一种半导体器件的多功能保护电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种半导体器件的多功能保护电路，包括温度监测模块、电流监测模块、电压监测模块和保护及故障显示模块四个部分；其中温度监测模块、电流监测模块和电压监测模块的输出端与保护及故障显示模块的输入端直接相连，可以在半导体功率器件过温、过流或过压时进行保护，且将故障信号集中输出。该多功能保护电路硬件结构简单，对半导体器件进行全面保护且输出故障信号，提升可靠性及人机交互性。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件的多功能保护电路
本技术涉及一种半导体器件的多功能保护电路，尤其涉及一种半导体功率器件的过温、过流以及过压保护的电路。
技术介绍
目前半导体功率器件广泛应用于各类电器设备中，且常在恶劣气候和复杂电气条件下工作，所以对于没有内置保护功能的功率器件，设计其外围电路时务必增加保护电路以保证功率器件可靠运行。常见的保护电路类型有过压保护、过流保护、过温保护和过载保护等。目前存在的半导体功率器件保护电路有如下两种设计方式：1、设置单一的保护电路，如只设置过压保护电路，此类设计虽然可以降低电路复杂度和整机成本，但功率器件可能在极特殊使用条件下产生致损因素，元器件无法得到可靠保护，所以极大降低了设备可靠性。2、设置多个独立的保护电路，由于各个保护电路之间独立设置，需要多套“重复”的保护模块，极大的浪费设计资源，增加了不必要的成本。此外，上述两种设计方式只设计了保护功能，导致检查人员不能及时得知电路异常情况，故障的产生和消除不可监测，亦不受控，极大降低了设备可靠性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术公开了一种结构简单，同时对过温、过流和过压进行保护且将故障信号输出的半导体功率器件的保护电路。根据本专利技术实施例的一个方面，提供一种半导体器件的多功能保护电路，包括温度监测模块、电流监测模块、电压监测模块和保护及故障显示模块，其特征在于，所述温度监测模块的输出端、电流监测模块的输出端和电压监测模块的输出端与所述保护及故障显示模块的输入端直接相连。优选的，所述温度监测模块包括第一参考电源VCC1、热敏电阻、第一电阻R1、第一二极管D1；其中热敏电阻需与半导体器件外壳紧固在一起；热敏电阻的一端连接地，另一端与第一二极管D1的阳极以及第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1另一端与参考电源VCC1相连，第一二极管D1的阴极与保护端相连。优选的，电压监测模块包括第八电阻R8、第三电阻R3、第二二极管D2；其中第八电阻R8一端与半导体器件的控制端相连，另一端与第二二极管D2的阳极以及第三电阻R3的一端相连，第三电阻R3的另一端接地，第二二极管D2的阴极与保护端相连。优选的，电流监测模块包括采样电阻Rs、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二参考电源VCC2、第一放大器U1、第三二极管D3；其中采样电阻Rs接在输入端负极VIN-和地之间；第二参考电源VCC2为第一放大器U1供电；第四电阻R4一端连接地，另一端与第一放大器U1的反相输入端以及第六电阻R6的一端相连，第六电阻R6的另一端连接第一放大器U1的输出端；第五电阻R5一端与输入端负极VIN-相连，另一端与第一放大器U1的同向输入端以及第七电阻R7的一端相连，第七电阻R7的另一端接地；第一放大器U1输出端连接第三二极管D3的阳极，第三二极管D3的阴极连接保护端。优选的，保护及故障显示模块包括第一参考电源VCC1、第三参考电源VCC3、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、比较器U2、第一电容C1；其中，第三参考电源VCC3为比较器U2供电；第九电阻R9一端连接保护端，另一端连接比较器U2输入端；第十电阻R10一端连接第一参考电源VCC1,另一端与比较器U2的输入端以及第十一电阻R11的一端相连，第十一电阻R11的另一端接地；第十二电阻R12一端与比较器U2的输出端以及第十三电阻R13的一端相连，第十二电阻R12另一端与第一参考参考电源VCC1相连；第十三电阻R13的另一端与第一电容C1的一端相连；第一电容C1的另一端接地。优选的，半导体器件可以为IGBT、IPM、MOSFET、整流桥、二极管或电源芯片。优选的，热敏电阻为正温度系数热敏电阻或者负温度系数热敏电阻。优选的，保护端经过第九电阻R9可连接在比较器同向输入端或反向输入端。优选的，第一电容C1的非接地一端连接DSP或者半导体器件的驱动电路。本技术的优点是：1能够对半导体功率器件电路进行全方位保护，即过压保护、过流保护和过温保护。2温度监测模块、电压监测模块和电流监测模块共用一套保护和故障显示模块，电路结构简单，节省开支。3保护电路工作同时，将故障信号传送到下位机或者上位机，能够第一时间进行故障处理，提高电路可靠性及人机交互性。4将保护信息转换为模拟电信号，与比较器进行比较，触发可靠，基本无误触发现象。附图说明为了更清楚地说明本技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。图1为本实施例半导体器件主电路以及温度、电压和电流监测电路图；图2为本实施例的保护及故障显示电路。附图标记说明：100-温度监测模块；200-电流监测模块；300-电压监测模块。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本技术作进一步描述，但并不因此而限制本技术的保护范围。根据本技术实施例的一个方面，提供一种半导体功率器件保护电路，包括温度监测模块、电压监测模块、电流监测模块和保护及故障显示模块；其中，温度监测模块、电流监测模块和电压监测模块的输出端与保护及故障显示模块的输入端相连；该多功能保护电路可以在半导体器件过温、过流或过压时进行保护，且将故障信号集中输出至数字信号处理器(digitalsignalprocessor，简称DSP)。具体的，如图1所示，以主电路为升压电路为例进行分析，对半导体功率器件IGBT进行温度、电压、电流监测。其他任何包含半导体功率器件的主电路均可以作为研究对象。其中，温度监测模块100包括正温度系数热敏电阻Rptc、分压电阻R1、第一二极管D1、参考电源VCC1；其中正温度系数热敏电阻需与IGBT外壳紧固在一起；正温度系数热敏电阻的一端连接地，另一端与第一二极管D1的阳极相连，第一二极管D1的阴极与保护端相连；分压电阻R1一端与参考电源VCC1相连，另一端与二极管D1的阳极相连。其中，查阅正温度系数热敏电阻温度-电阻曲线，得出半导体器件保护点温度时热敏电阻阻值为Rp，R1设计需满足其中VP为比较器基准电压，Vd为二极管导通压降。电流监测模块200包括采样电阻Rs、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二参考电源VCC2、第一放大器U1、第三二极管D3；其中，采样电阻Rs一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的多功能保护电路，包括温度监测模块、电流监测模块、电压监测模块和保护及故障显示模块，其特征在于，所述温度监测模块的输出端、电流监测模块的输出端和电压监测模块的输出端与所述保护及故障显示模块的输入端直接相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的多功能保护电路，包括温度监测模块、电流监测模块、电压监测模块和保护及故障显示模块，其特征在于，所述温度监测模块的输出端、电流监测模块的输出端和电压监测模块的输出端与所述保护及故障显示模块的输入端直接相连。


2.如权利要求1所述的半导体器件的多功能保护电路，其特征在于，所述温度监测模块包括第一参考电源VCC1、热敏电阻、第一电阻R1、第一二极管D1；其中热敏电阻需与半导体器件外壳紧固在一起；热敏电阻的一端连接地，另一端与第一二极管D1的阳极以及第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1另一端与参考电源VCC1相连，第一二极管D1的阴极与保护端相连。


3.如权利要求1所述的半导体器件的多功能保护电路，其特征在于，电压监测模块包括第八电阻R8、第三电阻R3、第二二极管D2；其中第八电阻R8一端与半导体器件的控制端相连，另一端与第二二极管D2的阳极以及第三电阻R3的一端相连，第三电阻R3的另一端接地，第二二极管D2的阴极与保护端相连。


4.如权利要求1所述的半导体器件的多功能保护电路，其特征在于，电流监测模块包括采样电阻Rs、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二参考电源VCC2、第一放大器U1、第三二极管D3；其中采样电阻Rs接在输入端负极VIN-和地之间；第二参考电源VCC2为第一放大器U1供电；第四电阻R4一端连接地，另一端与第一放大器U1的反相输入端以及第六电阻R6的一端相连，第六电阻R6的另一端连接第一放大器U1的输出端；第五电阻R5一端与输入端负极VIN-相连，另一端与第一放大器U1的同向输...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖宏利，斯建，
申请(专利权)人：宁波奥克斯电气股份有限公司，宁波奥克斯智能商用空调制造有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33