一种基于半导体模块驱动的电流保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种基于半导体模块驱动的电流保护装置，该电流保护装置包括：磁感应线圈、信号调理电路、逻辑电路和半导体模块驱动电路；磁感应线圈感应半导体功率半桥模块的电流变化率信号，并输出感应电压信号至信号调理电路；信号调理电路判断半导体功率半桥模块是否存在故障，当存在故障时，输出故障信号至逻辑电路；逻辑电路对故障信号进行数字滤波，当故障信号的持续时间大于预设时间阈值时，输出关断信号至半导体模块驱动电路；半导体模块驱动电路驱动半导体功率半桥模块的开关管关断。本发明专利技术实施例提供的电流保护装置能够避免在极端温度环境下造成误保护或保护失效，且不会增加故障检测延迟。

【技术实现步骤摘要】
一种基于半导体模块驱动的电流保护装置
本专利技术涉及电流保护领域，具体涉及一种基于半导体模块驱动的电流保护装置。
技术介绍
电流保护技术是半导体模块驱动中重要的组成部分，对于电力电子设备的安全可靠运行具有重要的意义。驱动级别的电流保护技术主要有短路保护和di/dt保护。短路保护主要是在短路情况下开关管电流剧增时对于开关管的快速保护，关断开关管以保证开关管不被热击穿以及保护主电路的其他部分不受大电流的影响，di/dt保护主要是在电流变化率较大时对开关管关断，预防电流过大，对开关管造成损伤。无论是短路保护还是di/dt保护都需要检测电路能够快速检测到故障，得到故障信号之后再通过逻辑处理部分将驱动脉冲封锁。因此检测电路非常关键，能否检测到故障状态的准确性和快速性涉及到保护电路的可靠性，同样关系到电力电子设备的安全可靠运行。现有的电流保护主要采用漏源极电压检测方案，利用SiCMOSFET(碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管)恒阻特性(或IGBT模块的饱和特性)，漏源极电压和漏源极电流的关系接近线性，通过检测漏源极电压即可反映出通过漏源极的电流，当漏源极电流增大时，漏源极电压也会相应的升高(对于IGBT模块而已，当电流增大时模块趋于饱和，电压趋于饱和压降)，但是由于开关管的漏源极电压受温度的影响较大，所以该方式受温度的影响较大，在极端温度环境下会造成误保护或保护失效。由于开关管开关过程的影响，该方式还必须设置盲区时间去避免在开关管开通时误保护，但是设置盲区时间就会使得检测到故障状态的时间推迟，减弱电流保护方案的快速性，另外这种方式在实际工程应用时由于阈值设定比较低，容易受到干扰。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提出了一种基于半导体模块驱动的电流保护装置，用以解决现有的电流保护方案受温度影响较大、易受干扰且需要设置盲区的问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于半导体模块驱动的电流保护装置，所述电流保护装置包括：磁感应线圈、信号调理电路、逻辑电路和半导体模块驱动电路；所述磁感应线圈感应半导体功率半桥模块的电流变化率信号，并输出感应电压信号至所述信号调理电路；所述信号调理电路判断所述半导体功率半桥模块是否存在故障，当存在故障时，输出故障信号至所述逻辑电路；所述逻辑电路对所述故障信号进行数字滤波，当所述故障信号的持续时间大于预设时间阈值时，输出关断信号至所述半导体模块驱动电路；所述半导体模块驱动电路驱动所述半导体功率半桥模块的开关管关断。结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述磁感应线圈的数量为两个，分别设置于所述半导体功率半桥模块中上管的漏极线路和所述下管的源极线路。结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，各所述磁感应线圈后级均连接有第一信号调理电路、第二信号调理电路、逻辑电路和半导体模块驱动电路。结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述第一信号调理电路包括：积分电路和第一比较器电路；所述积分电路对所述感应电压信号进行积分，得到积分后的电压信号，并将所述积分后的电压信号输出至所述第一比较器电路；所述第一比较器电路将所述积分后的电压信号的电压值与第一预设阈值进行比较，当所述积分后的电压信号大于所述第一预设阈值时，输出所述故障信号至所述逻辑电路。结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述积分电路包括：第一电阻、第二电阻、运算放大器、第一电容和复位开关，所述第一比较器电路包括：第一比较器；所述磁感应线圈的一端通过第一电阻连接所述运算放大器的反向输入端，另一端接地；所述第二电阻的一端连接所述运算放大器的正向输入端，另一端接地；所述第一电容和复位开关均并联于所述运算放大器的反向输入端和所述运算放大器的输出端；所述运算放大器的输出端连接所述第一比较器的同向输入端；所述第一比较器的输出端连接所述逻辑电路的输入端。结合第一方面第二实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述第二信号调理电路包括：第二比较器电路；所述第二比较器电路将所述感应电压信号的电压值与第二预设阈值进行比较，当所述感应电压信号的电压值大于所述第二预设阈值时，输出所述故障信号至所述逻辑电路。结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述第二比较器电路包括：第二比较器；所述磁感应线圈的一端连接所述第二比较器的同向输入端，另一端接地；所述第二比较器的输出端连接所述逻辑电路的输入端。结合第一方面或第一方面第一实施方式至第一方面第六实施方式中任一实施方式，在第一方面第七实施方式中，所述磁感应线圈为PCB罗氏线圈。本专利技术技术方案，与现有技术相比，至少具有如下优点：本专利技术实施例提供了一种基于半导体模块驱动的电流保护装置，该电流保护装置通过磁感应线圈感应半导体功率半桥模块的电流变化率信号，并输出感应电压信号至信号调理电路，通过信号调理电路判断半导体功率半桥模块是否存在故障，当存在故障时，输出故障信号至逻辑电路，通过逻辑电路对故障信号进行数字滤波，当故障信号的持续时间大于预设时间阈值时，输出关断信号至半导体模块驱动电路，通过半导体模块驱动电路驱动半导体功率半桥模块的开关管关断。本专利技术实施例提供的电流保护装置无需检测开关管漏源极电压，从而不受温度影响且不易受干扰，能够避免在极端温度环境下造成误保护或保护失效，也无需设置盲区时间去避免在开关管开通时误保护，从而不会增加故障检测延迟。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中基于半导体模块驱动的电流保护装置的一个具体示例的原理框图；图2为本专利技术实施例中基于半导体模块驱动的电流保护装置与半导体功率半桥模块安装位置的一个具体示例的示意图；图3为本专利技术实施例中基于半导体模块驱动的电流保护装置短路/过流保护(第一信号调理电路)的一个具体示例的示意图；图4为本专利技术实施例中基于半导体模块驱动的电流保护装置电流变化率保护(第二信号调理电路)的一个具体示例的示意图；图5为本专利技术实施例中磁感应线圈绘制的一个具体示例的示意图；图6为本专利技术实施例中基于半导体模块驱动的电流保护装置的实现过程的一个具体示例的流程图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于半导体模块驱动的电流保护装置，其特征在于，包括：磁感应线圈、信号调理电路、逻辑电路和半导体模块驱动电路；所述磁感应线圈感应半导体功率半桥模块的电流变化率信号，并输出感应电压信号至所述信号调理电路；所述信号调理电路判断所述半导体功率半桥模块是否存在故障，当存在故障时，输出故障信号至所述逻辑电路；所述逻辑电路对所述故障信号进行数字滤波，当所述故障信号的持续时间大于预设时间阈值时，输出关断信号至所述半导体模块驱动电路；所述半导体模块驱动电路驱动所述半导体功率半桥模块的开关管关断。

【技术特征摘要】
1.一种基于半导体模块驱动的电流保护装置，其特征在于，包括：磁感应线圈、信号调理电路、逻辑电路和半导体模块驱动电路；所述磁感应线圈感应半导体功率半桥模块的电流变化率信号，并输出感应电压信号至所述信号调理电路；所述信号调理电路判断所述半导体功率半桥模块是否存在故障，当存在故障时，输出故障信号至所述逻辑电路；所述逻辑电路对所述故障信号进行数字滤波，当所述故障信号的持续时间大于预设时间阈值时，输出关断信号至所述半导体模块驱动电路；所述半导体模块驱动电路驱动所述半导体功率半桥模块的开关管关断。2.根据权利要求1所述的电流保护装置，其特征在于，所述磁感应线圈的数量为两个，分别设置于所述半导体功率半桥模块中上管的漏极线路和所述下管的源极线路。3.根据权利要求2所述的电流保护装置，其特征在于，各所述磁感应线圈后级均连接有第一信号调理电路、第二信号调理电路、逻辑电路和半导体模块驱动电路。4.根据权利要求3所述的电流保护装置，其特征在于，所述第一信号调理电路包括：积分电路和第一比较器电路；所述积分电路对所述感应电压信号进行积分，得到积分后的电压信号，并将所述积分后的电压信号输出至所述第一比较器电路；所述第一比较器电路将所述积分后的电压信号的电压值与第一预设阈值进行比较，当所述积分...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓占锋，赵国亮，李卫国，项鹏飞，卜宪德，郝瑞祥，陈龙，董振邦，周哲，徐云飞，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11