一种基于纯硬件器件过流保护的SiCMOSFET驱动电路制造技术

本发明专利技术公开一种基于纯硬件器件过流保护的SiC MOSFET驱动电路，涉及保护电路领域，包括控制模块、PWM输出缓冲电路、驱动电路以及过流和短路保护电路，所述PWM输出缓冲电路与过流和短路保护电路都与控制模块连接，且PWM输出缓冲电路与过流和短路保护电路的输出都连接驱动电路的输入，所述驱动电路与过流和短路保护电路都与SiC MOSFET连接，通过在SiC MOSFET的源极串接电阻检测电流,将电流信号转为电压信号，使用LM211比较器与预定值进行比较，将比较信号经过光耦隔离输出后，直接接入SiC MOSFET驱动芯片的使能端，直接在SiC MOSFET驱动芯片侧进行保护，同时使用另一个光耦隔离输出接入主控模块的硬件保护中断引脚，双重保护。双重保护。双重保护。

【技术实现步骤摘要】
一种基于纯硬件器件过流保护的SiC MOSFET驱动电路


[0001]本专利技术涉及保护电路领域，具体涉及一种基于纯硬件器件过流保护的SiC MOSFET驱动电路。

技术介绍

[0002]SiC MOSFET与传统的Si MOSFET相比，SiC MOSFET导通电阻更小、开关损耗更低，适用于更高的工作频率，另由于其高温工作特性，大大提高了高温稳定性，可用于传统Si MOSFET无法涉及的高压、高温、高效率及高功率密度的应用场合。
[0003]但由于SiC MOSFET比传统的Si MOSFET价格昂贵很多，高性能的同时也带来了高成本，而在实际使用过程中，因为控制不及时、外部干扰等原因造成SiC MOSFET过流短路等故障进而导致SiC MOSFET损坏的事例屡见不鲜。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于纯硬件器件过流保护的SiC MOSFET驱动电路，通过在SiC MOSFET的源极串接电阻检测电流,将电流信号转为电压信号，使用LM211比较器与预定值进行比较，将比较信号经过光耦隔离输出后，直接接入SiC MOSFET驱动芯片的使能端，直接在SiC MOSFET驱动芯片侧进行保护，同时使用另一个光耦隔离输出接入主控模块的硬件保护中断引脚，双重保护。设计所需器件少，无需占用太大的PCB板空间，同时可以迅速触发短路保护机制，保护保护SiC MOSFET不被损坏。
[0005]一种基于纯硬件器件过流保护的SiC MOSFET驱动电路，包括控制模块、PWM输出缓冲电路、驱动电路以及过流和短路保护电路，所述PWM输出缓冲电路与过流和短路保护电路都与控制模块连接，且PWM输出缓冲电路与过流和短路保护电路的输出都连接驱动电路的输入，所述驱动电路与过流和短路保护电路都与SiC MOSFET连接；
[0006]所述PWM输出缓冲电路包括收发器，收发器的B2～B7引脚连接6路PWM信号DPWM1～DPWM6，收发器的使能引脚OE接地，方向控制引脚接地，收发器的输出引脚A2～A7分别连接至驱动电路；
[0007]所述驱动电路包括两个IGBT驱动器，IGBT驱动器的1号引脚和4号引脚为信号输入侧电源正极和对应接地端，2号引脚和3号引脚分别为驱动器同向输入和驱动器反向输入，3号引脚为使能引脚，5号引脚和8号引脚分别为隔离电源的地端和正端，6号引脚为有源米勒钳位引脚，接SiC MOSFET的栅极，7号引脚为驱动信号输出；
[0008]所述过流和短路保护电路包括功率放大器，功率放大器的正极输入接SiC MOSFET的源极,功率放大器的输出接第一光耦合器U5和第二光耦合器U6，且功率放大器的正极输入端和DC_BUS
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端直接连接有采样电阻R9。
[0009]优选的，所述控制模块采用型号为TMS320F2812的DSP控制芯片，所述收发器的型号为74LVC4245APW，所述IGBT驱动器的型号为1EDC20I12MH。
[0010]优选的，所述收发器的B2～B7引脚连接的6路PWM信号DPWM1～DPWM6都设有下拉电
阻，所述下拉电阻的阻值都为2kΩ。
[0011]优选的，所述两个IGBT驱动器的输出端分别连接有栅极驱动电阻一R7和栅极驱动电阻二R8，所述栅极驱动电阻一R7和栅极驱动电阻二R8的阻值都为10Ω。
[0012]优选的，所述采样电阻R9的阻值为3MΩ。
[0013]本专利技术的优点在于：通过在SiC MOSFET的源极串接电阻检测电流,将电流信号转为电压信号，使用LM211比较器与预定值进行比较，将比较信号经过光耦隔离输出后，直接接入SiC MOSFET驱动芯片的使能端，直接在SiC MOSFET驱动芯片侧进行保护，同时使用另一个光耦隔离输出接入主控模块的硬件保护中断引脚，双重保护。设计所需器件少，无需占用太大的PCB板空间，同时可以迅速触发短路保护机制，保护保护SiC MOSFET不被损坏。
附图说明
[0014]图1为本专利技术装置的电路结构示意图；
[0015]图2为本专利技术装置中PWM输出缓冲电路示意图；
[0016]图3为本专利技术装置中驱动电路示意图；
[0017]图4为本专利技术装置中过流和短路保护电路示意图；
[0018]图5为本专利技术的电路连接原理图；
具体实施方式
[0019]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0020]如图1至图5所示，基于纯硬件器件的SiC MOSFET过流保护电路，主要包括控制模块电路、驱动电路以及过流保护电路。正常工作时，驱动SiC MOSFET器件所需的脉冲信号由控制器发出至八路双电源转换收发器74LVC4245APW，再输出至SiC MOSFET驱动芯片1EDC20I12MH的IN+引脚，当1EDC20I12MH的IN
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引脚为低电平时，1EDC20I12MH的信号输出引脚OUT输出与之同相位的波形，进而驱动SiC MOSFET器件，此时电流检测电阻上电流较小，分压小于预定值，LM211输出低电平，通过光耦TLP621得到高电平信号PDPINT，此信号接入控制芯片TMS320F2812的故障引脚PDPINT，PDPINT引脚为低电平有效，故TMS320F2812可以正常输出PWM信号，LM211输出的低电平信号经过另一个光耦TLP621得到一个低电平信号IN_N，连接至1EDC20I12MH的IN
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引脚，此时1EDC20I12MH的IN
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引脚为低电平，1EDC20I12MH可以正常工作；当SiC MOSFET器件发生过流或短路时，电流检测电阻分压变大，当电阻分压大于预定值时，LM211输出电平发生翻转，PDPINT、IN_N电平也发生翻转，IN_N电平为高电平，1EDC20I12MH被锁定，OUT引脚输出低电平，同时TMS320F2812的故障引脚PDPINT电平变为低电平，TMS320F2812的PWM输出也被锁死，双重保护，使得SiC MOSFET不被损坏。
[0021]其中控制模块和PWM输出缓冲电路原理是：控制模块一般是指DSP、FPGA或两者的联合单元，主要用于发送PWM脉冲信号、信号缓存电路以及故障信号回传。本专利技术选用DSP作为控制模块，DSP输出的6路PWM信号DPWM1～DPWM6分别连接在收发器74LVC4245APW的B2～B7引脚上，PWM信号需要添加下拉电阻，防止上电瞬间PWM信号不稳，导致SiC MOSFET误导通；74LVC4245APW的使能引脚OE接地，方向控制引脚接地，使得信号传输方向为B到A，74LVC4245APW正常工作，其输出引脚A2～A7分别连接至相应的1EDC20I12MH的IN+引脚。电
路图如图2所示。
[0022]其中驱动电路采用的1EDC20I12MH是Infineon公司设计的一款带钳位的单通道隔离式IGBT栅极驱动器，轨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于纯硬件器件过流保护的SiC MOSFET驱动电路，其特征在于，包括控制模块、PWM输出缓冲电路、驱动电路以及过流和短路保护电路，所述PWM输出缓冲电路与过流和短路保护电路都与控制模块连接，且PWM输出缓冲电路与过流和短路保护电路的输出都连接驱动电路的输入，所述驱动电路与过流和短路保护电路都与SiC MOSFET连接；所述PWM输出缓冲电路包括收发器，收发器的B2～B7引脚连接6路PWM信号DPWM1～DPWM6，收发器的使能引脚OE接地，方向控制引脚接地，收发器的输出引脚A2～A7分别连接至驱动电路；所述驱动电路包括两个IGBT驱动器，IGBT驱动器的1号引脚和4号引脚为信号输入侧电源正极和对应接地端，2号引脚和3号引脚分别为驱动器同向输入和驱动器反向输入，3号引脚为使能引脚，5号引脚和8号引脚分别为隔离电源的地端和正端，6号引脚为有源米勒钳位引脚，接SiC MOSFET的栅极，7号引脚为驱动信号输出；所述过流和短路保护电路包括功率放大器，功率放大器的正极输入接SiC MOSFET的源极,功率放大器的输出接第一光耦合器U...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华，范斌涛，王婷，魏春燕，陈相吾，刘锋，马岩浩，王璞，
申请(专利权)人：陕西能源研究院有限公司陕西省地方电力集团有限公司榆林电力分公司，
类型：发明
国别省市：