[发明专利]适用于高压固态功率控制器具有短路保护功能的驱动电路

说明书

本发明公开了一种适用于高压固态功率控制器具有短路保护功能的驱动电路，所述驱动电路包括接通后短路保护模块和短路后接通保护模块，所述接通后短路保护模块包括驱动芯片W2、电容C16、电容C24、电阻GR1；所述短路后接通模块包括驱动芯片W1、电阻GR2。本发明通过控制驱动芯片输入端的逻辑信号，控制其输出端的电压变化，配合与之相连的电容、电阻、二极管组合电路，实现对SiC MOSFET栅极电荷放电过程的控制，从而实现接通后短路以及短路后接通的短路保护功能。本发明通过较低成本实现了高压固态功率控制器的短路保护功能设计，对高可靠性、高集成度的固态功率控制器的产品生产有着重大的意义。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，涉及一种适用于270V高压固态功率控制器具有短路保护功能的驱动电路。

背景技术

固态功率控制器最重要的一个特性就是短路保护，而270V高压固体功率控制器的短路更是研究的重点和难点，一般的文献资料只是给出了笼统的或理论的解决方法，而没有一个确实有效的解决办法。相对于低压和交流来说，高压短路保护的难点为高压短路时存在着响应时间短、过冲电压大的特点，因为电压较高，所以短路时相对的di/dt很大，在270V时基本上达到了30A/us以上，甚至更大。如果短路保护电路设计不合理，那么就会产生很大的尖峰电压或过大的瞬态电流，最终导致其输出功率器件SiC MOSFET损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于高压固态功率控制器具有短路保护功能的驱动电路，通过控制驱动芯片输入端的逻辑信号，控制其输出端的电压变化，配合与之相连的电容、电阻、二极管组合电路，实现对SiC MOSFET栅极电荷放电过程的控制，从而实现接通后短路以及短路后接通的短路保护功能。本发明通过较低成本实现了高压固态功率控制器短路保护功能设计，对高可靠性、高集成度的固态功率控制器的产品生产有着重大的意义。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种适用于高压固态功率控制器具有短路保护功能的驱动电路，包括接通后短路保护模块和短路后接通保护模块，其中：

所述接通后短路保护模块包括驱动芯片W2、电容C16、电容C24、电阻GR1和二极管D7；

所述短路后接通模块包括驱动芯片W1、电阻GR2；

所述驱动芯片W2的输入端与短路保护的逻辑信号连接，驱动芯片W2的输出端分别与电容C16、电容C24以及电阻GR1的一端连接；

所述电容C16、电容C24的另一端与二极管D7的阴极连接，二极管D7的阳极分别与电阻GR3的一端以及SiC MOSFET的栅极连接；

所述电阻GR3的另一端与SiC MOSFET的源极连接，SiC MOSFET的漏极与源极与负载串联；

所述驱动芯片W1的输入端与短路保护的逻辑信号连接，驱动芯片W1的输出端与电阻GR2的一端连接，电阻GR2的另一端分别与二极管的阳极、电阻GR3的一端与SiC MOSFET的栅极连接。

本发明中，所述接通后短路保护模块的功能实现步骤：（1）SiC MOSFET栅极所连接的驱动芯片W1、W2收到高电平信号，驱动芯片W1、W2输出端电压为12V驱动电压，接通负载侧；（2）接通后短路，触发短路保护，使得驱动芯片W2收到低电平信号，驱动芯片W2输出端电压为0V。由于电容电压不能突变，C16、C24与SiC MOSFET等效栅源电容分压，使得栅极电压迅速降低至米勒平台附近；（3）栅极通过GR1和GR3电阻进行缓慢放电，完成负载侧开断。

本发明中，所述短路后接通保护模块的功能实现步骤：（1）SiC MOSFET栅极所连接的驱动芯片W1、W2收到高电平信号，驱动芯片W1、W2输出端电压为12V驱动电压；（2）短路后接通栅极电压上升至米勒平台附近便会触发短路保护，使得驱动芯片W1收到低电平信号，驱动芯片W1输出端电压为0V；（3）栅极通过电阻GR3放电，完成负载侧开断。