SiCMOSFET的保护电路制造技术

本申请技术方案提供一种SiC MOSFET的保护电路，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；软关断模块，电连接所述输出侧逻辑控制模块和所述输出级功率放大电路，且被配置为在所述SiC MOSFET发生短路或过流故障后，使驱动脉冲电压逐渐降低，以实现驱动脉冲信号的延时关断。本申请技术方案的保护电路能够在SiC MOSFET发生短路或过流故障时，实现SiC MOSFET的延时关断。MOSFET的延时关断。MOSFET的延时关断。

【技术实现步骤摘要】
SiC MOSFET的保护电路


[0001]本申请涉及电力电子
，尤其涉及一种SiC MOSFET的保护电路。

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或过流故障会造成较为严重后果，因此必须在检测到短路或过流故障后对SiC MOSFET进行保护。目前普遍采用硬关断，驱动电路会立即关断SiC MOSFET的栅极驱动电压，这种做法往往存在使SiCMOSFET过电压失效的风险。

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的保护电路，能够在SiC MOSFET发生短路或过流故障时，实现SiC MOSFET的延时关断。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供了一种SiC MOSFET的保护电路，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；软关断模块，电连接所述输出侧逻辑控制模块和所述输出级功率放大电路，且被配置为在所述SiC MOSFET发生短路或过流故障后，使驱动脉冲电压逐渐降低，以实现驱动脉冲信号的延时关断。
[0007]在本申请的一些实施例中，所述软关断模块被配置为在所述SiCMOSFET发生短路或过流故障后，执行如下操作：在第一阶段，使所述驱动脉冲电压由第一正压降低至第二正压；在第二阶段，使所述驱动脉冲电压由所述第二正压降低至第三正压；待所述输出级功率放大电路输出的驱动脉冲信号为关断信号时进行第三阶段，使所述驱动脉冲电压由所述第三正压降低至负压。
[0008]在本申请的一些实施例中，所述软关断模块包括：第四MOS管，所述第四MOS管的栅极电连接所述输出侧逻辑控制模块，源端电连接输出侧地；第八电容，所述第八电容的第一端电连接所述输出侧地；第十三电阻，所述第十三电阻的第一端电连接所述第四MOS管的漏端，第二端电连接所述第八电容的第二端；第十四电阻，所述第十四电阻的第一端电连接直流正压，第二端电连接所述第八电容的第二端；第三二极管，所述第三二极管的阳极电连接输出级功率放大电路，阴极电连接所述第八电容的第二端；第五MOS管，所述第五MOS管的栅极电连接所述输出侧逻辑控制模块，源端接输出侧地；第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阳极电连接所述第五MOS管的漏极，阴极电连接所述输出级功率放大电路；其中，在所述第一阶段，所述输出侧逻辑控制模块向所述第五MOS管发送导通信号，所述第五MOS管导通；在所述第二阶段，所述输出侧逻辑控制模块向所述第四MOS管发送导通信号，所述第四MOS管导通；在所述第三阶段，所述输出侧逻辑控制模块向所述第四MOS管和所述第五MOS管发送关断信号，所述第四MOS管和所述第五MOS管关断。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]在本申请的一些实施例中，所述软关断模块与所述NMOS管的漏极电连接。
[0012]在本申请的一些实施例中，所述保护电路还包括短路检测模块，与所述输出侧逻辑控制模块以及所述SiC MOSFET的漏极电连接，用于检测所述SiC MOSFET所在电路是否短路，并将短路检测结果反馈至所述输出侧逻辑控制模块。
[0013]在本申请的一些实施例中，所述保护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，还用于接收所述输出侧逻辑控制模块反馈的短路检测结果。
[0014]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一编码解码模块，所述第一编码解码模块包括：驱动编码模块，与所述输入侧逻辑控制模块电连接；驱动解码模块，与所述驱动编码模块之间信号隔离，且与所述输出侧逻辑控制模块电连接。
[0015]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。
[0016]在本申请的一些实施例中，所述保护电路还包括：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。
[0017]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。
[0018]本申请技术方案的保护电路设置软关断模块，在发生短路或过流故障后，可以使驱动脉冲电压逐渐降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiC MOSFET的保护电路，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；软关断模块，电连接所述输出侧逻辑控制模块和所述输出级功率放大电路，且被配置为在所述SiC MOSFET发生短路或过流故障后，使驱动脉冲电压逐渐降低，以实现驱动脉冲信号的延时关断。2.根据权利要求1所述的SiC MOSFET的保护电路，其特征在于，所述软关断模块包括：第四MOS管，所述第四MOS管的栅极电连接所述输出侧逻辑控制模块，源端电连接输出侧地；第八电容，所述第八电容的第一端电连接所述输出侧地；第十三电阻，所述第十三电阻的第一端电连接所述第四MOS管的漏端，第二端电连接所述第八电容的第二端；第十四电阻，所述第十四电阻的第一端电连接直流正压，第二端电连接所述第八电容的第二端；第三二极管，所述第三二极管的阳极电连接输出级功率放大电路，阴极电连接所述第八电容的第二端；第五MOS管，所述第五MOS管的栅极电连接所述输出侧逻辑控制模块，源端接输出侧地；第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阳极电连接所述第五MOS管的漏极，阴极电连接所述输出级功率放大电路；其中，在第一阶段，所述输出侧逻辑控制模块向所述第五MOS管发送导通信号，所述第五MOS管导通；在第二阶段，所述输出侧逻辑控制模块向所述第四MOS管发送导通信号，所述第四MOS管导通；在第三阶段，所述输出侧逻辑控制模块向所述第四MOS管和所述第五MOS管发送关断信号，所述第四MOS管和所述第五MOS管关断。3.根据权利要求1所述的SiC MOSFET的保护电路，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的SiC MOSFET的保护电路，其特征在于，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正压，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，...

【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：新型
国别省市：