用于驱动晶体管的过电压保护电路制造技术

驱动晶体管被连接到低侧驱动配置中的谐振负载。感测跨过所述驱动晶体管的导电端子的电压并将其与过电压阈值相比较。响应于所述比较使过电压信号生效(assert)。所述驱动晶体管在正常模式下由PWM控制信号来控制。响应于所述过电压信号的生效，所述驱动晶体管被迫导通(而无论PWM控制信号如何)，以解除过电压状况。可以响应于所述过电压信号的生效而禁用电路的操作或迫使其进入软启动模式。另外，可以响应于所述过电压信号的生效而减小所述PWM控制信号的脉冲宽度。

【技术实现步骤摘要】

本公开一般地涉及过电压保护电路，并且更特别地涉及被配置成保护脉宽调制(PWM)控制的驱动晶体管的过电压保护电路。
技术介绍
在本领域中已知的是提供被耦合到负载电路的低侧驱动晶体管。例如，低侧驱动晶体管可以包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)且负载电路可以包括谐振回路电路。在图1中图示出此电路配置。谐振回路电路可以例如包括并联耦合的电感和电容。谐振回路电路的第一端子被耦合到DC电源节点。谐振回路电路的第二端子被耦合到IGBT的集电极端子。IGBT的发射极端子被耦合到参考电源节点(例如，地)。IGBT的栅极端子由从栅极驱动器电路输出的驱动信号驱动。栅极驱动器电路可以例如包括如在本领域中已知的图腾柱推挽式驱动电路。栅极驱动器电路被由PWM发生器电路产生的脉宽调制(PWM)控制信号来起动。在许多应用中，IGBT可能由于过电压状况而被损坏。在本领域中需要保护IGBT。
技术实现思路
在实施例中，一种电路包括：驱动晶体管，具有被配置成接收驱动信号的控制端子并具有第一导电端子和第二导电端子，其中所述第一导电端子被配置成用于连接到负载电路；感测电路，被配置成感测跨过第一导电端子和第二导电端子的电压；比较器电路，被配置成将感测的电压与电压阈值相比较，并生成指示过电压状况的信号；以及驱动电路，被配置成响应于脉宽调制(PWM)信号而生成所述驱动信号，所述驱动电路包括响应于指示所述过电压状况的所述信号而被起动以迫使所述驱动晶体管无论PWM信号如何都导通的强制导通电路。在实施例中，一种方法包括：向驱动晶体管的控制端子施加驱动信号，所述驱动晶体管包括被配置成用于连接到负载电路的导通端子；感测跨过所述第一导电端子和第二导电端子的电压；将感测的电压与电压阈值相比较；响应于所述比较而生成指示过电压状况的信号；以及响应于脉宽调制(PWM)信号而生成所述驱动信号，其中生成还包括响应于指示所述过电压状况的所述信号而迫使所述驱动晶体管导通，而无论所述PWM信号如何。在实施例中，一种电路包括：驱动晶体管，具有被配置成接收驱动信号的控制端子并具有第一导电端子和第二导电端子，其中所述第一导电端子被配置成用于连接到负载电路；感测电路，被配置成感测跨过所述第一导电端子和所述第二导电端子的电压；比较器电路，被配置成将感测的电压与电压阈值相比较，并生成指示过电压状况的信号；脉宽调制(PWM)信号发生器，被配置成生成PWM信号；以及驱动电路，被配置成如果指示过电压状况的信号未生效(assert)，则响应于所述PWM信号而生成所述驱动信号，并且否则如果指示所述过电压状况的信号被断言，则迫使所述驱动晶体管导通。附图说明为了更透彻地理解本公开及其优点，现在将参考结合附图进行的以下描述，在所述附图中：图1是用于低侧驱动电路的电路图；图2是用于包括用于过电压保护电路的实施例的低侧驱动电路的电路图；图3A和3B图示出用于图2的低侧驱动电路的操作波形；图4是用于包括用于过电压保护电路的实施例的低侧驱动电路的电路图；图5是用于包括用于过电压保护电路的实施例的低侧驱动电路的电路图；以及图6是图示出图5的电路的操作的流程图。具体实施方式现在参考图2，该图2示出了用于包括用于过电压保护电路12的实施例的低侧驱动电路10的电路图。电路10包括被耦合到负载电路16的低侧驱动晶体管14。例如，低侧驱动晶体管14可以包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)且负载电路16可以包括谐振回路电路。谐振回路电路可以例如包括并联耦合的电感和电容。谐振回路电路的第一端子被耦合到被配置成接收DC电源电压Vdc的DC电源节点。谐振回路电路的第二端子被耦合到IGBT14的集电极端子。IGBT14的发射极端子被耦合到参考电源节点(例如，地)。IGBT的栅极端子由从栅极驱动器电路18输出的驱动信号驱动。栅极驱动器电路18可以例如包括在本领域中已知的图腾柱推挽式驱动器电路。栅极驱动器电路18被由PWM发生器电路24产生的脉宽调制(PWM)控制信号起动。栅极驱动器电路18还包括强制导通电路20，所述强制导通电路20被配置成当由反馈线22上的过电压控制(OVC)信号生效而被起动时，促使栅极驱动器电路18无论PWM控制信号如何都输出迫使IGBT14导通的驱动信号。过电压保护电路12包括由串联连接的电阻器R1和R2形成并被配置成充当电压传感器的电阻分压器电路。电阻分压器电路的一个端子被耦合到IGBT14的集电极端子。电阻分压器电路的另一端子被耦合到参考电源节点。因此，跨过电阻分压器电路的电压降等于(或至少表示)跨过IGBT14的集电极和发射极端子的电压降(即，电压降等于Vce)。电阻分压器电路在电阻器R1和R2的串联连接点处包括分接头节点30。分接头节点30处的电压(V30)是电压Vce的一小部分，其中该部分由电阻器R1和R2的电阻值设定。电压V30被施加于比较器电路32的非反相输入端子。比较器32的反相输入端子接收参考电压Vref。比较器电路32将电压V30与电压Vref相比较，并响应于该比较而在线路22上生成具有逻辑状态的OVC信号。特别地，该OVC信号在电压V30超过电压Vref时跳变到逻辑高(即，使其生效)。在优选实施方式中，比较器电路32是迟滞比较器，因此引起OVC信号的状态改变的电压V30与电压Vref的比较经受内在迟滞。强制导通电路20响应于OVC信号的生效而操作。当OVC信号是逻辑高时，强制导通电路20促使栅极驱动器电路18迫使驱动信号进入逻辑高状态(并因此使IGBT14导通)，而无论接收到的PWM信号的状态如何。现在参考图3A，该图3A示出了不存在过电压状况的情况下用于低侧驱动电路10的操作波形。第一波形示出了施加于IGBT14的控制端子的驱动信号(DS)。IGBT14在驱动信号DS为逻辑高时被导通。当IGBT导通时，电流通过导电路径从集电极流到发射极。由于负载电路16是谐振回路电路，所以流过IGBT14的电流(也称为I14)将斜坡向上直至在驱动信号DS跳变至逻辑低时IGBT14截止。在那里，跨过集电极至发射极端子的电压根据负载电路16的谐振特性上升且然后下降。此电压通过在节点30处产生相应电压(称为V30)的电阻分压器电路而被感测。由比较器电路32与参考电压Vref相比较正是此电压V30。图3A图示出其中电压V30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：驱动晶体管，所述驱动晶体管具有被配置成接收驱动信号的控制端子并具有第一导电端子和第二导电端子，其中所述第一导电端子被配置成用于连接到负载电路；感测电路，所述感测电路被配置成感测跨过所述第一导电端子和所述第二导电端子的电压；比较器电路，所述比较器电路被配置成将感测的所述电压与电压阈值相比较并生成指示过电压状况的信号；以及驱动电路，所述驱动电路被配置成响应于脉宽调制(PWM)信号而生成所述驱动信号，所述驱动电路包括强制导通电路，所述强制导通电路响应于指示所述过电压状况的所述信号而被起动，以迫使所述驱动晶体管无论所述PWM信号如何都导通。

【技术特征摘要】
2014.10.08 US 14/509,4271.一种电路，包括：
驱动晶体管，所述驱动晶体管具有被配置成接收驱动信号的控制
端子并具有第一导电端子和第二导电端子，其中所述第一导电端子被
配置成用于连接到负载电路；
感测电路，所述感测电路被配置成感测跨过所述第一导电端子和
所述第二导电端子的电压；
比较器电路，所述比较器电路被配置成将感测的所述电压与电压
阈值相比较并生成指示过电压状况的信号；以及
驱动电路，所述驱动电路被配置成响应于脉宽调制(PWM)信
号而生成所述驱动信号，所述驱动电路包括强制导通电路，所述强制
导通电路响应于指示所述过电压状况的所述信号而被起动，以迫使所
述驱动晶体管无论所述PWM信号如何都导通。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述驱动晶体管是绝缘栅双
极晶体管(IGBT)。
3.根据权利要求1所述的电路，还包括所述负载电路。
4.根据权利要求3所述的电路，其中所述负载电路是谐振回路电
路。
5.根据权利要求1所述的电路，其中所述驱动晶体管是低侧驱动
晶体管。
6.根据权利要求1所述的电路，还包括被配置成生成所述PWM
信号的PWM发生器电路。
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述PWM发生器电路包括
软启动电路，并且其中所述软启动电路响应于指示所述过电压状况的
所述信号而被起动。
8.根据权利要求6所述的电路，其中所述PWM发生器电路包括
过度过电压状况检测电路，所述过度过电压状况检测电路被配置成如
果接收到指示所述过电压状况的信号的数目超过关断阈值，则禁用所

\t述PWM信号的生成。
9.根据权利要求6所述的电路，其中所述PWM发生器电路包括
过度过电压状况检测电路，所述过度过电压状况检测电路被配置成如
果接收到指示所述过电压状况的信号的数目超过减小阈值，则减小所
述PWM信号的脉冲宽度。
10.根据权利要求9所述的电路，其中所述过度过电压状况检测
电路进一步被配置成在超过所述减小阈值的情况下，随着每次接收到
指示所述过电压状况的信号而逐渐地减小所述PWM信号的脉冲宽
度。
11.根据权利要求10所述的电路，其中所述过度过电压状况检测
电路进一步被配置成如果接收到的指示所述过电压状况的信号的数
目超过关断阈值，则禁用所述PWM信号的生成。
12.根据权利要求6所述的电路，其中所述PWM发生器电路包
括被配置成响应于指示所述过电压状况的所述信号而禁用所述PWM
信号的生成的禁用电路。
13.一种方法，包括：
向驱动晶体管的控制端子施加驱动信号，所述驱动晶体管包括被
配置成用于连接到负载电路的导电端子；
感测跨过所述第一导电端子...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·马利克，L·阿巴特里，G·卡塔里萨诺，A·贾因，
申请(专利权)人：意法半导体国际有限公司，意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL