一种用于功率半导体器件的保护电路制造技术

本实用新型专利技术涉及电路设计技术领域，尤其涉及一种用于功率半导体器件的保护电路，包括高压输入端和控制模块，所述控制模块的输出端与外设的功率半导体器件电连接以控制所述功率半导体器件的运行状态，还包括相互电连接的过压过流保护模块、自锁电路和解锁电路，所述过压过流保护模块的输入端与高压输入端电连接，所述过压过流保护模块的输出端与控制模块的输入端电连接；通过设置过压保护模块和过流保护模块，使得在高压输电出现过压或过流现象时，可以及时启动过压保护状态或过流保护状态。

【技术实现步骤摘要】
一种用于功率半导体器件的保护电路
本技术涉及电路设计
，尤其涉及一种用于功率半导体器件的保护电路。
技术介绍
功率半导体器件通常要求在严苛的应用环境中使用，特别是在车载电源变换器中，然而车载电压和电流不稳定，会对功率器件造成冲击，功率器件成本较高，其损坏将造成严重的经济损失，加上功率器件作为产品本身的关键器件，其损坏将严重影响产品的可靠性。由于这些原因，功率半导体器件的保护问题就显得十分重要。对于功率半导体器件，其损坏的原因主要有过压和过流两个。器件过压主要是输入电压过高时加上器件开关工作冲击引起的，当器件两端的电压超过击穿电压时，任何显著的电流都会引起很大的功耗，导致器件内部极速升温，超过结温限制值就可能导致器件的永久损坏；器件过流是在外部负载短路或者负载过流引起的，短时的大电流就会结温升的太快而导致器件永久损坏。现有针对过压保护的方案有几种，硬件方面是给功率半导体并上RC电路，C电容用来把瞬间高压给滤除掉，R是用来给C电容放电，主要缺点是RC的选型尤为重要且较难选型，既要滤除高压尖峰，又不能影响器件开关效果；软件方面是MCU通过快速中断口获取过压信号，停止器件工作。针对过流保护方案，早期是在输入回路上串接一个较为廉价的熔断器，当负载异常短路时，可先烧断熔断器，切断整个输入回路，由于半导体器件的热学时间常数很短，所以熔断器选型必须是快熔型的，由于这种方案也是需要损坏器件，所以现行主要通过硬件和软件同时保护，当采集到过流信号，硬件上控制开关暂停工作，软件方面是MCU通过快速中断口获取过流信号，直接停止器件工作，等待主动复位。这种方案存在的缺点是在软件响应之前，硬件在根据检测到的过流信号持续在重启打嗝操作，针对个别脆弱的功率器件，在这软件响应时间内依旧可能照成损坏。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种用于功率半导体器件的保护电路，具有电源过流保护模块和电源过压保护模块，解决当高压电源放电时产生过流和过压现象可能对功率半导体器件产生的影响，避免功率半导体器件因此受到损害，给功率半导体器件提供了可靠有效的硬件保护。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种用于功率半导体器件的保护电路，包括高压输入端和控制模块，所述控制模块的输出端与外设的功率半导体器件电连接以控制所述功率半导体器件的运行状态，还包括相互电连接的过压过流保护模块、自锁电路和解锁电路，所述过压过流保护模块的输入端与高压输入端电连接，所述过压过流保护模块的输出端与控制模块的输入端电连接；当过压过流保护模块进入保护状态时，所述自锁电路被触发以使过压过流保护模块保持当前状态，当解锁电路接收到外部的复位信号时，解锁电路被触发以解除过压过流保护模块的自锁功能。本技术的有益效果在于：本技术提供的一种用于功率半导体器件的保护电路。1.设置过压保护模块和过流保护模块，当电源电路出现过压或过流现象时，过压保护模块和过流保护模块会进入过压保护状态或过流保护状态进入过压保护状态或过流保护状态后不再向芯片U3和芯片U4输出电源，从而无法向芯片U3和芯片U4提供使能，芯片U3和芯片U4停止控制功率半导体器件的开关工作，保护功率半导体器件不受到高压或高电流的击穿，避免功率半导体器件受到损害。2.要想解除自锁状态，还需要外部的复位信号强制复位才能解除。大大提高了功率半导体器件保护电路的可靠性。3.此外过压保护模块和过流保护模块上还设置有比较器，所以只需根据功率器件的参数不同调整过流和过压的保护阈值就可以实现过压保护和过流保护的，操作方式简单，便捷。附图说明图1为本技术的一种用于功率半导体器件的保护电路的结构示意图。具体实施方式为详细说明本技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。请参照图1，本技术提供的一种用于功率半导体器件的保护电路，包括高压输入端和控制模块，所述控制模块的输出端与外设的功率半导体器件电连接以控制所述功率半导体器件的运行状态，还包括相互电连接的过压过流保护模块、自锁电路和解锁电路，所述过压过流保护模块的输入端与高压输入端电连接，所述过压过流保护模块的输出端与控制模块的输入端电连接；当过压过流保护模块进入保护状态时，所述自锁电路被触发以使过压过流保护模块保持当前状态，当解锁电路接收到外部的复位信号时，解锁电路被触发以解除过压过流保护模块的自锁功能。从上述描述可知，本技术的有益效果在于：一种用于功率半导体器件的保护电路，其中，过压过流保护模块通过对比较器芯片对电源电路中产生的过压或过流状态可以立即进行识别，以保证及时对过压或过流电路的输出进行截止，从而无法向控制模块提供使能，控制模块停止控制功率半导体器件的开关工作，使得功率半导体器件不会受到高压电的冲击造成损坏。当过压过流保护模块进入保护状态时，自锁电路通过将导通的三极管T1接地，使得比较器芯片接收到的电压电流信号始终大于过设定的基准电压的保护阈值，从而维持过压过流保护状态。解锁电路用于解除过压过流保护模块的自锁功能，因为需要外部的复位信号强制复位才能解除，由此大大提高了功率半导体器件保护电路的可靠性。进一步的，所述过压过流保护模块包括过压保护电路和过流保护电路，所述控制模块包括芯片U3和芯片U4，所述自锁电路的数量为两个，所述解锁电路的数量为两个，所述过压保护电路的输出端和过流保护电路的输出端电连接，且均与芯片U3的使能端和芯片U4的使能端电连接；一个所述自锁电路的两端分别与所述过压保护电路的输入端和所述过压保护电路的输出端电连接，一个所述解锁电路与所述过压保护电路的输出端电连接；另一个所述自锁电路的两端分别与所述过流保护电路的输入端和所述过流保护电路的输出端电连接，一个所述解锁电路与所述过流保护电路的输出端电连接；所述芯片U3的输出端和芯片U4的输出端分别与外设的功率半导体器件电连接。由上述描述可知，电压保护模块和电流保护模块分别和一个自锁电路以及一个解锁电路相互电连接。所以当电压保护模块进入电压保护状态时，同时启动与其电连接的自锁电路进行自锁工作，解锁时也需启动与其电连接的解锁电路才能解锁，电流保护模块亦然。此外，过压保护电路的输出端和过流保护电路的输出端电连接，所以当过压保护电路的输出端和过流保护电路的输出端的任一端接地时，过压保护电路的输出端和过流保护电路的输出端输出的电压均为0V，此时芯片U3和芯片U4的使能端未输入电源，芯片U3和芯片U4无法向外设的功率半导体器件提供控制信号，功率半导体器件的通断截止，此时处于电压和电流保护状态。因此功率半导体器件不会受到过压或过流的冲击，从而防止了功率半导体器件的损坏。进一步的，所述过压保护电路包括比较器U1、电阻R1、三极管T2和电阻R11；所述比较器U1的正向输入端与分压电路电连接，所述比较器U1的反向输入端与基准电压电连接，所述比较器U1的输出端通过电阻R1与三极管T2的基极电连接，所述三极管T2的集电极通过电阻R11与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于功率半导体器件的保护电路，包括高压输入端和控制模块，所述控制模块的输出端与外设的功率半导体器件电连接以控制所述功率半导体器件的运行状态，其特征在于，还包括相互电连接的过压过流保护模块、自锁电路和解锁电路，所述过压过流保护模块的输入端与高压输入端电连接，所述过压过流保护模块的输出端与控制模块的输入端电连接；/n当过压过流保护模块进入保护状态时，所述自锁电路被触发以使过压过流保护模块保持当前状态，当解锁电路接收到外部的复位信号时，解锁电路被触发以解除过压过流保护模块的自锁功能。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于功率半导体器件的保护电路，包括高压输入端和控制模块，所述控制模块的输出端与外设的功率半导体器件电连接以控制所述功率半导体器件的运行状态，其特征在于，还包括相互电连接的过压过流保护模块、自锁电路和解锁电路，所述过压过流保护模块的输入端与高压输入端电连接，所述过压过流保护模块的输出端与控制模块的输入端电连接；
当过压过流保护模块进入保护状态时，所述自锁电路被触发以使过压过流保护模块保持当前状态，当解锁电路接收到外部的复位信号时，解锁电路被触发以解除过压过流保护模块的自锁功能。


2.根据权利要求1所述的一种用于功率半导体器件的保护电路，其特征在于，所述过压过流保护模块包括过压保护电路和过流保护电路，所述控制模块包括芯片U3和芯片U4，所述自锁电路的数量为两个，所述解锁电路的数量为两个，所述过压保护电路的输出端和过流保护电路的输出端电连接，且均与芯片U3的使能端和芯片U4的使能端电连接；
一个所述自锁电路的两端分别与所述过压保护电路的输入端和所述过压保护电路的输出端电连接，一个所述解锁电路与所述过压保护电路的输出端电连接；
另一个所述自锁电路的两端分别与所述过流保护电路的输入端和所述过流保护电路的输出端电连接，一个所述解锁电路与所述过流保护电路的输出端电连接；
所述芯片U3的输出端和芯片U4的输出端分别与外设的功率半导体器件电连接。


3.根据权利要求2所述的一种用于功率半导体器件的保护电路，其特征在于，所述过压保护电路包括比较器U1、电阻R1、三极管T2和电阻R11；
所述比较器U1的正向输入端与分压电路电连接，所述比较器U1的反向输入端与基准电压电连接，所述比较器U1的输出端通过电阻R1与三极管T2的基极电连接，所述三极管T2的集电极通过电阻R11与5V电源电连接，所述三极管T2的集电极分别与芯片U3的第一引脚和芯片U3的第八引脚电连接，所述三极管T2的集电极分别与芯片U4的第一引脚和芯片U4的第八引脚电连接，所述三极管T2的发射极接地。


4.根据权利要求3所述的一种用于功率半导体器件的保护电路，其特征在于，所述分压电路包括电阻R8和电阻R9；
高压输入端与电阻R8的一端电连接，所述电阻R8的另一端通过电阻R9后接地，所述电阻R8的另一端与所述比较器U1的正向输入端电连接。


5.根据权利要求3所述的一种用于功率半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰俊福，
申请(专利权)人：厦门市福工动力技术有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35