体制冷模块调整该工作环境的温度，极其适用于高温环境下碳化硅功率场效应管驱动保护装置的内壳环境温度控制。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1：本专利技术实施例中一种高温驱动保护装置原理图；图2：本专利技术实施例中一种高温驱动保护装置正视图；图3：本专利技术实施例中一种高温驱动保护装置俯视图；图4：本专利技术实施例中一种高温驱动保护装置侧视图；图5：本专利技术实施例中功率器件驱动模块电路图；其中，1：金属外壳；2：定位卡槽；3：金属外壳；4：输入端口；5：输出端口；6：电源供电线。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术提供的一种高温驱动保护装置，采用半导体制冷技术和硅基半导体集成电路技术相结合的方法设计，能够有效保障硅基半导体集成电路在高温环境下的正常工作，使高温碳化硅功率场效应管等功率器件得到良好的驱动和保护。一、本实施例中高温驱动保护装置的具体结构为：如图1所示，该装置包括功率器件驱动模块和制冷模块。其中，制冷模块有两块，分别设置在功率器件驱动模块的两侧面上，制冷模块与功率器件驱动模块的接触侧，以及制冷模块中与该接触侧对应的一侧上均设置有用于导热的金属外壳，如图1所示的金属外壳1和金属外壳3。如图2、3和4所示，所述装置的侧面均设置有高温绝热硅胶，用于对装置进行密封。功率器件驱动模块，固定在两个定位卡槽2之间，用于驱动并保证功率器件正常工作；制冷模块，用于对功率器件驱动模块散热。1、功率驱动器件模块如图5所示，功率驱动器件模块包括输入端口4、输出端口5、信号调理电路、信号隔离电路、驱动电路、温度监测电路、制冷模块控制电路、DCDC开关电源和DCDC隔离电源。具体连接关系为：(1)信号调理电路、信号隔离电路和驱动电路依次连接，其中：信号调理电路与输入端口4连接；驱动电路的一条支路与输出端口5连接，另一条支路通过保护电路与输出端口5连接，保护电路与输出端口5之间还连接有检测电路。检测电路采集功率器件的电流信号，将电流信号发送到保护电路；保护电路，判断电流信号是否超过功率器件的额定输出电流，若超过则向驱动电路发送功率器件闭锁信号，防止功率器件发生过电流损坏。(2)温度监测电路、制冷模块控制电路和DCDC开关电源依次连接，其中：DCDC开关电源与输入端口连接，DCDC隔离电源与输入端口连接。温度监测电路，用于采集功率器件驱动模块内部的温度值，并将温度值发送到制冷模块控制电路；本实施例中温度监测电路包括温度传感器，采集金属壳体1和金属壳体3组成壳体的内部温度。制冷模块控制电路，比较温度值和温度阈值，依据二者的温度差调整DCDC开关电源的电压输出值；本实施例中的温度阈值指的是保证功率器件驱动模块正常工作能够承受的最大温度值。DCDC开关电源，将其输出的电压信号发送到制冷模块，制冷模块依据电压信号实现热量逆向传递，将功率器件驱动模块的热量传递到装置的外部环境中。DCDC隔离电源向驱动电路、保护电路、检测电路和DCDC开关电源供电。本实施例中，功率器件驱动模块为硅基集成模块。2、制冷模块本实施例中，制冷模块为高温半导体制冷模块，高温半导体制冷模块充分利用半导体制冷技术的可逆向传热、可靠性高、控制简便、结构简单的特点，为无法高温工作的硅基集成电路即功率器件驱动模块提供合适的工作温度，使基于传统硅基集成电路技术的碳化硅功率场效应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温驱动保护装置，其特征在于，所述装置包括功率器件驱动模块和制冷模块；所述制冷模块有两块，分别设置在功率器件驱动模块的两侧面上；所述功率器件驱动模块，用于驱动并保证功率器件正常工作；所述制冷模块，用于对功率器件驱动模块散热。

【技术特征摘要】
1.一种高温驱动保护装置，其特征在于，所述装置包括功率器件驱动模块和制冷模块；所述制冷模块有两块，分别设置在功率器件驱动模块的两侧面上；所述功率器件驱动模块，用于驱动并保证功率器件正常工作；所述制冷模块，用于对功率器件驱动模块散热。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述制冷模块与所述功率器件驱动模块的接触侧，以及制冷模块中与该接触侧对应的一侧上均设置有金属外壳，所述金属外壳用于导热。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置的侧面均设置有高温绝热硅胶，用于对装置进行密封。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率器件驱动模块固定在两个定位卡槽之间。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述制冷模块为高温半导体制冷模块。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率器件驱动模块为硅基集成模块。7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率器件驱动模块，包括输入端口、输出端口，以及依次连接的信号调理电路、信号隔离电路和驱动电路；信号调理电路与所述输入端口连接，驱动电路的一条支路与所述输出端口连接，另一条支路通过保...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵波，周哲，任西周，刘海军，宋洁，彭傊，祁欢欢，牛萌，刘宗烨，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院，国网浙江省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11