双极型晶体管短路检测装置和方法制造方法及图纸

本公开提供了一种双极型晶体管短路检测装置和方法，涉及电子器件检测技术领域，其中的装置包括：电流变化率检测模块、VCE电压检测模块和检测控制模块；检测控制模块在双极型晶体管开通的过程中，控制电流变化率检测模块处于使能状态并且VCE电压检测模块处于不使能状态，通过电流变化率检测模块检测是否发生短路；在双极型晶体管开通的状态下，控制VCE电压检测模块处于使能状态，通过VCE电压检测模块检测是否发生短路。本公开的装置和方法，能够实现无盲区无死角的双极型晶体管短路检测，检测的准确性高、可靠性好，可以保证双极型晶体管安全可靠运行。管安全可靠运行。管安全可靠运行。

【技术实现步骤摘要】
双极型晶体管短路检测装置和方法


[0001]本公开涉及电子器件检测
，尤其涉及一种双极型晶体管短路检测装置和方法。

技术介绍

[0002]双极型晶体管是一种电流控制器件，应用非常广泛，双极型晶体管的可靠性对产品质量具有非常重要的作用。双极型晶体管可以有多种，例如，双极型晶体管为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等。IGBT可以安装在变频器等产品中，IGBT的可靠地开通、关断直接影响着变频器整机等产品的安全运行，当发生短路时，IGBT需要可靠地关断。目前，检测IGBT短路的方法有检测集电极电流、检测门射极电压和检测集射极电压等方法，IGBT发生短路分为两种，一种是IGBT桥臂直通，一种是负载相间短路，无论发生哪种短路，电流IC均会快速升高，IGBT均会进入线性区，集射极电压约为直流母线电压，此时损耗急剧增加，发热严重，需要尽快关断IGBT。当IGBT出现短路时，电流IC、门射极VGE电压、集射极VCE电压等参数会发生显著变化，驱动器可以通过对这些参数的检测对短路故障进行检测。但是，现有短路检测方法通常具有检测盲区，难以在IGBT开通过程中、开通状态下都进行短路检测，降低IGBT运行的可靠性。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种双极型晶体管短路检测装置和方法，通过在双极型晶体管开通的过程中、开通状态下分别使能电流变化率检测模块、VCE电压检测模块，用于进行短路故障检测。
[0004]根据本公开的第一方面，提供一种双极型晶体管短路检测装置，包括：电流变化率检测模块，用于检测与双极型晶体管的功率发射极和辅助发射极之间的寄生电感相对应的感应电压；VCE电压检测模块，用于检测所述双极型晶体管的集射极VCE电压；检测控制模块，分别与所述电流变化率检测模块和所述VCE电压检测模块电连接，用于在所述双极型晶体管开通的过程中，控制所述电流变化率检测模块处于使能状态并且所述VCE电压检测模块处于不使能状态，用以通过所述电流变化率检测模块检测所述双极型晶体管是否发生短路；在所述双极型晶体管开通的状态下，控制所述VCE电压检测模块处于使能状态，用以通过所述VCE电压检测模块检测所述双极型晶体管是否发生短路。
[0005]可选地，还包括：信号发生模块,与所述双极型晶体管的门极连接，用于发送驱动信号；所述检测控制模块，与所述信号发生模块电连接，用于在所述双极型晶体管发生短路时，控制所述信号发生模块停止发送所述驱动信号。
[0006]可选地，所述检测控制模块包括：控制子模块和使能子模块；所述电流变化率检测模块，接入第一参考电压和所述驱动信号，用于基于所述第一参考电压、所述感应电压和所述驱动信号向所述控制子模块输出第一逻辑信号；所述使能子模块，接入所述VCE电压、第二参考电压和所述驱动信号，用于基于所述VCE电压、所述第二参考电压和所述驱动信号向
所述控制子模块输出第二逻辑信号，基于所述驱动信号向所述控制子模块输出第三逻辑信号；所述VCE电压检测模块，接入第三参考电压，用于基于所述VCE电压、所述第三参考电压向所述控制子模块输出第四逻辑信号；所述控制子模块，用于基于所述第一逻辑信号、所述第二逻辑信号、所述第三逻辑信号和所述第四逻辑信号，控制所述电流变化率检测模块、所述VCE电压检测模块是否处于使能状态，以及是否控制所述信号发生模块停止发送所述驱动信号。
[0007]可选地，所述使能子模块包括：反向单元、第一比较单元和第一触发单元；所述反向单元的输入端与所述信号发生模块的输出端连接，接入所述驱动信号，对所述驱动信号进行反向处理，用以生成所述第三逻辑信号并向所述控制子模块输出；所述第一比较单元的两个输入端分别接入所述VCE电压和所述第二参考电压，基于所述VCE电压和所述第二参考电压的比较结果生成第一比较结果信号；所述反向单元的输出端与所述第一比较单元的输出端分别与所述第一触发单元的两个输入端连接，所述第一触发单元基于所述第三逻辑信号和所述第一比较结果信号生成所述第二逻辑信号并向所述控制子模块输出。
[0008]可选地，所述控制子模块包括：第一与门单元、第二触发单元和或门单元；所述第一与门单元的两个输入端分别接入所述第二逻辑信号和所述第四逻辑信号，对所述第二逻辑信号和所述第四逻辑信号进行与处理；所述或门单元的一个输入端与所述第一与门单元的输出端连接，另一个输入端接入所述第一逻辑信号，对所述第一与门单元的输出信号和所述第一逻辑信号进行或处理；所述第二触发单元的一个输入端与所述或门单元的输出端连接，另一个输入端接入所述第三逻辑信号；所述第二触发单元的输出端与所述信号发生模块连接；所述第二触发单元用于基于所述或门单元的输出信号与所述第三逻辑信号生成用于控制所述信号发生模块是否发送所述驱动信号的控制信号并发送。
[0009]可选地，所述电流变化率检测模块包括：第二与门单元和Di/dt检测单元；所述Di/dt检测单元采集所述感应电压并接入第一参考电压，基于所述感应电压和所述第一参考电压的比较结果向所述第二与门单元输出第二比较结果信号；所述第二与门单元的两个输入端分别接入所述第二比较结果信号和所述驱动信号，基于对所述第二比较结果信号和所述驱动信号进行与处理的结果生成所述第一逻辑信号并向所述控制子模块输出。
[0010]可选地，所述VCE电压检测模块包括：第二比较单元；所述第二比较单元用于采集所述VCE电压并接入所述第三参考电压，基于所述VCE电压和所述第三参考电压的比较结果生成所述第四逻辑信号并向所述控制子模块输出。
[0011]可选地，所述信号发生模块包括：信号控制器单元和功率放大单元；所述控制子模块，与所述信号控制器单元的输入端连接，用于发送控制所述信号发生模块是否发送所述驱动信号的控制信号；所述信号控制器单元输出端与所述功率放大单元的输入端连接；所述功率放大单元的输出端输出进行放大处理后的所述驱动信号。
[0012]可选地，所述驱动信号包括：PWM信号。
[0013]可选地，所述双极型晶体管包括：IGBT。
[0014]根据本公开的第二方面，提供一种双极型晶体管短路检测方法，包括：在双极型晶体管开通的过程中，通过检测控制模块控制电流变化率检测模块处于使能状态并且VCE电压检测模块处于不使能状态,用以通过所述电流变化率检测模块检测所述双极型晶体管是否发生短路；在所述双极型晶体管开通的状态下，通过所述检测控制模块控制所述VCE电压
检测模块处于使能状态，用以通过所述VCE电压检测模块检测所述双极型晶体管是否发生短路；其中，所述电流变化率检测模块用于检测与所述双极型晶体管的功率发射极和辅助发射极之间的寄生电感相对应的感应电压；所述VCE电压检测模块用于检测所述双极型晶体管的集射极VCE电压。
[0015]可选地，通过信号发生模块向所述双极型晶体管的门极发送驱动信号；在所述双极型晶体管发生短路时，通过所述检测控制模块控制所述信号发生模块停止发送驱动信号。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极型晶体管短路检测装置，包括：电流变化率检测模块，用于检测与双极型晶体管的功率发射极和辅助发射极之间的寄生电感相对应的感应电压；VCE电压检测模块，用于检测所述双极型晶体管的集射极VCE电压；检测控制模块，分别与所述电流变化率检测模块和所述VCE电压检测模块电连接，用于在所述双极型晶体管开通的过程中，控制所述电流变化率检测模块处于使能状态并且所述VCE电压检测模块处于不使能状态，用以通过所述电流变化率检测模块检测所述双极型晶体管是否发生短路；在所述双极型晶体管开通的状态下，控制所述VCE电压检测模块处于使能状态，用以通过所述VCE电压检测模块检测所述双极型晶体管是否发生短路。2.如权利要求1所述的检测装置，还包括：信号发生模块,与所述双极型晶体管的门极连接，用于发送驱动信号；所述检测控制模块，与所述信号发生模块电连接，用于在所述双极型晶体管发生短路时，控制所述信号发生模块停止发送所述驱动信号。3.如权利要求2所述的检测装置，其中，所述检测控制模块包括：控制子模块和使能子模块；所述电流变化率检测模块，接入第一参考电压和所述驱动信号，用于基于所述第一参考电压、所述感应电压和所述驱动信号向所述控制子模块输出第一逻辑信号；所述使能子模块，接入所述VCE电压、第二参考电压和所述驱动信号，用于基于所述VCE电压、所述第二参考电压和所述驱动信号向所述控制子模块输出第二逻辑信号，基于所述驱动信号向所述控制子模块输出第三逻辑信号；所述VCE电压检测模块，接入第三参考电压，用于基于所述VCE电压、所述第三参考电压向所述控制子模块输出第四逻辑信号；所述控制子模块，用于基于所述第一逻辑信号、所述第二逻辑信号、所述第三逻辑信号和所述第四逻辑信号，控制所述电流变化率检测模块、所述VCE电压检测模块是否处于使能状态，以及是否控制所述信号发生模块停止发送所述驱动信号。4.如权利要求3所述的检测装置，其中，所述使能子模块包括：反向单元、第一比较单元和第一触发单元；所述反向单元的输入端与所述信号发生模块的输出端连接，接入所述驱动信号，对所述驱动信号进行反向处理，用以生成所述第三逻辑信号并向所述控制子模块输出；所述第一比较单元的两个输入端分别接入所述VCE电压和所述第二参考电压，基于所述VCE电压和所述第二参考电压的比较结果生成第一比较结果信号；所述反向单元的输出端与所述第一比较单元的输出端分别与所述第一触发单元的两个输入端连接，所述第一触发单元基于所述第三逻辑信号和所述第一比较结果信号生成所述第二逻辑信号并向所述控制子模块输出。5.如权利要求3所述的检测装置，其中，所述控制子模块包括：第一与门单元、第二触发单元和或门单元；所述第一与门单元的两个输入端分别接入所述第二逻辑信号和所述第四逻辑信号，对所述第二逻辑信号和所述第四逻辑信号进行与处理；所述或门单元的一个输入端与所述第一与门单元的输出端连接，另一个输入端接入所
述第一逻辑信号，对所述第一与门单元的输出信号和所述第一逻辑信号进行或处理；所述第二触发单元的一个输入端与所述或门单元的输出端连接，另一个输入端接入所述第三逻辑信号；所述第二触发单元的输出端与所述信号发生模块连接；所述第二触发单元用于基于所述或门单元的输出信号与所述第三逻辑信号生成用于控制所述信号发生模块是否发送所述驱动信号的控制信号并发送。6.如权利要求3所述的检测装置，其中，所述电流变化率检测模块包括：第二与门单元和Di/dt检测单元；所述Di/dt检测单元采集所述感应电压并接入第一参考电压，基于所述感应电压和所述第一参考电压的比较结果向所述第二与门单元输出第二比较结果信号；所述第二与门单元的两个输入端分别接入所述第二比较结果信号和所述驱动信号，基于对所述第二比较结果信号和所述驱动信号进行与处理的结果生成所述第一逻辑信号并向所述控制子模块输出。7.如权利要求3所述的检测装置，其中，所述VCE电压检测模块包括：第二比较单元；所述第二比较单元用于采集所述VCE电压并接入所述第三参考电压，基于所述VCE电压和所述第三参考电压的比较结果生成所述第四逻辑信号并向所述控制子模块输出。8.如权利要求3所述的检测装置，其中，所述信号发生模块包括：信号控制器单元和功率放大单元；所述控制子模块，与所述信号控制器单元的输入端连接，用于发送控制所述信号发生模块是否发送所述驱动信号的控制信号；所述信号控制器单元输出端与所述功率放大单元的输入端连接；所述功率放大单元的输出端输出进行放大处理后的所述驱动信号。9.如权利要求2至8任一项所述的检测装置，其中，所述驱动信号包括：PWM信号。10.如权利要求1至9任一项所述的检测装置，其中，所述双极型晶体管包括：IGBT。11.一种双极型晶体管短路检测方法，包括：在双极型晶体管开通的过程中，通过检测控制模块控制电流变化率检测模块处于使能状态并且VCE电压检测模块处于不使能状态,用以通过所述电流变化率检测模块检测所述双极型晶体管是否发生短路；在所述双极型晶体管开通的状态下，通过所述检测控制模块控制所述VCE电压检测模块处于使能状态，用以通过所述VCE电压检测模块检测所述双极型晶体管是否发生短路；其中，所述电流变化率检测模块用于检测与所述双极型晶体管的功率发射极和辅助发射极之间的寄生电感相对应的感应电压；所述VCE电压检测模块用于检测所述双极型晶体管的集射极VCE电压。12.如权利要求11所述的方法，还包括：通过信号发生模块向所述双极型晶体管的门极发送驱动信号；在所述双极型晶体管发生短路时，通过所述检测控制模块控制所述信号发生模块停止发送驱动信号。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述检测控制模块包括：控制子模块和使能子模块；所述方法还包括：通过所述电流变化率检测模块基于第一参考电压、所述感应电压和所述驱动信号向所述控制子模块输出第一逻辑信号；通过所述使能子模块基于所述VCE电压、第二参考电压和所述驱动信号向所述控制子模块输出第二逻辑信号，基于所述驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：付鹏亮，姜颖异，黄猛，黄颂儒，党培育，徐志国，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：