[发明专利]一种半导体器件短路保护电路及方法

说明书

本发明公开了一种半导体器件短路保护电路，包括驱动控制单元、副边处理单元、原边处理单元及短路检测单元，所述短路检测单元用于检测半导体器件是否短路，并在短路时发出短路信号；所述副边处理单元用于根据短路信号发出降压信号，使得驱动控制单元为半导体器件提供第一驱动电阻，以降低半导体器件的门极电压，且保持其工作状态不变，以及用于将短路信号传输至原边处理单元；所述原边处理单元根据短路信号发出关断信号至副边处理单元，以使得驱动控制单元为半导体器件提供第二驱动电阻，以关断半导体器件。本发明还公开了一种半导体器件短路保护方法。如此，提高了保护电路的可靠性和通用型。

技术领域

本发明涉及IGBT驱动技术领域，尤其涉及一种半导体器件短路保护电路及方法。

背景技术

由于半导体器件的短路承受时间有限，在针对其短路保护电路设计时需要充分考虑短路保护响应时间，必须在既定的时间内关断，防止器件损坏。

不同的半导体器件短路承受时间不同，例如Si器件短路承受时间通常可达10us，而SiC器件通常最多只能承受3～4us，传统的短路保护技术通常是通过检测半导体器件的VCE压降来设置短路响应时间，响应时间结束后发出故障信号，通过逻辑控制关断器件，实现短路保护功能，但是现有方案通常会存在以下问题：

1、现有的短路保护电路只能按照半导体器件规格参数给定的短路承受时间来设计，由于本身器件短路承受时间短，加之短路故障时需要进行原副边逻辑处理再关断器件，往往会导致真正的短路时间超过额定时间，存在损坏器件的风险；

2、现有技术通常只能改变短路保护电路中RC充放电时间和原副边逻辑处理时间，不能降低短路保护发生时一定时间内的器件损耗。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种通用型强的半导体器件短路保护电路及方法，能够延长短路承受时间，提高电路的抗干扰能力及可靠性。

本发明为达上述目的所提出的技术方案如下：

一种半导体器件短路保护电路，所述半导体器件短路保护电路包括驱动控制单元、副边处理单元、原边处理单元及短路检测单元，所述驱动控制单元的输出端与所述半导体器件的门极电连接，所述驱动控制单元的输入端与所述副边处理单元电连接，所述原边处理单元与所述副边处理单元电连接，所述短路检测单元的输入端与所述半导体器件的集电极电连接，所述短路检测单元的输出端与所述副边处理单元电连接；

所述短路检测单元用于实时检测半导体器件是否发生短路，并在其短路时发出短路信号至所述副边处理单元；

所述副边处理单元用于根据所述短路信号发出降压信号至所述驱动控制单元，使得所述驱动控制单元为半导体器件提供第一驱动电阻，以降低半导体器件的门极电压，且保持半导体器件的工作状态不变，以及用于将所述短路信号传输至所述原边处理单元；

所述原边处理单元根据短路信号发出关断信号，并通过所述副边处理单元传输至所述驱动控制单元，使得所述驱动控制单元为半导体器件提供第二驱动电阻，以将门极电压下降后的半导体器件关断。

进一步地，所述原边处理单元及所述副边处理单元之间至少包含一隔离单元。

进一步地，所述驱动控制单元包括MOS管(Q1)、MOS管(Q2)、MOS管(Q3)、电阻(R1)、电阻(R2)及电阻(R3)，所述MOS管(Q1)的栅极与所述副边处理单元电连接，所述MOS管(Q1)的源极电连接电源(V1)，所述MOS管(Q1)的漏极通过所述电阻(R1)与半导体器件的门极电连接，所述MOS管(Q2)的栅极与所述副边处理单元电连接，所述MOS管(Q2)的源极电连接电源(V2)，所述MOS管(Q2)的漏极通过所述电阻(R2)与半导体器件的门极电连接，所述MOS管(Q3)的栅极与所述副边处理单元电连接，所述MOS管(Q3)的源极电连接电源(V3)，所述MOS管(Q3)的漏极通过所述电阻(R3)与半导体器件的门极电连接。