[发明专利]一种栅极驱动芯片

说明书

本发明公开了一种栅极驱动芯片，包括：采样电路、驱动电路以及比较器电路，采样电路连接被驱动器件，用于采集被驱动器件的状态参量；比较器电路连接被驱动器件，用于监测被驱动器件的电压信号是否大于保护阈值，当大于保护阈值时，输出故障信号；驱动电路连接被驱动器件，用于接收栅极驱动信号驱动被驱动器件。通过实施本发明，设置采样电路，实现了对被驱动器件的相关状态参量的采集；设置比较器电路，能够进行故障监测；设置驱动电路，能够驱动被驱动器件工作。由此，该栅极驱动芯片通过故障监测以及状态参量的采集，实现了被驱动器件的在线监测；无需在驱动器中搭建复杂的电路，简化了栅极驱动器的设计难度，降低了设备体积，提升了设备性能。

技术领域

本发明涉及电力电子、微电子和柔性直流输电技术领域，具体涉及一种栅极驱动芯片。

背景技术

以绝缘栅型晶体管(IGBT)为代表的大功率可关断电力电子器件是直流换流阀、直流断路器等高端电力装备的核心，随着装备运行数字化智能化水平的提升，工程实际应用中亟需通过实时采集和监测IGBT的电压、温度、损耗等信息，实现对IGBT健康状态的实时监测，为电力电子装备的精细化数字化运维提供底层技术支撑。

由于这些电力装备中IGBT器件数量庞大，往往达到几千甚至上万个器件，上层控制器无法承担全部IGBT的健康状态运算处理，因此，这些关键信息需要通过与IGBT器件直接相连的IGBT栅极驱动器来进行采集、处理、计算和上传。但目前市场上成熟的IGBT驱动器产品尚不具备上述能力：目前的数字型IGBT驱动器多采用分立元器件搭建，受限于可靠性和成本原因，其由逻辑资源较少的可编程逻辑阵列(FPGA)作为主控制单元，无法实现复杂的算法以及数据处理，此外，为实现上述采集功能需要在驱动器板卡中搭建复杂的电路，极大的增加了设计难度和驱动器的成本，并且在直流输电等强电磁干扰环境下监测的可靠性难以保证。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种栅极驱动芯片，以解决现有技术中的栅极驱动器无法实现在线健康状态监测的技术问题。

本发明实施例提供的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种栅极驱动芯片，包括：采样电路、驱动电路以及比较器电路，所述采样电路连接被驱动器件，用于采集被驱动器件的状态参量；所述比较器电路连接被驱动器件，用于监测被驱动器件的电压信号是否大于保护阈值，当大于保护阈值时，输出故障信号；所述驱动电路连接被驱动器件，用于接收栅极驱动信号驱动被驱动器件。

可选地，该栅极驱动芯片还包括：可重构单元模块，所述可重构单元模块连接所述采样电路、比较器电路和驱动电路，所述可重构单元模块用于获取所述状态参量和故障信号，向所述驱动电路输入栅极驱动信号；所述可重构单元模块还用于被驱动器件的导通关断控制、被驱动器件的故障监测与保护、死区时间设置、电源电路输出电压配置、被驱动器件的触发状态以及故障状态回报。

可选地，该栅极驱动芯片还包括：辅助开发软件和保护管脚，当所述保护管脚根据所述辅助开发软件的配置输出第一电平时，所述可重构单元模块根据所述比较器电路输出的故障信号输出固定的保护逻辑动作；当所述保护管脚根据所述辅助开发软件的配置输出第二电平时，所述可重构单元模块根据所述状态参量与不同阈值的比较输出不同的保护动作逻辑。

可选地，该栅极驱动芯片还包括：处理器模块，所述处理器模块连接所述采样电路，用于获取所述状态参量，将所述状态参量进行预处理后进行开关频率统计、集射极电流计算以及开关损耗计算。

可选地，所述栅极驱动芯片上电时，所述可重构单元模块读取存储在存储单元中的程序进行初始化，所述栅极驱动芯片运行过程中，处理器模块根据所述采样电路的采集的状态参量变更可重构单元模块中的程序，所述可重构单元模块根据变更后的程序重构可重构单元模块内部的逻辑电路以及重构连接的比较器电路和驱动电路。