[发明专利]功率器件逐脉冲保护电路

说明书

本发明属于保护电路领域，尤其涉及功率器件的短路和过电流保护。该功率器件逐脉冲保护电路包括脉冲发生器、电流检测单元、驱动单元和保护执行单元；电流检测单元连接在脉冲输出端与功率器件的电流输入端之间，驱动单元连接在脉冲输出端与功率器件的控制端之间，保护执行单元连接在电流检测单元的输出端与驱动单元的使能端之间；脉冲发生器输出方波驱动信号实时监测功率器件的过电流，当超过安全阈值时，保护执行单元控制驱动单元关闭功率器件，并且在本开通周期内保持关闭状态，直到开通周期结束，保护电路自动解锁。在单个方波驱动信号脉冲时间内实现逐脉冲的电流监测、逐脉冲过电流保护，有效解决功率器件因过流、短路而失效的问题。

技术领域

本发明属于保护电路领域，尤其涉及功率器件的短路和过电流保护。

背景技术

在功率器件MOSFET、IGBT等的控制电路中，过流和/或短路保护的方法主要是检测回路电流，预置保护点进行比较作为保护判断的条件。这种常见的保护方法有较大的缺点：保护阈值设置过高，容易造成保护失败，保护阈值设置过低，又不能充分发挥功率管的性能。而且，功率器件MOSFET、IGBT等工作在不同的温度下所承受的过电流又相差较大，因此保护点的设置比较困难。

又因为MOSFET、IGBT等功率器件的工作温度和导通压降存在一定的比例关系，现有技术中提出了利用MOSFET、IGBT等功率器件的导通压降的方法实现保护，有效地避免了以上缺点。但在执行保护关断控制信号时，MOSFET、IGBT等功率器件真正得到保护时，已经有延时，在MOSFET、IGBT等功率器件保护关断之前已承受了多个脉冲周期的过流或短路电流的冲击，无法实现过流、短路的即时关断。而且，在电路解除保护过后，若MOSFET、IGBT等功率器件过流、短路的原故障并未解除，MOSFET、IGBT功率器件必将承受二次过流、短路的电流冲击。因此，现有的保护方案并不能完全解决MOSFET、IGBT等功率器件因过流、短路而失效的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的即在于提供一种功率器件逐脉冲保护电路，旨在解决现有功率器件保护电路不能实时有效地实现保护的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供的功率器件逐脉冲保护电路，通过脉冲信号实时监测功率器件的过电流并实行保护，具体的，该保护电路包括脉冲发生器、电流检测单元、驱动单元和保护执行单元；所述电流检测单元连接在所述脉冲发生器的脉冲输出端与功率器件的电流输入端之间，所述驱动单元连接在所述脉冲发生器的脉冲输出端与功率器件的控制端之间，所述保护执行单元连接在所述电流检测单元的输出端与所述驱动单元的使能端之间。

所述脉冲发生器输出方波驱动信号，用于功率器件的驱动控制并利用该信号实时监测所述功率器件的过电流，当所述电流检测单元监测到流经所述功率器件的过电流超过安全阈值时，所述保护执行单元控制所述驱动单元关闭所述功率器件执行保护；并且，在所述方波驱动信号的开通周期内保持功率器件的关闭状态，直到开通周期结束，所述保护电路自动解锁。当下一个脉冲方波驱动信号到来时再循环执行以上过程，实现对MOSFET、IGBT或者晶闸管等功率器件的逐脉冲电流监测并且逐脉冲执行保护。

进一步地，所述保护电路还包括：与所述保护执行单元相接、用于将所述保护电路执行保护的工作状态输出给主控制系统的保护信号输出单元。

具体的，所述驱动单元包括一个图腾柱输出；所述图腾柱输出包括两个配对的三极管及相应的电阻；或者包括两个配对的MOSFET及相应的电阻。

进一步地，所述驱动单元还包括一个连接在所述脉冲发生器的脉冲输出端与所述图腾柱输出的输入端之间、用于放大所述方波驱动信号的同相放大模块。

具体的，所述电流检测单元包括电阻R1、电阻R2和二极管D1；所述电阻R1和电阻R2串接在所述脉冲发生器的脉冲输出端与所述二极管D1的阳极之间，所述电阻R1和电阻R2的共接端为所述电流检测单元的输出端，所述二极管D1的阴极与所述功率器件的电流输入端同时接工作电源VCC。