[发明专利]功率开关管的驱动保护电路、集成电路、IPM模块以及空调器

说明书

技术领域

本发明涉及空调器领域，特别涉及一种功率开关管的驱动保护电路、集成电路、IPM模块以及空调器。

背景技术

目前，以SiC(碳化硅)及GaN(氮化镓)为代表的宽禁带材料的引入，引领了新一代半导体器件的发展。宽禁带材料因具有耐高温、阻断电压高、工作频率高和通态损耗小的优点，而被广泛应用于高压、高温、高效率及高功率密度的场合。

但是，由于宽禁带材料的禁带宽度和击穿场强远高于硅等传统半导体材料器件，故在相同的耐压水平下，宽禁带材料半导体器件(例如MOSFET、IGBT)的寄生电容远小于硅半导体器件，对驱动电路的寄生参数更加敏感。以宽禁带材料的MOSFET管为例来说，为了提高器件的开关频率，减小关断时间，驱动电路的设计需要考虑负压，而传统的硅MOSFET的驱动电压通常在0V～+15V区间内；并且，宽禁带材料的MOSFET驱动电压的安全阈值很小，其栅源极耐受负压的能力尤其差，一个振荡时产生的负压尖峰很可能会击穿栅极与源极之间的氧化层，使其失效。这与硅MOSFET的区别较大，因此完全套用硅MOSFET的驱动方式，来驱动宽禁带材料MOSFET是不合理的。

目前国内外对MOSFET驱动电路的设计多为单纯的阻性驱动设计，驱动芯片经由外置栅极保护电阻对MOSFET进行驱动，该驱动IC内部无任何保护设计。对于MOSFET尤其是宽禁带材料MOSFET的栅极的保护不足，当驱动电压较高时，容易造成宽禁带材料MOSFET的损坏，同时从电路整体的角度上来看，驱动芯片及驱动芯片与MOSFET互联电路的设计上也未考虑驱动电路输出端的过压保护，如此，容易造成对宽禁带材料的MOSFET栅极保护不足的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种功率开关管的驱动保护电路、集成电路、IPM模块以及空调器，旨在为宽禁带材料的功率开关管提供有效的驱动保护，以及优化功率开关管的驱动参数。

本发明功率开关管的驱动保护电路包括用于接收驱动所述功率开关管的驱动信号的信号输入端、对所述驱动信号进行限流保护的第一保护电路，及将限流后的所述驱动信号输出的信号输出端，所述驱动保护电路还包括分压电路、开关以及选通控制电路；

所述分压电路经所述开关与所述信号输出端连接，所述选通控制电路具有检测端和控制端，所述选通控制电路的检测端与所述信号输入端连接，所述选通控制电路的控制端与所述开关的受控端连接；

所述选通控制电路，用于在检测到所述信号输入端输入的驱动信号的电压大于预设电压值时，控制所述开关开启/关断，以通过所述分压电路降低所述信号输出端所输出的驱动信号的电压。

优选地，所述第一保护电路包括第一电阻；所述第一电阻的第一端与所述信号输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述信号输出端连接。

优选地，所述分压电路包括第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述开关的第二端连接，所述第二电阻的第二端接地。

优选地，所述选通控制电路包括第三电阻、第四电阻、第一比较器、参考电压发生器；所述第一比较器的输出端为所述控制端；

所述第一比较器的正向端与所述第三电阻的第一端、第四电阻的第一端互连，所述第三电阻的第二端为所述检测端，且所述第三电阻的第二端与所述信号输入端连接，所述第四电阻的第二端接地；所述第一比较器的反向端与所述参考电压发生器连接。

优选地，所述选通控制电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二比较器、第一钳位二极管；所述第二比较器的输出端为所述控制端；

所述第二比较器的正向端与所述第五电阻的第一端、第六电阻的第一端互连，所述第五电阻的第二端为所述检测端，且所述第五电阻的第二端与所述信号输入端连接，所述第六电阻的第二端接地；所述第二比较器的反向端与所述第七电阻的第一端、第一钳位二极管的阴极互连，所述第七电阻的第二端供直流电源连接，所述第一钳位二极管的阳极接地。

本发明还提出一种集成电路，包括驱动电路、以及所述的功率开关管的驱动保护电路；所述驱动电路具有驱动信号输出端；

所述驱动电路的驱动信号输出端与所述功率开关管的驱动保护电路的信号输入端连接，所述功率开关管的驱动保护电路的信号输出端供所述功率开关管的受控端连接。

优选地，所述驱动电路的驱动信号输出端与所述功率开关管的驱动保护电路的信号输入端之间还设有第二保护电路；

所述第二保护电路包括第八电阻；所述第八电阻的第一端与所述驱动信号输出端连接，所述第八电阻的第二端与所述功率开关管的驱动保护电路信号输入端连接。