[实用新型]一种SiC IGBT驱动和保护系统

说明书

本实用新型公开了一种SiC IGBT驱动和保护系统，包括集成的控制单元，控制单元外还集成有驱动单元、米勒钳位单元、短路软关断单元；所述驱动单元的输出管脚VO通过驱动电路连接IGBT的栅极IGBT_HG；所述米勒钳位单元的输出管脚MC通过驱动电平检测电路连接IGBT的栅极IGBT_HG；所述IGBT的发射极IGBT_HE与集电极IGBT_HC之间通过短路检测电路连接，短路检测电路的输出端连接短路软关断单元的检测管脚DESAT，短路软关断单元的输出控制管脚SSD连接IGBT的栅极IGBT_HG。本方案根据SiC IGBT模块的特性将米勒钳位功能与软关断功能分开，简化外部电路，根据SiC模块的工作区域来实现米勒钳位与软关断功能。

技术领域

本实用新型涉及SiC IGBT器件，特别涉及一种SiC IGBT驱动和保护系统。

背景技术

当电机控制器内部SiC IGBT模块出现Vce过压、短路、驱动过压、驱动欠压故障时，这四种故障。无论出现哪一种故障现象，电机控制器都会进入主动保护状态；IGBT的驱动信号进入FO状态，PWM信号关闭，以确保车辆安全；现有技术方案包括：

（1）Vce过压故障，将SiC IGBT模块在源极与漏极之间产生尖峰电压时的电压与有源钳位进行比较，当源极-漏极之间的电压大于有源钳位电压时，有源钳位功能动作，将源极-漏极电压钳位在有源钳位动作电压之间；

（2）驱动欠压故障，控制器正常工作时，SiC IGBT模块三相六个桥臂的驱动芯片对驱动电平实时监控，驱动芯片进行判断，当驱动电平低于设定的阈值时，驱动芯片的控制部分动作，将驱动芯片的PWM波关闭，控制器进去ACS模式，驱动芯片上报欠压故障；

（3）短路故障，控制器正常工作时，驱动芯片通过DESAT管脚对SiC IGBT模块实时监控。当SiC IGBT的源极-漏极电压变大时DESAT管脚产生一电压值，若此电压值超过DESAT管脚的阈值电压时，驱动芯片进入短路状态，并上报FO，关闭PWM波，控制器进去ASC模块，避免电流过大造成电路和器件的损坏。

现有技术主要有以下缺点：

（1）现有的驱动芯片有英飞凌的磁隔离方案1EDI20H12AH-FB、TI的容隔离方案UCC21750，此两种方案通过降低原副边的PWM信号传输延迟，增大CMI来实现正压15V驱动,正常关断时使用CLAMP管脚监测驱动波形以及实现米勒钳位功能。发生短路故障时，1EDI20H12AH-FB通过驱动芯片控制PWM波，并直接关闭PWM波进入FO状态；UCC21750通过驱动芯片控制CLAMP管脚，在关断过程中产生高阻状态从而关闭SiC 模块的源极-漏级。

（3）现有驱动在经过VO输出高电平脉冲时，通过P型三极管后连接至IGBT_HG，此时P型三极管导通后产生0.7V压降。P型三极管的栅极-漏极在IGBT关断过程中会产生大电压，并损坏P型三极管。

实用新型内容

本实用新型目的是：提供一种SiC(碳化硅) IGBT驱动和保护系统，驱动芯片正常驱动时使用正18V驱动电平，PWM波正常关断时通过MC管脚来实现米勒钳位，当发生短路故障时通过SSD管脚实现关断的高阻状态将PWM波关闭。

本实用新型的技术方案是：

一种SiC IGBT驱动和保护系统，包括集成的控制单元，控制单元外还集成有驱动单元、米勒钳位单元、短路软关断单元；所述驱动单元的输出管脚VO通过驱动电路连接IGBT的栅极IGBT_HG；所述米勒钳位单元的输出管脚MC通过驱动电平检测电路连接IGBT的栅极IGBT_HG；所述IGBT的发射极IGBT_HE与集电极IGBT_HC之间通过短路检测电路连接，短路检测电路的输出端连接短路软关断单元的检测管脚DESAT，短路软关断单元的输出控制管脚SSD连接IGBT的栅极IGBT_HG。