[发明专利]用于切换电源器件的有源箝位过电压保护

说明书

一种用于驱动电源开关的控制器，引入了一个保护电路，保护电源开关不受过电压或功率过冲等情况影响。保护电路包括一个故障检测电路和一个保护栅极驱动电路。配置故障检测电路监控电源开关上的电压，产生故障检测指示信号，配置保护栅极驱动电路，产生栅极驱动信号，根据检测到的故障情况，接通电源开关。确切地说，保护栅极驱动电路产生具有缓慢生效瞬变的栅极驱动信号，并在指定的栅极电压值下箝位。在这种情况下，保护电路配置电源开关有效箝位的栅极端，在过电压情况下安全地处理电源开关。

技术领域

本发明涉及驱动电源开关的控制器。

背景技术

感应加热广泛应用于家用、工业和医疗领域。感应加热是指利用电磁感应，通过与物体形成物理接触的另一个电路中电流的波动，在封闭电路中(物体上)产生电流，加热导电物体(例如金属)的技术。例如，电磁炉含有交流电驱动的谐振腔，在感应线圈处产生交流磁场。感应线圈处的交流磁场在位于感应线圈附近的金属蒸煮罐中产生电流。在电阻金属蒸煮罐中感应的电流产生热量，转而加热蒸煮罐中的食物。

感应加热中常用的拓扑结构是单开关准谐振逆变器拓扑结构，包括一个单独的电源开关和一个单独的谐振电容器，为感应线圈提供可变的谐振电流。通常使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为电源开关器件，利用IGBT的高功率性能和高开关频率操作，配置单开关准谐振逆变器。

电源浪涌等过电压情况，对单开关准谐振逆变器电路来说是个严重的问题。尤其是当电源开关器件上所加的电压超过额定电压时，在准谐振逆变器电路中电源开关器件可能失效或永久损坏。例如，发生闪电时，AC输入线路上可能有异常高的浪涌电压。当浪涌电压超过电源开关器件的击穿电压时，如果没有在及其短的时间内(几毫秒量级)对电源浪涌事件采取补救措施，那么电源开关器件可能会受到不可逆地损坏。

发明内容

本发明公开了一种控制电路，用于在输出节点上产生栅极驱动信号，以驱动电源开关的栅极端，栅极端控制电源开关的第一和第二电源端之间的电流流动，该控制电路包括：配置一个第一栅极驱动电路，接收输入控制信号，产生第一输出信号，作为栅极驱动信号，根据输入控制信号，驱动电源开关的栅极端完全接通和断开电源开关，第一输出信号具有第一栅极电压值，驱动电源开关的栅极端完全接通电源开关；配置一个保护电路，在电源开关的第一电源端接收第一电压，产生故障检测指示信号，根据第一电压超过预定义的电压电平，保护电路生效故障检测指示信号；配置一个第二栅极驱动电路，接收故障检测指示信号，产生第二输出信号，作为栅极驱动信号，根据故障检测指示信号，驱动电源开关的栅极端，第二栅极驱动电路包括一个耦合到输出节点上的阻抗分压电路，产生第二输出信号，具有缓慢的生效瞬变，峰值电压值箝位在第二栅极电压值，第二栅极电压值大于电源开关器件的阈值电压，小于第一栅极电压值，其中根据生效的故障检测指示信号，第二栅极驱动电路生效第二输出信号，在第二栅极电压值下，接通电源开关预定义的时间段。

其中，保护电路包括一个具有设置电压电平和复位电压电平的滞后过电压检测电路，设置电压电平高于复位电压电平，根据第一电压处于或高于设置电压电平，滞后过电压检测电路生效故障检测指示信号，根据第一电压处于或低于复位电压电平，失效故障检测指示信号。

其中，根据滞后过电压检测电路生效故障检测指示信号，第二栅极驱动电路在第一时间段之后生效第二输出信号。

其中，第二栅极驱动电路生效第二输出信号，根据生效的故障检测指示信号较短的时间段和预定义的固定时间段，接通第二栅极电压值下的电源开关。

其中，根据生效的输入控制信号，停用保护电路，接通电源开关，在输入控制信号失效之后，启用保护电路第二个时间段，以断开电源开关。

其中，根据生效的故障检测指示信号，停用第一栅极驱动电路。