[发明专利]一种功率器件驱动保护电路及其控制方法

说明书

一种功率器件驱动保护电路及其控制方法，逻辑控制电路根据检测电路的电压/电流的检测结果来控制驱动电路和增压电路，从而通过驱动电路和增压电路控制功率器件的通断状态，进而控制功率器件的高效工作以及消除功率器件所接入线路的过压/过流故障。第一方面，由于设置了驱动电路和增压电路来控制功率器件的导通和关断过程，变换功率器件的控制电压等级，即使得功率器件的故障耐受能力大大增强，同时又具备很高的导通工作效率；第二方面，由于设置了电压检测电路和电流检测子电路，利于准确的对功率器件的故障状态进行判断，尽可能地在短时间内确认故障，避免过压/过流故障对器件的损坏作用。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种功率器件驱动保护电路及其控制方法。

背景技术

碳化硅(SiC)作为一种宽禁带材料，具有高击穿场强、高饱和电子漂移速率、高热导率等优点，能够满足现代功率器件在高压、大功率、高频、高温工况下的应用发展需求，已具备广泛应用于开关电源、电动汽车、新能源发电、轨道交通、智能电网等应用领域的条件，主要包括碳化硅功率二极管、MOSFET、混合IGBT等功率器件。此外，在SiC功率器件的开发与应用方面，与相同功率等级的Si功率器件相比，SiC功率器件导通电阻、开关损耗大幅降低，适用于更高的工作频率，具备高温稳定的工作特性，因此，由SiC形成的功率器的应用件有利于电路功率密度和整体效率的提升，具备替代硅材料半导体器件的潜质。

目前，SiC功率器件多应用于小功率的开关电源场合，但在大功率输变电场合尚处于快速发展的初级阶段，在输变电线路发生电压或电流的较大波动时，会通过驱动电路来控制SiC功率器件的通断动作，现有的SiC功率器件的相关驱动电路还存在一定的问题。一方面，驱动电路的驱动能力不够，不能够进一步地适应SiC功率器件的优势能力；另一方面，驱动电路的保护机制不完善，不利于增强SiC功率器件对较大电压/电流波动发生时的承受能力。此外，现有的驱动电路还存在较长的故障响应时间，过长的响应时间将可能超过SiC功率器件在短路状况下的耐受时间，对器件本身造成损坏，还可能增加输电线路的电力波动风险，使得不能在2us内实现故障检测和关断的工作要求，从而不利于SiC功率器件的可靠应用。

发明内容

为解决现有的功率器件驱动电路中存在的问题，本申请提供了一种功率器件驱动保护电路以及控制方法。

根据第一方面，一种实施例中提供一种功率器件驱动保护电路，包括：

功率器件，包括输入端、输出端和控制端，所述功率器件的输入端和输出端用于接入线路，所述功率器件的控制端用于控制输入端和输出端之间的通断；

检测电路，包括至少一路输入端和至少一路输出端，所述检测电路的各路输入端分别用于检测所述功率器件接入线路的电压和/或电流，所述检测电路的各路输出端分别用于输出电压和/或电流的检测结果；

逻辑控制电路，包括至少一路输入端和至少一路输出端，所述逻辑控制电路的各路输入端分别与所述检测电路的各路输出端连接，所述逻辑控制电路的各路输出端分别用于输出控制信号以控制所述功率器件的通断；

驱动电路，包括至少一路输入端和输出端，所述驱动电路的各路输入端分别用于接收所述逻辑控制电路的控制信号，所述驱动电路用于根据接收到的控制信号从输出端输出驱动信号至所述功率器件的控制端；

增压电路，包括输入端和输出端，所述增压电路的输入端用于接收所述逻辑控制电路的一路控制信号并生成增压信号，所述增压电路的输出端用于输出所述增压信号以增大所述功率器件的控制端的电压。

钳位电路，包括输入端和输出端，所述钳位电路的输入端用于检测所述功率器件接入线路的电压，当所述功率器件接入线路的电压超过阈值时，所述钳位电路的输出端输出钳位信号至所述功率器件的控制端，以减缓所述功率器件的通断速率。