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    一種SiC MOSFET驅動器的短路保護電路制造技術

    技術編號:29041996 閱讀:94 留言:0更新日期:2021-06-26 05:51
    本實用新型專利技術提供了一種SiC MOSFET驅動器的短路保護電路,包括溫度檢測電路和控制電路;溫度檢測電路與控制電路連接,且兩者分別與SiC MOSFET連接,本實用新型專利技術能夠對SiC MOSFET進行精準保護,不易誤動作,保護能力強,避免SiC MOSFET由于結溫過高而失效,延長了SiC MOSFET的使用壽命;大大提高了驅動器的可靠性,使驅動器能夠可靠驅動SiC MOSFET動作。

    【技術實現步驟摘要】
    一種SiCMOSFET驅動器的短路保護電路
    本技術涉及電力電子
    ,具體涉及一種SiCMOSFET驅動器的短路保護電路。
    技術介紹
    電力電子器件對提高電力設備的性能指標起著十分重要的作用。隨著電動汽車、新能源等電力電子應用領域的蓬勃發展,功率變換器對效率、功率密度和耐高溫等方面的要求也越來越高。由于硅器件的性能逐漸接近材料理論極限,以碳化硅為代表的新型功率器件應運而生。碳化硅半導體器件具有導通電阻低、擊穿電壓高和極限工作溫度高等優點,在電力電子應用領域得到越來越廣泛的應用。隨著碳化硅半導體技術的不斷發展,對碳化硅功率器件的研究也在不斷展開和深入。SiCMOSFET為碳化硅功率器件的代表,其導通電阻RDS(on)和開關損耗均較低,適用于更高的工作頻率,另由于其高溫工作特性,使其具有高溫穩定性,SiCMOSFET的溫度Tj(℃)與導通電阻RDS(on)的關系如圖1所示,從圖1可以看出,隨著SiCMOSFET內部結溫的升高,導通電阻RDS(on)也隨之升高。實際電路存在的短路故障模式包括:1)在SiCMOSFET所在的電路正常工作時,負載突然短路,SiCMOSFET從飽和導通狀態轉化為電流迅速上升狀態,嚴重者可達到幾倍額定電流;2)在SiCMOSFET所在的電路正常工作前,負載已經處于短路狀態,SiCMOSFET從零電流狀態迅速上升至承受幾倍額定電流狀態。于是需要短路保護電路快速檢測到電流迅速增大的狀態,然后在SiCMOSFET和電路其他設備損壞之前安全關斷SiCMOSFET,實現對SiCMOSFET的保護。但是由于SiCMOSFET晶圓面積小,電流密度大且短路能力較弱,因此對驅動電路的短路保護功能要求較高。目前SiCMOSFET驅動器中的短路保護一般先檢測SiCMOSFET所在的電路發生短路時SiCMOSFET的漏極電流在流經導通電阻后形成的SiCMOSFET漏極和源極之間的電壓,再基于漏極和源極之間的電壓對SiCMOSFET進行短路保護,由于SiCMOSFET發生短路時大電流的承受時間小,且同等電流下較高結溫產生的漏極和源極之間的電壓VDS高,所以短路保護電路易誤動作,且保護能力差。
    技術實現思路
    為了克服上述現有技術中易誤動作且保護能力差的不足,本技術提供了一種SiCMOSFET驅動器的短路保護電路,包括溫度檢測電路和控制電路;所述溫度檢測電路與控制電路連接,且兩者分別與SiCMOSFET連接。還包括信號處理電路,所述信號處理電路一端連接溫度檢測電路,其另一端連接控制電路連接。所述控制電路包括數字邏輯電路、電壓基準電路、電壓檢測電路和比較電路;所述數字邏輯電路一端與信號處理電路連接,其另一端通過電壓基準電路與比較電路連接,所述比較電路與電壓檢測電路和SiCMOSFET分別連接。所述信號處理電路包括濾波電路、鉗位電路和AD轉換電路;所述濾波電路一端與溫度檢測電路連接,其另一端通過鉗位電路與AD轉換電路連接。所述電壓基準電路包括并聯的恒壓源電路和基準產生電路。所述恒壓源電路包括電壓基準芯片D2、限流電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3和儲能電容C1;所述限流電阻R1兩端分別連接第二供電電壓VCC2和公共連接點A;所述電壓基準芯片D2的陽極連接公共連接點B,其陰極連接公共連接點A,其參考端REF連接至分壓電阻R2和分壓電阻R3之間;所述儲能電容C1的兩端分別連接公共連接點A和公共連接點B;所述分壓電阻R2和分壓電阻R3串聯后,一端連接公共連接點A,另一端連接公共連接點B;所述基準產生電路包括分壓電阻R4、分壓電阻R5和儲能電容C2;所述分壓電阻R5和儲能電容C2并聯后,一端通過分壓電阻R4連接公共連接點A,另一端連接公共連接點B。所述電壓檢測單元包括恒流源控制電路、恒流源電路、盲區電路、濾波電路、泄放電路和二極管檢測電路;所述恒流源控制電路一端連接數字邏輯電路,另一端與恒流源電路連接;所述恒流源電路的另一端通過盲區電容和濾波電路與二極管檢測電路連接;所述泄放電路一端連接數字邏輯電路,其另一端連接于濾波電路與二極管檢測電路之間。所述恒流源控制電路包括非門D1、分壓電阻R6、分壓電阻R7和濾波電容C3;所述非門D1的輸入端連接數字邏輯電路和第一供電電壓VCC1,其輸出端通過分壓電阻R6連接公共連接點C,所述濾波電容C3和分壓電阻R7并聯后,一端連接公共連接點C,另一端連接公共連接點D。所述恒流源電路包括穩壓管Z1、限流電阻R8、三極管VT1、三極管VT2、轉換電阻R9、分壓電阻R10和分壓電阻R11;所述穩壓管Z1的連接公共連接點G,其陰極連接第二供電電壓VCC2;所述限流電阻R8一端連接公共連接點G,另一端連接三極管VT1的集電極,所述三極管VT1的基極連接公共連接點C,其發射極連接公共連接點D;所述轉換電阻R9的一端連接第二供電電壓VCC2,其另一端連接三極管VT2的發射極,所述三極管VT2的基極連接公共連接點G,其集電極連接公共連接點E,所述分壓電阻R10和分壓電阻R11串聯后,兩端分別連接公共連接點E和公共連接點D。所述濾波電路包括濾波電阻R12和濾波電容C5;所述濾波電阻R12兩端分別連接公共連接點E和公共連接點F,所述濾波電容C5兩端分別連接公共連接點F和公共連接點D。所述盲區電路包括盲區電容C4,所述盲區電容C4兩端分別連接公共連接點E和公共連接點D;所述二極管檢測電路包括多個串聯的二極管Dz,所述二極管檢測電路一端連接公共連接點F,其另一端連接SiCMOSFET。所述泄放電路包括分壓電阻R13、分壓電阻R14、濾波電容C6和三極管VT3;所述三極管VT3的集電極連接公共連接點F,其發射極連接公共連接點H,其基極連接公共點I,所述分壓電阻R14和濾波電容C6并立案后,一端連接公共連接點H,另一端連接公共連接點I,所述分壓電阻R13一端連接公共連接點I,另一端連接數字邏輯電路。所述溫度檢測電路包括溫度傳感器;所述數字邏輯電路包括可編程邏輯器件CPLD。本技術提供的技術方案具有以下有益效果:本技術的SiCMOSFET驅動器的短路保護電路包括溫度檢測電路和控制電路;溫度檢測電路與控制電路連接,且兩者分別與SiCMOSFET連接,實現SiCMOSFET的導通或關斷,通過SiCMOSFET所在的散熱器的溫度間接得到基準電壓,并通過檢測的電壓和基準電壓控制SiCMOSFET并對SiCMOSFET進行保護,不易誤動作,保護能力強;本技術提供的短路保護電路能夠對SiCMOSFET進行精準保護,避免SiCMOSFET由于結溫過高而失效,延長了SiCMOSFET的使用壽命;本技術通過采集SiCMOSFET所在的散熱器的溫度間接測量SiCMOSFET的結溫,從而改變電壓基準電路輸出的基準電壓;本技術提供的短路保護電路用于SiCMOSFET的驅動器,大大提高了驅本文檔來自技高網
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    【技術保護點】
    1.一種SiC MOSFET驅動器的短路保護電路,其特征在于,包括溫度檢測電路和控制電路;/n所述溫度檢測電路與控制電路連接,且兩者分別與SiC MOSFET連接;/n所述短路保護電路還包括信號處理電路,所述信號處理電路一端連接溫度檢測電路,其另一端連接控制電路連接;/n所述控制電路包括數字邏輯電路、電壓基準電路、電壓檢測電路和比較電路;/n所述數字邏輯電路一端與信號處理電路連接,其另一端通過電壓基準電路與比較電路連接,所述比較電路與電壓檢測電路和SiC MOSFET分別連接。/n

    【技術特征摘要】
    1.一種SiCMOSFET驅動器的短路保護電路,其特征在于,包括溫度檢測電路和控制電路;
    所述溫度檢測電路與控制電路連接,且兩者分別與SiCMOSFET連接;
    所述短路保護電路還包括信號處理電路,所述信號處理電路一端連接溫度檢測電路,其另一端連接控制電路連接;
    所述控制電路包括數字邏輯電路、電壓基準電路、電壓檢測電路和比較電路;
    所述數字邏輯電路一端與信號處理電路連接,其另一端通過電壓基準電路與比較電路連接,所述比較電路與電壓檢測電路和SiCMOSFET分別連接。


    2.根據權利要求1所述的SiCMOSFET驅動器的短路保護電路,其特征在于,所述信號處理電路包括濾波電路、鉗位電路和AD轉換電路;
    所述濾波電路一端與溫度檢測電路連接,其另一端通過鉗位電路與AD轉換電路連接。


    3.根據權利要求1所述的SiCMOSFET驅動器的短路保護電路,其特征在于,所述電壓基準電路包括并聯的恒壓源電路和基準產生電路。


    4.根據權利要求3所述的SiCMOSFET驅動器的短路保護電路,其特征在于,所述恒壓源電路包括電壓基準芯片D2、限流電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3和儲能電容C1;
    所述限流電阻R1兩端分別連接第二供電電壓VCC2和公共連接點A;所述電壓基準芯片D2的陽極連接公共連接點B,其陰極連接公共連接點A,其參考端REF連接至分壓電阻R2和分壓電阻R3之間;所述儲能電容C1的兩端分別連接公共連接點A和公共連接點B;所述分壓電阻R2和分壓電阻R3串聯后,一端連接公共連接點A,另一端連接公共連接點B;
    所述基準產生電路包括分壓電阻R4、分壓電阻R5和儲能電容C2;
    所述分壓電阻R5和儲能電容C2并聯后,一端通過分壓電阻R4連接公共連接點A,另一端連接公共連接點B。


    5.根據權利要求1所述的SiCMOSFET驅動器的短路保護電路,其特征在于,所述電壓檢測單元包括恒流源控制電路、恒流源電路、盲區電路、濾波電路、泄放電路和二極管檢測電路;
    所述恒流源控制電路一端連接數字邏輯電路,另一端與恒流源電路連接;所述恒流源電路的另一端通過盲區電容和濾波電路與二極管檢測電路連接;所述泄放電路一端連接數字邏輯電路,其另一端連接于濾波電路與二極管檢測電路之間。


    6.根據權利要求5所述的SiCMOSFET驅動器的短路保護電路,其特征在于,所述恒流源...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:孫寶奎張良趙彩萍朱寧輝王蓓蓓古哲韜
    申請(專利權)人:中電普瑞科技有限公司中電普瑞電力工程有限公司南瑞集團有限公司
    類型:新型
    國別省市:北京;11

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