SiCMOSFET的短路检测电路及方法技术

本申请技术方案提供一种SiC MOSFET的短路检测电路及方法，所述短路检测电路包括：输出侧逻辑控制模块，用于接收所述SiC MOSFET的驱动脉冲信号并输出，还用于输出与所述驱动脉冲信号同步的控制信号；输出级功率放大电路，与所述输出侧逻辑控制模块电连接，并被配置为对所述驱动脉冲信号进行放大，并输出至所述SiC MOSFET；短路检测模块，与所述输出侧逻辑控制模块以及所述SiC MOSFET的漏极电连接，并被配置为接收所述控制信号并获得参考电压信号，同时获取所述SiC MOSFET的漏源电压信号，且基于所述漏源电压信号和所述参考电压信号向所述输出侧逻辑控制模块输出检测结果信号。本申请技术方案的短路检测电路能够对SiC MOSFET所在电路进行动态短路监测。MOSFET所在电路进行动态短路监测。MOSFET所在电路进行动态短路监测。

【技术实现步骤摘要】
SiC MOSFET的短路检测电路及方法


[0001]本申请涉及电力电子
，尤其涉及一种SiC MOSFET的短路检测电路及方法。

技术介绍

[0002]电力电子功率变换器作为电能利用的重要装置，在生产和生活中发挥着重要作用。电力电子功率变换器的核心是功率半导体器件，很大程度上决定了电力电子功率变换器的性能。目前，大部分功率半导体器件是Si半导体材料，其特性已接近理论极限，成为电力电子功率变换器进一步发展的瓶颈。与Si功率器件相比，SiC功率器件具有更加优异特性：SiC功率器件具有更高的开关速度，能够在更高的结温下工作，可以同时实现高频、高电压和大电流。这些特性能够显著提升半导体功率变换器的性能，获得更高的电能转换效率，实现更高的功率密度，降低系统成本等。
[0003]在电力电子变换器中，微控制器发出的控制信号属于弱点信号，不能直接驱动功率半导体器件，需要在微控制器与功率半导体器件之间设置驱动电路。驱动电路主要是对微控制器发出的弱电控制信号整形、功率放大后实现对功率半导体器件的通断控制；当功率半导体器件及其所在电路中出现故障时，也要由驱动电路将故障信息传回微控制器。故驱动电路是弱电控制信号与强电功率回路之间交互的桥梁，驱动电路的可靠性直接影响电力电子变换器的整体可靠性。
[0004]SiC MOSFET主要应用在高压场合，对可靠性要求很高，如果所在电路发生短路会造成较为严重后果，有必要进行短路检测和保护。目前采用退饱和检测进行短路保护时还存在许多问题，例如若消隐时间较短时，容易误动作；若消隐时间过长时，又难以在指定的最大短路时间内安全地关闭。消隐时间由消隐电容值确定，但是消隐电容值的选择比较困难；而确定消隐电容值后，还受到温度影响，同时退饱和检测电路中的高压二极管属于强干扰源。

技术实现思路

[0005]本申请要解决的技术问题是提供一种SiC MOSFET的短路检测电路及方法，能够对SiC MOSFET所在电路进行短路监测，克服现有的退饱和检测存在的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供了一种SiC MOSFET的短路检测电路，包括：输出侧逻辑控制模块，用于接收所述SiC MOSFET的驱动脉冲信号并输出，还用于输出与所述驱动脉冲信号同步的控制信号；输出级功率放大电路，与所述输出侧逻辑控制模块电连接，并被配置为对所述驱动脉冲信号进行放大，并输出至所述SiC MOSFET；短路检测模块，与所述输出侧逻辑控制模块以及所述SiC MOSFET的漏极电连接，并被配置为接收所述控制信号并获得参考电压信号，同时获取所述SiC MOSFET的漏源电压信号，且基于所述漏源电压信号和所述参考电压信号向所述输出侧逻辑控制模块输出检测结果信号。
[0007]在本申请的一些实施例中，所述短路检测模块被配置为比较所述漏源电压信号与
所述参考电压信号，当所述漏源电压信号大于所述参考电压信号时，运放信号翻转，所述短路检测模块向所述输出侧逻辑控制模块输出短路信号。
[0008]在本申请的一些实施例中，所述短路检测模块还被配置为比较所述漏源电压信号与所述参考电压信号，当所述漏源电压信号小于或等于所述参考电压信号时，运放信号不翻转。
[0009]在本申请的一些实施例中，所述短路检测模块包括：比较器，包括第一输入端、第二输入端及输出端，其中所述输出端电连接所述输出侧逻辑控制模块；漏源电压信号源电路，电连接所述第一输入端；参考电压信号源电路，电连接所述第二输入端。
[0010]在本申请的一些实施例中，所述漏源电压信号源电路包括：第五电阻，所述第五电阻的第一端电连接所述SiC MOSFET的漏极，所述第五电阻两端还电连接有第二电容；第六电阻，所述第六电阻的第一端电连接所述第五电阻的第二端，所述第六电阻的两端还电连接有第三电容；第七电阻，所述第七电阻的第一端电连接所述第六电阻的第二端，第二端电连接所述第一输入端，且所述第七电阻的两端还电连接有第四电容；第八电阻，所述第八电阻的第一端电连接所述第一输入端，且所述第八电阻的第二端接输出侧地，所述第八电阻两端还电连接有第五电容。
[0011]在本申请的一些实施例中，所述参考电压信号源电路包括：第三MOS管，所述第三MOS管的栅极电连接所述输出侧逻辑控制模块，源极接输出侧地，且所述第三MOS管受控于所述控制信号；第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的阳极电连接所述第三MOS管的漏极；第九电阻，所述第九电阻的第一端电连接所述第一稳压二极管的阴极，第二端电连接所述第二输入端；第六电容，所述第六电容的第一端电连接所述第二输入端，第二端接输出侧地；第十电阻，所述第十电阻的第一端电连接直流正压，第二端电连接所述第二输入端。
[0012]在本申请的一些实施例中，所述短路检测电路还包括：辅助检测模块，位于所述SiC MOSFET的开尔文引脚和源极引脚之间，用于检测所述SiCMOSFET的电流变化率。
[0013]在本申请的一些实施例中，所述辅助检测模块包括：第二二极管，所述第二二极管的阳极接输出侧地；第十一电阻，所述第十一电阻的第一端电连接所述第二二极管的阴极，第二端电连接所述SiC MOSFET的源极；第十二电阻，所述第十二电阻的第一端电连接所述第二二极管的阴极；第七电容，所述第七电容的第一端电连接所述第十二电阻的第二端，第二端电连接所述SiC MOSFET的源极；变压器，所述变压器的原边电连接所述第七电容的两端，副边一端电连接所述输出侧逻辑控制模块，且另一端接输出侧地。
[0014]在本申请的一些实施例中，所述输出级功率放大电路包括PMOS管和NMOS管构成的推挽式驱动电路，或者包括NPN和PNP三极管构成的推挽式驱动电路。
[0015]在本申请的一些实施例中，所述输出级功率放大电路包括：放大器，所述放大器的输入端电连接所述输出侧逻辑控制模块，所述放大器还电连接直流正压、直流负压以及输出侧地；PMOS管，所述PMOS管的源极电连接所述直流电压，栅极电连接所述放大器的输出端，漏极通过第三电阻与所述SiC MOSFET的栅极电连接；NMOS管，所述NMOS管的源极电连接所述直流负压，栅极电连接所述放大器的输出端，漏极通过第一电阻与所述SiC MOSFET的栅极电连接。
[0016]在本申请的一些实施例中，所述短路检测电路还包括输入侧逻辑控制模块，用于接收所述SiC MOSFET的驱动脉冲信号，并输出至所述输出侧逻辑控制模块，所述输出侧逻
辑控制模块还将检测结果信号反馈至所述输入侧逻辑控制模块。
[0017]在本申请的一些实施例中，所述输入侧逻辑控制模块和所述输出侧逻辑控制模块之间还电连接有第二编码解码模块，所述第二编码解码模块包括：反馈编码模块，与所述输出侧逻辑控制模块电连接；反馈解码模块，与所述反馈编码模块之间信号隔离，且与所述输入侧逻辑控制模块电连接。
[0018]本申请还提供一种SiC MOSFET的短路检测方法，包括：输出侧逻辑控制模块接收所述SiC MOSFET的驱动脉冲信号并输出，还用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiC MOSFET的短路检测电路，其特征在于，包括：输出侧逻辑控制模块，用于接收所述SiC MOSFET的驱动脉冲信号并输出，还用于输出与所述驱动脉冲信号同步的控制信号；输出级功率放大电路，与所述输出侧逻辑控制模块电连接，并被配置为对所述驱动脉冲信号进行放大，并输出至所述SiC MOSFET；短路检测模块，与所述输出侧逻辑控制模块以及所述SiC MOSFET的漏极电连接，并被配置为接收所述控制信号并获得参考电压信号，同时获取所述SiC MOSFET的漏源电压信号，且基于所述漏源电压信号和所述参考电压信号向所述输出侧逻辑控制模块输出检测结果信号。2.根据权利要求1所述的SiC MOSFET的短路检测电路，其特征在于，所述短路检测模块被配置为比较所述漏源电压信号与所述参考电压信号，当所述漏源电压信号大于所述参考电压信号时，运放信号翻转，所述短路检测模块向所述输出侧逻辑控制模块输出短路信号。3.根据权利要求2所述的SiC MOSFET的短路检测电路，其特征在于，所述短路检测模块还被配置为比较所述漏源电压信号与所述参考电压信号，当所述漏源电压信号小于或等于所述参考电压信号时，运放信号不翻转。4.根据权利要求3所述的SiC MOSFET的短路检测电路，其特征在于，所述短路检测模块包括：比较器，包括第一输入端、第二输入端及输出端，其中所述输出端电连接所述输出侧逻辑控制模块；漏源电压信号源电路，电连接所述第一输入端；参考电压信号源电路，电连接所述第二输入端。5.根据权利要求4所述的SiC MOSFET的短路检测电路，其特征在于，所述漏源电压信号源电路包括：第五电阻，所述第五电阻的第一端电连接所述SiC MOSFET的漏极，所述第五电阻两端还电连接有第二电容；第六电阻，所述第六电阻的第一端电连接所述第五电阻的第二端，所述第六电阻的两端还电连接有第三电容；第七电阻，所述第七电阻的第一端电连接所述第六电阻的第二端，第二端电连接所述第一输入端，且所述第七电阻的两端还电连接有第四电容；第八电阻，所述第八电阻的第一端电连接所述第一输入端，且所述第八电阻的第二端接输出侧地，所述第八电阻两端还电连接有第五电容。6.根据权利要求4所述的SiC MOSFET的短路检测电路，其特征在于，所述参考电压信号源电路包括：第三MOS管，所述第三MOS管的栅极电连接所述输出侧逻辑控制模块，源极接输出侧地，且所述第三MOS管受控于所述控制信号；第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的阳极电连接所述第三MOS管的漏极；第九电阻，所述第九电阻的第一端电连接所述第一稳压二极管的阴极，第二端电连接所述第二输入端；第六电容，所述第六电容的第一端电连接所述第二输入端，第二端接输出侧地；
第十电阻，所述第十电阻的第一端电连接直流正压，第二端电连接所述第二输入端。7.根据权利要求1所述的SiC MOSFET的短路检测电路，其特征在于，所述短路检测电路还包括：辅助检测模块，位于所述SiC MOSFET的开尔文引脚和源极引脚之间，用于检测所述SiC MOSFET的电流变化率。8.根据权利要求7所述的SiC MOSFET的短...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵凤俭，
申请(专利权)人：飞锃半导体上海有限公司，
类型：发明
国别省市：