[发明专利]半导体场效应管的去饱和保护电路及功率器件

说明书

本发明公开一种半导体场效应管的去饱和保护电路及功率器件，该半导体场效应管的去饱和保护电路包括旁路电容，增加的旁路电容能够实现位移电流的分流，降低去饱和电阻的电压和热应力，从而提升去饱和保护电路在半导体场效应管应用中的可靠性，而采用低结电容的高压二极管、多个串联的高压二极管、布线类型为细线的去饱和保护电路和若干个与所述限流电阻和所述充电电阻串联和/或并联的电阻的方案，能够有效降低结电容的水平，从而降低位移电流，而降低MOS管的开通速度的方案，能够减缓MOS管的体二极管反向恢复速度，从而降低位移电流，也是因为降低位移电流的作用，从而起到有效抑制去饱和电阻的电压和功率的作用。

技术领域

本发明涉及电动汽车电机控制器技术领域，特别涉及一种半导体场效应管的去饱和保护电路及功率器件。

背景技术

当前去饱和保护电路常用于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)短路保护中，主要利用IGBT短路故障时退出饱和区，漏极电压增大导致高压二极管阻断，电压源或电流源对去饱和电容进行充电，当去饱和电容中的电压大于基准电压时，比较器发生翻转输出低电平，实现IGBT的关断。

但现有的去饱和保护电路在兼容半导体场效应管时，由于MOS管的体二极管处于快速反向恢复期间时会带来较高的dv/dt，而dv/dt会通过高压二极管的结电容引入位移电流，给去饱和电路中的去饱和电阻引入瞬态大电压和瞬态高脉冲功耗，从而导致去饱和电阻在半导体场效应管的开关过程中功耗累积和电压应力超标，而功耗和电压应力的超标会使得去饱和电阻发生损坏，进而使得去饱和保护电路不能起到有效的半导体场效应管短路保护作用。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种半导体场效应管的去饱和保护电路及功率器件，旨在解决现有的半导体场效应管的去饱和电路保护方案中，MOS管的体二极管处于快速反向恢复期间到来的高dv/dt所产生的位移电流，使得去饱和电阻存在过电压和过热的风险，进而对去饱和电阻造成损坏的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种半导体场效应管的去饱和保护电路，所述半导体场效应管的去饱和保护电路包括MOS管、高压二极管和旁路电容；

所述MOS管的漏极连接所述高压二极管的负极，所述旁路电容的一端并联在所述高压二极管的正极，所述旁路电容的另一端接地；

所述旁路电容，用于对去饱和保护电路中存在的位移电流进行分流，其中，所述位移电流是由于所述MOS管的体二极管处于反向恢复期间所产生的高dv/dt，所述高dv/dt经由所述高压二极管的结电容会引入所述位移电流。

可选地，所述半导体场效应管的去饱和保护电路还包括输出模块；

所述输出模块与所述高压二极管的正极相连接；

所述输出模块，用于将所述MOS管的体二极管处于反向恢复期间时产生的位移电流引入地平面，还用于输出低电平。

可选地，所述输出模块包括限流电阻、充电电阻、去饱和消隐电容、去耦电容和电压源；

所述限流电阻的一端连接所述高压二极管的正极；

所述充电电阻、去饱和消隐电容和所述电压源串联，所述限流电阻的另一端接在所述充电电阻和所述去饱和消隐电容的连接点上，所述去饱和消隐电容远离所述充电电阻的一端接地；

所述去耦电容的一端连接所述电压源，所述去耦电容的另一端接地。

可选地，所述输出模块还包括比较器、充电电流源和基准电压源；

所述比较器的反相输入端连接所述限流电阻，所述充电电流源接在所述比较器的反向输入端上；

所述比较器的正相输入端连接所述基准电压源的正极，所述基准电压源的负极接地。