一种SiC MOSFET驱动器的短路保护电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种SiC MOSFET驱动器的短路保护电路，包括温度检测电路和控制电路；温度检测电路与控制电路连接，且两者分别与SiC MOSFET连接，本实用新型专利技术能够对SiC MOSFET进行精准保护，不易误动作，保护能力强，避免SiC MOSFET由于结温过高而失效，延长了SiC MOSFET的使用寿命；大大提高了驱动器的可靠性，使驱动器能够可靠驱动SiC MOSFET动作。

【技术实现步骤摘要】
一种SiCMOSFET驱动器的短路保护电路
本技术涉及电力电子
，具体涉及一种SiCMOSFET驱动器的短路保护电路。
技术介绍
电力电子器件对提高电力设备的性能指标起着十分重要的作用。随着电动汽车、新能源等电力电子应用领域的蓬勃发展，功率变换器对效率、功率密度和耐高温等方面的要求也越来越高。由于硅器件的性能逐渐接近材料理论极限，以碳化硅为代表的新型功率器件应运而生。碳化硅半导体器件具有导通电阻低、击穿电压高和极限工作温度高等优点，在电力电子应用领域得到越来越广泛的应用。随着碳化硅半导体技术的不断发展，对碳化硅功率器件的研究也在不断展开和深入。SiCMOSFET为碳化硅功率器件的代表，其导通电阻RDS(on)和开关损耗均较低，适用于更高的工作频率，另由于其高温工作特性，使其具有高温稳定性，SiCMOSFET的温度Tj(℃)与导通电阻RDS(on)的关系如图1所示，从图1可以看出，随着SiCMOSFET内部结温的升高，导通电阻RDS(on)也随之升高。实际电路存在的短路故障模式包括：1)在SiCMOSFET所在的电路正常工作时，负载突然短路，SiCMOSFET从饱和导通状态转化为电流迅速上升状态，严重者可达到几倍额定电流；2)在SiCMOSFET所在的电路正常工作前，负载已经处于短路状态，SiCMOSFET从零电流状态迅速上升至承受几倍额定电流状态。于是需要短路保护电路快速检测到电流迅速增大的状态，然后在SiCMOSFET和电路其他设备损坏之前安全关断SiCMOSFET，实现对SiCMOSFET的保护。但是由于SiCMOSFET晶圆面积小，电流密度大且短路能力较弱，因此对驱动电路的短路保护功能要求较高。目前SiCMOSFET驱动器中的短路保护一般先检测SiCMOSFET所在的电路发生短路时SiCMOSFET的漏极电流在流经导通电阻后形成的SiCMOSFET漏极和源极之间的电压，再基于漏极和源极之间的电压对SiCMOSFET进行短路保护，由于SiCMOSFET发生短路时大电流的承受时间小，且同等电流下较高结温产生的漏极和源极之间的电压VDS高，所以短路保护电路易误动作，且保护能力差。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中易误动作且保护能力差的不足，本技术提供了一种SiCMOSFET驱动器的短路保护电路，包括温度检测电路和控制电路；所述温度检测电路与控制电路连接，且两者分别与SiCMOSFET连接。还包括信号处理电路，所述信号处理电路一端连接温度检测电路，其另一端连接控制电路连接。所述控制电路包括数字逻辑电路、电压基准电路、电压检测电路和比较电路；所述数字逻辑电路一端与信号处理电路连接，其另一端通过电压基准电路与比较电路连接，所述比较电路与电压检测电路和SiCMOSFET分别连接。所述信号处理电路包括滤波电路、钳位电路和AD转换电路；所述滤波电路一端与温度检测电路连接，其另一端通过钳位电路与AD转换电路连接。所述电压基准电路包括并联的恒压源电路和基准产生电路。所述恒压源电路包括电压基准芯片D2、限流电阻R1、分压电阻R2、分压电阻R3和储能电容C1；所述限流电阻R1两端分别连接第二供电电压VCC2和公共连接点A；所述电压基准芯片D2的阳极连接公共连接点B，其阴极连接公共连接点A，其参考端REF连接至分压电阻R2和分压电阻R3之间；所述储能电容C1的两端分别连接公共连接点A和公共连接点B；所述分压电阻R2和分压电阻R3串联后，一端连接公共连接点A，另一端连接公共连接点B；所述基准产生电路包括分压电阻R4、分压电阻R5和储能电容C2；所述分压电阻R5和储能电容C2并联后，一端通过分压电阻R4连接公共连接点A，另一端连接公共连接点B。所述电压检测单元包括恒流源控制电路、恒流源电路、盲区电路、滤波电路、泄放电路和二极管检测电路；所述恒流源控制电路一端连接数字逻辑电路，另一端与恒流源电路连接；所述恒流源电路的另一端通过盲区电容和滤波电路与二极管检测电路连接；所述泄放电路一端连接数字逻辑电路，其另一端连接于滤波电路与二极管检测电路之间。所述恒流源控制电路包括非门D1、分压电阻R6、分压电阻R7和滤波电容C3；所述非门D1的输入端连接数字逻辑电路和第一供电电压VCC1，其输出端通过分压电阻R6连接公共连接点C，所述滤波电容C3和分压电阻R7并联后，一端连接公共连接点C，另一端连接公共连接点D。所述恒流源电路包括稳压管Z1、限流电阻R8、三极管VT1、三极管VT2、转换电阻R9、分压电阻R10和分压电阻R11；所述稳压管Z1的连接公共连接点G，其阴极连接第二供电电压VCC2；所述限流电阻R8一端连接公共连接点G，另一端连接三极管VT1的集电极，所述三极管VT1的基极连接公共连接点C，其发射极连接公共连接点D；所述转换电阻R9的一端连接第二供电电压VCC2，其另一端连接三极管VT2的发射极，所述三极管VT2的基极连接公共连接点G，其集电极连接公共连接点E，所述分压电阻R10和分压电阻R11串联后，两端分别连接公共连接点E和公共连接点D。所述滤波电路包括滤波电阻R12和滤波电容C5；所述滤波电阻R12两端分别连接公共连接点E和公共连接点F，所述滤波电容C5两端分别连接公共连接点F和公共连接点D。所述盲区电路包括盲区电容C4，所述盲区电容C4两端分别连接公共连接点E和公共连接点D；所述二极管检测电路包括多个串联的二极管Dz，所述二极管检测电路一端连接公共连接点F，其另一端连接SiCMOSFET。所述泄放电路包括分压电阻R13、分压电阻R14、滤波电容C6和三极管VT3；所述三极管VT3的集电极连接公共连接点F，其发射极连接公共连接点H，其基极连接公共点I，所述分压电阻R14和滤波电容C6并立案后，一端连接公共连接点H，另一端连接公共连接点I，所述分压电阻R13一端连接公共连接点I，另一端连接数字逻辑电路。所述温度检测电路包括温度传感器；所述数字逻辑电路包括可编程逻辑器件CPLD。本技术提供的技术方案具有以下有益效果：本技术的SiCMOSFET驱动器的短路保护电路包括温度检测电路和控制电路；温度检测电路与控制电路连接，且两者分别与SiCMOSFET连接，实现SiCMOSFET的导通或关断，通过SiCMOSFET所在的散热器的温度间接得到基准电压，并通过检测的电压和基准电压控制SiCMOSFET并对SiCMOSFET进行保护，不易误动作，保护能力强；本技术提供的短路保护电路能够对SiCMOSFET进行精准保护，避免SiCMOSFET由于结温过高而失效，延长了SiCMOSFET的使用寿命；本技术通过采集SiCMOSFET所在的散热器的温度间接测量SiCMOSFET的结温，从而改变电压基准电路输出的基准电压；本技术提供的短路保护电路用于SiCMOSFET的驱动器，大大提高了驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SiC MOSFET驱动器的短路保护电路，其特征在于，包括温度检测电路和控制电路；/n所述温度检测电路与控制电路连接，且两者分别与SiC MOSFET连接；/n所述短路保护电路还包括信号处理电路，所述信号处理电路一端连接温度检测电路，其另一端连接控制电路连接；/n所述控制电路包括数字逻辑电路、电压基准电路、电压检测电路和比较电路；/n所述数字逻辑电路一端与信号处理电路连接，其另一端通过电压基准电路与比较电路连接，所述比较电路与电压检测电路和SiC MOSFET分别连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种SiCMOSFET驱动器的短路保护电路，其特征在于，包括温度检测电路和控制电路；
所述温度检测电路与控制电路连接，且两者分别与SiCMOSFET连接；
所述短路保护电路还包括信号处理电路，所述信号处理电路一端连接温度检测电路，其另一端连接控制电路连接；
所述控制电路包括数字逻辑电路、电压基准电路、电压检测电路和比较电路；
所述数字逻辑电路一端与信号处理电路连接，其另一端通过电压基准电路与比较电路连接，所述比较电路与电压检测电路和SiCMOSFET分别连接。


2.根据权利要求1所述的SiCMOSFET驱动器的短路保护电路，其特征在于，所述信号处理电路包括滤波电路、钳位电路和AD转换电路；
所述滤波电路一端与温度检测电路连接，其另一端通过钳位电路与AD转换电路连接。


3.根据权利要求1所述的SiCMOSFET驱动器的短路保护电路，其特征在于，所述电压基准电路包括并联的恒压源电路和基准产生电路。


4.根据权利要求3所述的SiCMOSFET驱动器的短路保护电路，其特征在于，所述恒压源电路包括电压基准芯片D2、限流电阻R1、分压电阻R2、分压电阻R3和储能电容C1；
所述限流电阻R1两端分别连接第二供电电压VCC2和公共连接点A；所述电压基准芯片D2的阳极连接公共连接点B，其阴极连接公共连接点A，其参考端REF连接至分压电阻R2和分压电阻R3之间；所述储能电容C1的两端分别连接公共连接点A和公共连接点B；所述分压电阻R2和分压电阻R3串联后，一端连接公共连接点A，另一端连接公共连接点B；
所述基准产生电路包括分压电阻R4、分压电阻R5和储能电容C2；
所述分压电阻R5和储能电容C2并联后，一端通过分压电阻R4连接公共连接点A，另一端连接公共连接点B。


5.根据权利要求1所述的SiCMOSFET驱动器的短路保护电路，其特征在于，所述电压检测单元包括恒流源控制电路、恒流源电路、盲区电路、滤波电路、泄放电路和二极管检测电路；
所述恒流源控制电路一端连接数字逻辑电路，另一端与恒流源电路连接；所述恒流源电路的另一端通过盲区电容和滤波电路与二极管检测电路连接；所述泄放电路一端连接数字逻辑电路，其另一端连接于滤波电路与二极管检测电路之间。


6.根据权利要求5所述的SiCMOSFET驱动器的短路保护电路，其特征在于，所述恒流源...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宝奎，张良，赵彩萍，朱宁辉，王蓓蓓，古哲韬，
申请(专利权)人：中电普瑞科技有限公司，中电普瑞电力工程有限公司，南瑞集团有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11