【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子，特别是一种sic功率器件的短路保护电路。
技术介绍
1、sic(碳化硅)功率器件与硅器件相比，具有通态电阻低、开关速度快、热导率高等性能优势，有利于提高变换器的效率和功率密度，广泛应用于集成电路中提高整体性能。但是在实际应用中，sic功率器件不可避免地要工作在过载、退饱和等造成sic功率器件短路的工作状态下，且由于sic功率器件的特性和应用环境，其对各类型短路故障反应都更加敏感，十分容易误触发；这就要求其必须具备短路故障保护能力来保护自身及所应用的集成电路，能在出现过载、退饱和等短路故障时实施保护措施；所以sic功率器件的短路保护电路的性能是决定能否快速准确实施短路保护的关键。
2、现有短路保护电路通常是通过检测sic功率器件(如sic-mosfet)的导通电压(如漏极-源极电压)来判断是否发生短路故障，然后设置rc充放电电路来适配不同的短路电压，rc充放电电路充电至短路阀值电压的时间即是适配的预留消隐时间，用于防止sic功率器件因扰动误触发短路保护。
3、当sic功率器件短路故障时，由于sic功率器件所接的母线电压不同，短路电压也将不同，因此sic功率器件的短路保护响应时间也应随之变化，才能避免误触发；但是rc充放电电路的电阻和电容规格确定的情况下，不同短路电压对rc充放电电路的充电至短路阀值电压的时间影响不大，即预留消隐时间基本恒定，这就导致了预留消隐时间不能适配不同母线电压，当母线电压发生变化时，预留消隐时间和实际需要的短路保护响应时间不匹配；若预留消隐时间较大，则影响sic
4、更重要的是，sic功率器件的短路耐受时间通常较短，比如sic-mosfet的短路耐受时间仅为2～7秒，且sic功率器件所接母线电压越高，短路耐受时间越短，所以这就要求预留消隐时间与短路电压的匹配度极高；显然现有短路保护电路也无法满足。
技术实现思路
1、针对上述缺陷，本专利技术的目的在于提出一种sic功率器件的短路保护电路，其消隐时间更适配不同母线电压，短路保护更加精准，更符合sic功率器件的性能要求。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种sic功率器件的短路保护电路，包括驱动单元、短路电压适配单元和短路保护动作单元；所述短路保护动作单元的输入端外接驱动信号，所述短路保护动作单元的输出端和所述驱动单元的输入端电连接，sic功率器件的驱动端、所述短路电压适配单元的反馈端均和所述驱动单元的输出端电连接，所述sic功率器件的导通电压端和所述短路电压适配单元的输入端电连接，所述短路电压适配单元的输出端和所述短路保护动作单元的触发端电连接；
4、所述驱动单元用于当接收到所述驱动信号时，根据所述驱动信号驱动所述sic功率器件；当接收到关断信号时，关断所述sic功率器件；
5、所述短路电压适配单元用于实时监测所述sic功率器件的导通电压；当所述导通电压大于短路阀值电压的持续时间大于消隐时间时，生成短路触发信号传输至所述短路保护动作单元；所述导通电压的大小和所述消隐时间的大小成线性反比关系；
6、所述短路保护动作单元用于接收所述驱动信号传输至所述驱动单元；当接收到所述短路触发信号时，生成所述关断信号传输至所述驱动单元。
7、进一步的，所述短路电压适配单元包括触发式采集电路、隔离电路和触发式判断电路；所述触发式采集电路的输入端用作所述短路电压适配单元的输入端，所述触发式判断电路的反馈端用作所述短路电压适配单元的反馈端，所述触发式判断电路的输出端用作所述短路电压适配单元的输出端；
8、所述触发式采集电路的输出端和所述隔离电路的输入端电连接，所述隔离电路的输出端和所述触发式判断电路的输入端电连接；
9、所述短路阀值电压包括第一阀值电压和第二阀值电压；
10、所述触发式采集电路用于实时监测所述导通电压；当所述导通电压大于所述第一阀值电压时，将所述导通电压经所述隔离电路传输至所述触发式判断电路；
11、所述触发式判断电路用于当接收到所述导通电压时，判断值下降，所述导通电压的大小和所述判断值的下降速度成线性正比关系；若所述判断值下降至小于所述第二阀值电压，则生成所述短路触发信号；所述触发式判断电路下降至小于所述第二阀值电压的时间为所述消隐时间；
12、所述隔离电路用于电气隔离所述触发式采集电路和所述触发式判断电路。
13、进一步的，所述触发式判断电路包括非门u1、mos管m1、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电容c1、比较器a2和施密特触发器u5；所述非门u1的输入端用作所述触发式判断电路的反馈端，所述电阻r6的一端用作所述触发式判断电路的输入端，所述施密特触发器u5的输出端用作所述触发式判断电路的输出端；
14、所述电阻r6的另一端、所述电容c1的一端、所述mos管m1的源极均和所述比较器a2的负输入端电连接，所述mos管m1的栅极和所述非门u5的输出端电连接，所述mos管m1的漏极和所述电阻r8的一端电连接，所述电阻r8的另一端、所述电容c1的另一端、所述施密特触发器u5的输入端均和所述比较器a2的输出端电连接，所述比较器a2的正输入端和所述电阻r7的一端电连接，所述电阻r7的另一端接地。
15、进一步的，所述短路保护动作单元包括与门u2、与门u4和上升沿触发器u3；所述与门u2的第一输入端用作所述短路保护动作单元的触发端，所述与门u2的第二输入端用作所述短路保护动作单元的输入端，所述与门u4的输出端用作所述短路保护动作单元的输出端；
16、所述与门u2的第一输入端和所述上升沿触发器u3的输入端电连接，所述与门u2的输出端和所述上升沿触发器u3的时钟端电连接，所述与门u4的输入端和所述与门u2的第二输入端电连接，所述与门u4的取反输入端和所述上升沿触发器u3的输出端电连接。
17、进一步的，所述触发式采集电路包括二极管d1、电阻r2和电阻件r1；所述二极管d1的阴极用作所述触发式采集电路的输入端的正极，所述电阻r2的一端用作所述触发式采集电路的输入端的负极，所述电阻件r1的一端用作所述触发式采集电路的输出端；
18、所述二极管d1的阳极和所述电阻件r1的另一端电连接，所述电阻件r1的一端和所述电阻r2的另一端电连接。
19、进一步的，所述隔离电路包括电阻r4、电阻r5和比较器a1；所述电阻r4的一端用作所述隔离电路的输入端，所述比较器a1的输出端用作所述隔离电路的输出端；
20、所述电阻r4的另一端和所述比较器a1的正输入端电连接，所述电阻r5的一端和所述比较器a1的负输入端电连接，所述电阻r5的另一端和所述比本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种SiC功率器件的短路保护电路，其特征在于：包括驱动单元、短路电压适配单元和短路保护动作单元；所述短路保护动作单元的输入端外接驱动信号，所述短路保护动作单元的输出端和所述驱动单元的输入端电连接，SiC功率器件的驱动端、所述短路电压适配单元的反馈端均和所述驱动单元的输出端电连接，所述SiC功率器件的导通电压端和所述短路电压适配单元的输入端电连接，所述短路电压适配单元的输出端和所述短路保护动作单元的触发端电连接；
2.根据权利要求1所述的一种SiC功率器件的短路保护电路，其特征在于：所述短路电压适配单元包括触发式采集电路、隔离电路和触发式判断电路；所述触发式采集电路的输入端用作所述短路电压适配单元的输入端，所述触发式判断电路的反馈端用作所述短路电压适配单元的反馈端，所述触发式判断电路的输出端用作所述短路电压适配单元的输出端；
3.根据权利要求2所述的一种SiC功率器件的短路保护电路，其特征在于：所述触发式判断电路包括非门U1、MOS管M1、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C1、比较器A2和施密特触发器U5；所述非门U1的输入端用作所述触发式判断电路的反
4.根据权利要求1所述的一种SiC功率器件的短路保护电路，其特征在于：所述短路保护动作单元包括与门U2、与门U4和上升沿触发器U3；所述与门U2的第一输入端用作所述短路保护动作单元的触发端，所述与门U2的第二输入端用作所述短路保护动作单元的输入端，所述与门U4的输出端用作所述短路保护动作单元的输出端；
5.根据权利要求2所述的一种SiC功率器件的短路保护电路，其特征在于：所述触发式采集电路包括二极管D1、电阻R2和电阻件R1；所述二极管D1的阴极用作所述触发式采集电路的输入端的正极，所述电阻R2的一端用作所述触发式采集电路的输入端的负极，所述电阻件R1的一端用作所述触发式采集电路的输出端；
6.根据权利要求2所述的一种SiC功率器件的短路保护电路，其特征在于：所述隔离电路包括电阻R4、电阻R5和比较器A1；所述电阻R4的一端用作所述隔离电路的输入端，所述比较器A1的输出端用作所述隔离电路的输出端；
7.根据权利要求2所述的一种SiC功率器件的短路保护电路，其特征在于：所述触发式判断电路或者用于当接收到所述导通电压时，判断值上升，所述导通电压的大小和所述判断值的上升速度成线性正比关系；若所述判断值上升至大于所述第二阀值电压，则生成所述短路触发信号；所述触发式判断电路上升至大于所述第二阀值电压的时间为所述消隐时间。
8.根据权利要求4所述的一种SiC功率器件的短路保护电路，其特征在于：所述上升沿触发器U3为带有清零端的D触发器；所述D触发器的D端用作所述上升沿触发器U3的输入端，所述D触发器的Q端用作所述上升沿触发器U3的输出端，所述D触发器的CLK端用作所述上升沿触发器U3的时钟端。
9.根据权利要求5所述的一种SiC功率器件的短路保护电路，其特征在于：所述电阻件R1为阻值远大于所述电阻R2阻值的单个大电阻，所述大电阻的一端用作所述电阻件R1的一端，所述大电阻的另一端用作所述电阻件R1的另一端；
...【技术特征摘要】
1.一种sic功率器件的短路保护电路，其特征在于：包括驱动单元、短路电压适配单元和短路保护动作单元；所述短路保护动作单元的输入端外接驱动信号，所述短路保护动作单元的输出端和所述驱动单元的输入端电连接，sic功率器件的驱动端、所述短路电压适配单元的反馈端均和所述驱动单元的输出端电连接，所述sic功率器件的导通电压端和所述短路电压适配单元的输入端电连接，所述短路电压适配单元的输出端和所述短路保护动作单元的触发端电连接；
2.根据权利要求1所述的一种sic功率器件的短路保护电路，其特征在于：所述短路电压适配单元包括触发式采集电路、隔离电路和触发式判断电路；所述触发式采集电路的输入端用作所述短路电压适配单元的输入端，所述触发式判断电路的反馈端用作所述短路电压适配单元的反馈端，所述触发式判断电路的输出端用作所述短路电压适配单元的输出端；
3.根据权利要求2所述的一种sic功率器件的短路保护电路，其特征在于：所述触发式判断电路包括非门u1、mos管m1、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电容c1、比较器a2和施密特触发器u5；所述非门u1的输入端用作所述触发式判断电路的反馈端，所述电阻r6的一端用作所述触发式判断电路的输入端，所述施密特触发器u5的输出端用作所述触发式判断电路的输出端；
4.根据权利要求1所述的一种sic功率器件的短路保护电路，其特征在于：所述短路保护动作单元包括与门u2、与门u4和上升沿触发器u3；所述与门u2的第一输入端用作所述短路保护动作单元的触发端，所述与门u2的第二输入端用作所述短路保护动作单元的输入端，所述与门u4的输出端用作所述短...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯宇翔，周晓，
申请(专利权)人：黑龙江汇芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。