SiCMOSFET变换器漏源电压检测的过流保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种SiCMOSFET变换器漏源电压检测的过流保护装置。包括：漏源电压检测单元、逻辑处理单元、脉冲封锁单元、SiCMOSFET、驱动单元和外部控制器6个单元。无传感器，大大降低检测成本；调节可变电阻的大小可改变过电流保护的阈值，使用灵活方便；通过稳压管抑制三极管射集电压尖峰，有效避免了过电流保护的误动作，安全可靠，检测速度快。

【技术实现步骤摘要】
SiCMOSFET变换器漏源电压检测的过流保护装置
本技术属于电力电子
，涉及一种SiCMOSFET变换器漏源电压检测的过流保护装置。
技术介绍
碳化硅电力电子器件因具有数万伏的耐高压特性、大于500℃耐高温特性、开关速度快和低损耗等独特优势，在未来新能源电力电子变换器中显示了巨大的应用潜力。SiCMOSFET变换器体积小，损耗低，功率密度高，是建设节约型社会、促进国民经济发展、践行创新驱动发展战略的重要支撑技术。SiCMOSFET过电流检测与保护是SiCMOSFET变换器安全运行的保证。过流检测作为过电流保护的核心应该被重点关注。目前，基于IGBT的过流检测方法已趋于成熟，例如电感检测、去饱和检测等，同时有人将基于IGBT的过流检测方式移植到SiCMOSFET中实现了过流检测的功能，但是仍存在诸多缺陷和不足。在2015年A.E.Awwad,S.Dieckerhoff.Liang等人发表的文章“Short-CircuitEvaluationandOvercurrentProtectionforSiCPowerMOSFETs.”(proceedindsofIEEE17thEuropeanConferenceonPowerElectronicsandApplications)中针对SiCMOSFET器件，公开了基于电感检测的过流保护电路。该电路在SiCMOSFET的源极串入一个感值为纳亨级的电感，并在该电感上并联RC电路，且将RC连接的中点作为检测电路的输出端。当出现过流故障时，检测电感上出现感应电压，进而检测电路的输出端电压与流经SiCMOSFET的漏极电流具有近似比例关系。然而这种将检测电感串入SiCMOSFET源极的方式相当于增加了源极的寄生电感，会使SiCMOSFET的栅源电压产生脉动且降低了开关速度。此外该检测电路的实质是RLC谐振，会使主电路产生振荡，影响主电路的性能。在2014年ZhiqiangWang,XiaojieShi,YangXue,LeonM.Tolbert,BenjaminJ.Blalock,FredWang等人发表的文章“DesignandPerformanceEvaluationofOvercurrentProtectionSchemesforSiliconCarbide(SiC)PowerMOSFETs.”(IEEETransactionsonIndustrialElectronics)中针对SiCMOSFET，公开了一种基于去饱和检测的过流保护电路。该检测电路主要由检测二极管、消隐电路、比较器等组成，通过检测二极管对SiCMOSFET的漏源电压进行检测，并通过由电容等组成的消隐电路产生消隐时间，防止过流保护误动作，同时通过比较器对二极管采集到的漏源电压与给定值进行比较，并输出过流信号。根据电路原理，该检测二极管必须具有高于母线电压的反向阻断电压，这意味着该二极管具有较大的正向压降，这将会对去饱和的检测精度带来不利影响，同时具有高阻断电压的二极管成本较高。此外，为了防止保护电路误触发而设置的消隐电路会增加保护电路的延迟时间。综上所述，适合SiCMOSFET变换器的高效、快速、低成本的SiCMOSFET过流保护装置的研究就很有必要。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种SiCMOSFET变换器漏源电压检测的过流保护装置，无电流传感器，降低了检测成本，同时解决了现有技术中存在的在SiCMOSFET关断时由于较大漏源电压而产生SiCMOSFET过电流保护误动作的问题。本技术所采用的技术方案是，SiCMOSFET变换器漏源电压检测的过流保护装置，包括：漏源电压检测单元，漏源电压检测单元依次连接逻辑处理单元、脉冲封锁单元和SiCMOSFET的栅极，漏源电压检测单元还同时与SiCMOSFET的漏极和源极连接，漏源电压检测单元还连接脉冲封锁单元，脉冲封锁单元还同时与驱动单元两端和SiCMOSFET的源极连接；逻辑处理单元还连接有外部控制器，当外部控制器检测到过流或者过压故障时，会将外围故障信号传输给逻辑处理单元，通过本技术方案实现对外部控制器的过流保护。SiCMOSFET变换器漏源电压检测的过流保护装置的特点还在于：漏源电压检测单元包括电阻Rd1，电阻Rd1同时连接电阻Rc和电阻Rd2，电阻Rd2还连接参考地；电阻Rc还连接三极管Q的发射极，三极管Q的集电极连接参考地，三极管Q的基极同时与稳压管Dz的阴极和电阻R3连接，电阻R3还同时与电阻R1的一端、电阻R2的一端连接，电阻R1另一端还与脉冲封锁单元连接；电阻R2另一端同时与脉冲封锁单元和SiCMOSFET连接；稳压管Dz的阳极与参考地相连；电阻Rc还与比较器U1C的正输入端连接，比较器U1C的负输入端同时与电阻R4和可变电阻R5连接，电阻R4还与电源连接，可变电阻R5还与参考地相连接；比较器U1C的输出端O1同时连接电阻R6和逻辑处理单元，电阻R6还与发光二极管D1的阳极连接，发光二极管D1的阴极与参考地连接；电阻Rd1还与SiCMOSFET连接。逻辑处理单元包括或非门U1N，或非门U1N的第一输入端与比较器的输出端O1连接，或非门U1N的第二输入端与电阻R7的一端相连，电阻R7另一端与发光二极管D2的阳极相连，发光二极管D2的阴极与参考地相连；或非门U1N的第二输入端还与外部控制器相连；所述或非门U1N的输出端与与非门U2N的第一输入端相连，与非门U2N的第二输入端与与非门U3N的输出端相连，与非门U2N的输出端O2同时与脉冲封锁单元和与非门U3N的第一输入端连接，与非门U3N的第二输入端依次连接开关S和电源。脉冲封锁单元包括电阻Rg，电阻Rg一端与与非门U2N的输出端O2相连，另一端连接mos管M的栅极，mos管M的漏极同时与SiCMOSFET、电阻R1和驱动单元的输出端相连，mos管M的源极同时与SiCMOSFET、电阻R2和驱动单元的接地端相连。SiCMOSFET的源极同时连接电阻R2、mos管M的源极和参考地，SiCMOSFET的栅极连接mos管M的漏极，SiCMOSFET的漏极与电阻Rd1连接。三极管Q为PNP型。mos管M为N沟道型。本技术的有益效果是，拟根据SiCMOSFET特性，提供一种SiCMOSFET变换器漏源电压检测的过流保护装置。无电流传感器，通过电阻分压获取用来反映SiCMOSFET过电流的漏源电压，使检测成本低；通过三极管的射集电压选择检测SiCMOSFET仅在通态时的漏源电压，并通过稳压管抑制三极管射集电压尖峰，有效避免了过流保护电路的误动作；调节可变电阻改变保护阈值，方便不同型号SiCMOSFET保护阈值的设计，过流阈值设置灵活方便；提高SiCMOSFET变换器过流保护的可靠性。附图说明图1是本技术的过流检测驱动装置的单元构成图；图2是本技术的电路原理图；图3是本技术测试电路；图4是SiCMOSFET的输出特性曲线图；图5是本技术在工况一下的PSPICE仿真波形图；图6是本技术在工况二下的PSPICE仿真波形图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。本技术SiCMOSFET变换器漏源电压检测的过流保护装置，如图1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.SiCMOSFET变换器漏源电压检测的过流保护装置，其特征在于，包括：漏源电压检测单元(1)，所述漏源电压检测单元(1)依次连接逻辑处理单元(2)、脉冲封锁单元(3)和SiCMOSFET(4)的栅极，所述漏源电压检测单元(1)还同时与SiCMOSFET(4)的漏极和源极连接，所述漏源电压检测单元(1)还连接脉冲封锁单元(3)，所述脉冲封锁单元(3)还同时与驱动单元(5)两端和SiCMOSFET(4)的源极连接，所述逻辑处理单元(2)还连接有外部控制器。

【技术特征摘要】
1.SiCMOSFET变换器漏源电压检测的过流保护装置，其特征在于，包括：漏源电压检测单元(1)，所述漏源电压检测单元(1)依次连接逻辑处理单元(2)、脉冲封锁单元(3)和SiCMOSFET(4)的栅极，所述漏源电压检测单元(1)还同时与SiCMOSFET(4)的漏极和源极连接，所述漏源电压检测单元(1)还连接脉冲封锁单元(3)，所述脉冲封锁单元(3)还同时与驱动单元(5)两端和SiCMOSFET(4)的源极连接，所述逻辑处理单元(2)还连接有外部控制器。2.根据权利要求1所述的SiCMOSFET变换器漏源电压检测的过流保护装置，其特征在于，所述漏源电压检测单元(1)包括电阻Rd1，所述电阻Rd1同时连接电阻Rc和电阻Rd2，电阻Rd2还连接参考地；所述电阻Rc还连接三极管Q的发射极，所述三极管Q的集电极连接参考地，所述三极管Q的基极同时与稳压管Dz的阴极和电阻R3连接，电阻R3还同时与电阻R1的一端、电阻R2的一端连接，所述电阻R1另一端还与脉冲封锁单元(3)连接；所述电阻R2另一端同时与脉冲封锁单元(3)和SiCMOSFET(4)连接；所述稳压管Dz的阳极与参考地相连；所述电阻Rc还与比较器U1C的正输入端连接，比较器U1C的负输入端同时与电阻R4和可变电阻R5连接，电阻R4还与电源连接，可变电阻R5还与参考地相连接；所述比较器U1C的输出端O1同时连接电阻R6和逻辑处理单元(2)，电阻R6还与发光二极管D1的阳极连接，发光二极管D1的阴极与参考地连接；所述电阻Rd1还与SiCMOSFET(4)连接。3.根据权利要求2所述的SiCMOSFET变换器漏源电压检测的...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍文俊，蔡雨希，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61