本發(fā)明涉及防止臂短路的柵極驅(qū)動電路及方法，更詳細(xì)地說，監(jiān)視驅(qū)動控制部的去飽和端電壓，當(dāng)存在發(fā)生臂短路的危險時控制可變電阻部的內(nèi)部電阻而變更柵極驅(qū)動信號的時間常數(shù)，監(jiān)視所述去飽和端電壓，當(dāng)發(fā)生臂短路時中止所述柵極驅(qū)動信號輸出，防止半導(dǎo)體元件(IGBT)因臂短路而受損。

背景技術(shù)：

圖1是適用根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的柵極驅(qū)動電路的逆變器柵極驅(qū)動板的概念圖，圖2是適用根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的柵極驅(qū)動電路的逆變器柵極驅(qū)動板的電路圖，圖3是適用根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的柵極驅(qū)動電路的逆變器柵極驅(qū)動板內(nèi)驅(qū)動芯片的輸入輸出波形的圖解，圖4是適用根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的柵極驅(qū)動電路的逆變器柵極驅(qū)動板的框圖。

參照圖1至圖4，安裝在混合動力汽車或電動汽車的逆變器柵極驅(qū)動板2，包括：微處理器10、驅(qū)動控制部(Drive IC)20、用于驅(qū)動電力半導(dǎo)體部件即半導(dǎo)體元件(IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)40的柵極驅(qū)動電路30及半導(dǎo)體元件(IGBT)40等構(gòu)成要素。并且，所述逆變器柵極驅(qū)動板2安裝了所述柵極驅(qū)動電路30發(fā)生臂短路(Arm Short)時立即停止所述半導(dǎo)體元件(IGBT)40的驅(qū)動的臂短路保護(hù)電路31及過溫保護(hù)電路等。這里，所述逆變器柵極驅(qū)動板2，可以是變換混合動力汽車或電動汽車的動力即電能的形態(tài)的裝置，所述半導(dǎo)體元件(IGBT)40可以是電力用大容量半導(dǎo)體元件。

更詳細(xì)地說，所述逆變器柵極驅(qū)動板2，為了提高耐久性，必須包括保護(hù)所述逆變器柵極驅(qū)動板2的保護(hù)電路。代表性的保護(hù)電路，包括：臂短路保護(hù)電路31，當(dāng)半導(dǎo)體元件(IGBT)40的高壓側(cè)(High Side)與低壓側(cè)(Low Side)發(fā)生臂短路3或過電流時，檢測所述半導(dǎo)體元件(IGBT)40的飽和 電壓(Saturation Votage)而保護(hù)所述逆變器柵極驅(qū)動板2；及保護(hù)電路(Under Voltage Lock Out Protection circuit，欠壓鎖定電路保護(hù))，當(dāng)柵極電壓等級降低到12V以下時運(yùn)轉(zhuǎn)。

并且，還有一種保護(hù)電路是，在包括半導(dǎo)體元件(IGBT)40的所述逆變器柵極驅(qū)動板2內(nèi)部粘貼溫度感應(yīng)元件(NTC Sensor)，監(jiān)測所述溫度感應(yīng)元件(NTC電阻)而所述半導(dǎo)體元件(IGBT)40的溫度為規(guī)定值以上時，所述微處理器10隔絕柵極驅(qū)動信號(PWM信號)。這里，所述臂短路3可意味著：當(dāng)半導(dǎo)體元件(IGBT)40的集電極(C)端被施加的電壓超過飽和電壓時，所述半導(dǎo)體元件(IGBT)40受損(斷開)的現(xiàn)象。

參照圖1至圖4，為了防止所述半導(dǎo)體元件(IGBT)40的破損，安裝在所述逆變器柵極驅(qū)動板2內(nèi)的所述臂短路保護(hù)電路31的結(jié)構(gòu)及運(yùn)轉(zhuǎn)如下。所述臂短路保護(hù)電路31，包括：電阻32，連接到所述驅(qū)動芯片20的去飽和端(DESAT pin)25；及去飽和二極管33，串聯(lián)連接到所述電阻32，串聯(lián)連接到所述半導(dǎo)體元件(IGBT)40的集電極端42。所述臂短路保護(hù)電路31的運(yùn)轉(zhuǎn)如下，所述電阻32的電壓、所述去飽和二極管(Desat Diode)33的電壓及所述半導(dǎo)體元件(IGBT)40的電壓(Vce)合計(jì)值為規(guī)定值以上時，所述驅(qū)動控制部20向微處理器10傳送故障(Fault)信號，接收到所述故障信號的所述微處理器10隔絕柵極驅(qū)動信號(PWM信號)。

更詳細(xì)地說，作為隔絕柵極驅(qū)動電路30中發(fā)生的臂短路或過電流3的方法，所述驅(qū)動控制部20利用所述去飽和端(Desat pin)25而監(jiān)視所述電阻32的電壓、所述去飽和二極管(Desat Diode)33的電壓及所述半導(dǎo)體元件(IGBT)40的電壓(Vce)的合計(jì)電壓是否為規(guī)定值以上。之后，所述合計(jì)電壓為規(guī)定值以上時，所述驅(qū)動控制部(Drive IC)20向所述微處理器10傳送故障信號，接收到所述故障信號的所述微處理器10將重置信號重新傳送到所述驅(qū)動控制部20而重置所述驅(qū)動控制部20，從而隔絕所述驅(qū)動控制部20向所述柵極驅(qū)動電路30的柵極端41傳送的柵極驅(qū)動信號(PWM信號)。這里，所述臂短路判斷電壓可以是7V。

重新說明的話，所述逆變器柵極驅(qū)動板2正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，所述微處理器10向所述驅(qū)動控制部20傳送柵極驅(qū)動信號(PWM信號)。之后，所述驅(qū)動控制部20通過所述柵極驅(qū)動電路30將變換的所述柵極驅(qū)動信號(PWM信號) 的驅(qū)動信號(PWM信號)傳送到所述半導(dǎo)體元件(IGBT)40，則所述半導(dǎo)體元件(IGBT)40被驅(qū)動。但是，所述逆變器柵極驅(qū)動板2發(fā)生臂短路3時，所述驅(qū)動控制部20利用去飽和端25而感應(yīng)所述電阻32的電壓、所述去飽和二極管(Desat Diode)33的電壓及所述半導(dǎo)體元件(IGBT)40的電壓(Vce)的合計(jì)值為規(guī)定值以上。所述驅(qū)動控制部20感應(yīng)到所述規(guī)定值以上的電壓而向所述微處理器10傳送故障信號。接收到所述故障信號的微處理器10為了中止發(fā)生臂短路的半導(dǎo)體元件40的運(yùn)轉(zhuǎn)，向所述驅(qū)動控制部20傳送重置信號而重置所述驅(qū)動控制部20，從而隔絕所述驅(qū)動控制部20向所述柵極驅(qū)動電路30傳送的柵極驅(qū)動信號(PWM信號)。

參照圖3，所述柵極驅(qū)動電路30正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(50)，即，所述驅(qū)動控制部20的去飽和端25所感應(yīng)的去飽和端電壓4低于意味著臂短路的7V時，所述驅(qū)動控制部20通過電壓輸入端21、22而接收由所述微處理器10輸入的柵極驅(qū)動信號，通過電壓輸出端26，正常輸出柵極驅(qū)動信號(PWM信號)5。這時，所述驅(qū)動控制部20的故障信號輸出端23及重置信號輸入端24維持意味著正常的電壓施加狀態(tài)。

所述柵極驅(qū)動電路30發(fā)生臂短路而被重置時(60)(70)，即，所述驅(qū)動控制部20的去飽和端25所感應(yīng)的去飽和端電壓4為意味著臂短路的7V以上時，經(jīng)過規(guī)定的延遲時間之后，與所述微處理器10連接的故障信號輸出端23的電壓8被變更為意味著不正常(Fault)的0V。之后，再經(jīng)過一定的延遲時間后，所述微處理器10將所述驅(qū)動控制部20的重置端電壓9變更為意味著重置的0V，從而重置所述驅(qū)動控制部20。

如所述，臂短路隔絕方法的優(yōu)點(diǎn)在于，在所述柵極驅(qū)動電路30發(fā)生臂短路3時，能夠快速隔絕所述柵極驅(qū)動信號(PWM信號)而保護(hù)逆變器柵極驅(qū)動板2。

但是，所述臂短路隔絕方法，如半導(dǎo)體元件(IGBT)40發(fā)生臂短路的狀況等異常狀況下，僅執(zhí)行隔絕所述半導(dǎo)體元件(IGBT)40的驅(qū)動而保護(hù)包括所述半導(dǎo)體元件40的逆變器柵極驅(qū)動板2的運(yùn)轉(zhuǎn)。即，若將所述臂短路隔絕方法適用到混合動力汽車或電動汽車內(nèi)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的逆變器柵極驅(qū)動板2上，則存在局限性。因此，需要能夠快速感應(yīng)如發(fā)生臂短路的狀況等異常狀況而脫離所述異常狀況的柵極驅(qū)動電路及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(要解決的技術(shù)問題)

本發(fā)明為解決所述問題點(diǎn)而提出，其目的在于，提供一種防止臂短路的柵極驅(qū)動電路及方法，提前感應(yīng)柵極驅(qū)動電路發(fā)生臂短路的狀況而變更柵極驅(qū)動信號的時間常數(shù)，從而預(yù)先防止根據(jù)所述柵極驅(qū)動信號而運(yùn)轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體元件的受損。

并且，本發(fā)明的另一目的在于，提供一種防止臂短路的柵極驅(qū)動電路及方法，通過感應(yīng)柵極驅(qū)動電路發(fā)生臂短路的狀況而中止柵極驅(qū)動信號的輸出，從而防止根據(jù)所述柵極驅(qū)動信號運(yùn)轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體元件的受損，重新運(yùn)轉(zhuǎn)所述柵極驅(qū)動電路。

(解決問題的手段)

為達(dá)成所述目的，根據(jù)本發(fā)明的防止臂短路的柵極驅(qū)動電路的一實(shí)施例，包括：驅(qū)動控制部，輸出柵極驅(qū)動信號；驅(qū)動信號傳送部，放大所述柵極驅(qū)動信號，輸出所述放大的柵極驅(qū)動信號；可變電阻部，利用內(nèi)部電阻而變更所述放大的柵極驅(qū)動信號的時間常數(shù)，向半導(dǎo)體元件的柵極端輸出變更所述時間常數(shù)的所述放大的柵極驅(qū)動信號；及電阻控制部，比較所述驅(qū)動控制部的第1去飽和端電壓與預(yù)先設(shè)定的第1基準(zhǔn)值，利用比較的結(jié)果而控制所述內(nèi)部電阻，執(zhí)行第1驅(qū)動電路保護(hù)。

這時，所述驅(qū)動控制部在執(zhí)行所述第1驅(qū)動電路保護(hù)后比較第2去飽和端電壓與預(yù)先設(shè)定的第2基準(zhǔn)值，利用比較結(jié)果而把隔絕所述柵極驅(qū)動信號的故障信號傳送到微處理器，從而執(zhí)行第2驅(qū)動電路保護(hù)。

并且，所述驅(qū)動信號傳送部，包括：第1晶體管，放大向基礎(chǔ)(Base)端輸入的柵極驅(qū)動信號；及第2晶體管，放大向基礎(chǔ)(Base)端輸入的柵極驅(qū)動信號。這里，所述第1晶體管的集電極端(Collector)被施加15V，所述第1晶體管的發(fā)射極(Emitter)端連接到所述可變電阻部，所述第2晶體管的集電極端(Collector)被施加-5V，所述第2晶體管的發(fā)射極(Emitter)端連接到所述可變電阻部。

并且，所述可變電阻部，包括：第1電阻部，第1電阻(R1)與第2電阻(R2)并聯(lián)連接，所述第1電阻(R1)與第1開關(guān)元件(SW1)并聯(lián)連接，所述第1開關(guān)元件(SW1)與所述第2電阻(R2)串聯(lián)連接；及第2電阻部， 第4電阻(R4)與第3電阻(R3)并聯(lián)連接，所述第4電阻(R4)與第2開關(guān)元件(SW2)并聯(lián)連接，所述第2開關(guān)元件(SW2)與所述第3電阻(R3)串聯(lián)連接。這里，所述第1電阻(R1)的一端連接到第1晶體管的發(fā)射極(Emitter)端，所述第1電阻(R1)的另一端連接到所述第4電阻(R4)的一端及所述半導(dǎo)體元件的柵極(Gate)端，所述第4電阻(R4)的一端連接到所述第1電阻(R1)的另一端且所述第4電阻(R4)的另一端連接到第2晶體管的發(fā)射極(Emitter)端，所述第1開關(guān)元件(SW1)連接到所述電阻控制部的第1演算放大器的輸出端，所述第2開關(guān)元件(SW2)連接到所述電阻控制部的第2演算放大器的輸出端。

并且，所述電阻控制部，包括：第1演算放大器，輸入端連接到所述驅(qū)動控制部的去飽和端及基準(zhǔn)電壓源且輸出端連接到所述可變電阻部的第1開關(guān)元件(SW1)；及第2演算放大器，輸入端連接到所述驅(qū)動控制部的去飽和端及所述基準(zhǔn)電壓源且輸出端連接到所述可變電阻部的第2開關(guān)元件(SW2)。

這里，所述柵極驅(qū)動信號為脈沖寬度調(diào)制信號(PWM Signal：Pulse Width Modulation Signal)，所述半導(dǎo)體元件為電力用半導(dǎo)體元件(IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor)。

并且，所述第2去飽和端電壓為，位于所述驅(qū)動控制部的去飽和端與所述半導(dǎo)體元件之間構(gòu)成的電阻及二極管的電壓、所述半導(dǎo)體元件的飽和電壓之和。

為達(dá)成所述目的，根據(jù)本發(fā)明的防止臂短路的柵極驅(qū)動方法的一實(shí)施例，包括：驅(qū)動信號輸出步驟，驅(qū)動控制部輸出柵極驅(qū)動信號；驅(qū)動信號放大步驟，驅(qū)動信號傳送部放大所述柵極驅(qū)動信號并輸出所述放大的柵極驅(qū)動信號；臂短路判斷步驟，電阻控制部比較所述驅(qū)動控制部的第1去飽和端電壓與預(yù)先設(shè)定的第1基準(zhǔn)值而判斷是否發(fā)生臂短路；及第1驅(qū)動電路保護(hù)步驟，根據(jù)所述比較結(jié)果，所述可變電阻部利用內(nèi)部電阻而變更所述放大的柵極驅(qū)動信號的時間常數(shù)，把變更所述時間常數(shù)的所述放大的柵極驅(qū)動信號輸出到半導(dǎo)體元件的柵極端而執(zhí)行第1驅(qū)動電路保護(hù)。

這時，所述驅(qū)動方法，在所述第1驅(qū)動電路保護(hù)步驟之后，包括：臂短路感應(yīng)步驟，所述驅(qū)動控制部判斷第2去飽和端電壓是否為第2基準(zhǔn)值以 上；及第2驅(qū)動電路保護(hù)步驟，所述去飽和端電壓為第2基準(zhǔn)值以上時，所述驅(qū)動控制部把隔絕所述柵極驅(qū)動信號的故障信號傳送到微處理器而中止所述柵極驅(qū)動信號的輸出。

這時，所述臂短路判斷步驟中，執(zhí)行驅(qū)動電路重新啟動步驟：所述驅(qū)動控制部的第1去飽和端電壓為所述第1基準(zhǔn)值以下時，所述電阻控制部關(guān)閉(On)所述可變電阻部的第1開關(guān)元件(SW1)，開放(Off)所述第2開關(guān)元件(SW2)；之后，重新執(zhí)行所述驅(qū)動信號輸出步驟。所述驅(qū)動電路重新啟動步驟中，所述電阻控制部關(guān)閉(ON)所述可變電阻部的第1開關(guān)元件(SW1)，開放(Off)所述第2開關(guān)元件(SW2)時，可根據(jù)以下式計(jì)算第1電阻部的電阻值(R_S1)及第2電阻部的電阻值(R_S2)。

$R_{S1}=\frac{R1\×R2}{R1+R2}$

R_S2＝R4

并且，所述第1驅(qū)動電路保護(hù)步驟中，所述電阻控制部開放(Off)所述可變電阻部的第1開關(guān)元件(SW1)并關(guān)閉(On)所述第2開關(guān)元件(SW2)時，可根據(jù)以下式計(jì)算第1電阻部的電阻值(R_S1)及第2電阻部的電阻值(R_S2)。

R_S1＝R1

并且，所述臂短路感應(yīng)步驟中，所述去飽和端電壓小于一定值時，重新執(zhí)行所述臂短路判斷步驟。

并且，所述第2驅(qū)動電路保護(hù)步驟之后，執(zhí)行所述電阻控制部關(guān)閉(On)所述可變電阻部的第1開關(guān)元件(SW1)并開放(Off)所述第2開關(guān)元件(SW2)的驅(qū)動電路重新啟動步驟之后，重新執(zhí)行所述驅(qū)動信號輸出步驟。

(發(fā)明的效果)

根據(jù)本發(fā)明的防止臂短路的柵極驅(qū)動電路及方法，發(fā)生臂短路之前，通過變更柵極驅(qū)動信號的時間常數(shù)而預(yù)防所述臂短路，從而防止柵極驅(qū)動 電路受損。

并且，根據(jù)本發(fā)明的防止臂短路的柵極驅(qū)動電路及方法，發(fā)生臂短路時，中止柵極驅(qū)動信號的輸出而中止柵極驅(qū)動電路的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而防止所述柵極驅(qū)動電路受損，中止所述柵極驅(qū)動電路的運(yùn)轉(zhuǎn)之后，控制內(nèi)部電阻而能夠變更柵極驅(qū)動信號的時間常數(shù)，能夠重新運(yùn)轉(zhuǎn)所述柵極驅(qū)動電路。

附圖說明

圖1是適用根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的柵極驅(qū)動電路的逆變器柵極驅(qū)動板的概念圖。

圖2是適用根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的柵極驅(qū)動電路的逆變器柵極驅(qū)動板的電路圖。

圖3是適用根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的柵極驅(qū)動電路的逆變器柵極驅(qū)動板內(nèi)驅(qū)動芯片的輸入輸出波形的圖解。

圖4是根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的柵極驅(qū)動電路的框圖。

圖5是適用根據(jù)本技術(shù)的柵極驅(qū)動電路的逆變器柵極驅(qū)動板的概念圖。

圖6是根據(jù)本技術(shù)的柵極驅(qū)動電路中關(guān)閉第1及第2開關(guān)元件的狀態(tài)的電路圖。

圖7是根據(jù)本技術(shù)的柵極驅(qū)動電路中開放第1及第2開關(guān)元件的狀態(tài)的電路圖。

圖8是根據(jù)本技術(shù)的柵極驅(qū)動電路運(yùn)轉(zhuǎn)方法的流程圖。

符號說明

1：根據(jù)本發(fā)明的柵極驅(qū)動電路

2：根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的逆變器柵極驅(qū)動板

3：臂短路(或過電流)

4：去飽和端的電壓(V_Desat) 5：故障信號輸出端的電壓(FAULT)

6：重置信號輸入端的電壓(RESET)

10：微處理器 20：驅(qū)動控制部(DriveIC)

21：正電壓輸入端(V_in+Pin：PWM信號)

22：負(fù)電壓輸入端(V_in-Pin：PWM信號)

23：故障信號輸出端(Fault Pin)

24：重置信號輸入端(Reset Pin)

25：去飽和端(Desat Pin)

26：電壓輸出端(VcPin：PWM信號)

30：根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的柵極驅(qū)動電路

31：臂短路保護(hù)電路

32：電阻 33：去飽和二極管(Desat Diode)

40：半導(dǎo)體元件(IGBT)

41：柵極端 42：集電極端

50：驅(qū)動電路正常時驅(qū)動芯片的輸入輸出

60：驅(qū)動電路發(fā)生臂短路時驅(qū)動芯片的輸入輸出

70：發(fā)生臂短路后重置時驅(qū)動芯片的輸入輸出

90：低于7V的臂短路 91：7V以上的臂短路

100：驅(qū)動信號傳送部

110：第1晶體管 120：第2晶體管

200：可變電阻部

210：第1電阻部 211：第1電阻(R1)

212：第2電阻(R2) 213：第1開關(guān)元件(SW1)

220：第2電阻部 221：第3電阻(R3)

222：第4電阻(R4) 223：第2開關(guān)元件(SW2)

300：電阻控制部 310：第1演算放大器

320：第2演算放大器 330：基準(zhǔn)電壓源

400：驅(qū)動控制部(Drive IC) 410：臂短路保護(hù)電路

500：半導(dǎo)體元件(IGBT)

具體實(shí)施方式

本說明書中使用的技術(shù)用語只是為了說明特定的實(shí)施例，并不是為了限定本發(fā)明。并且，除了本說明書中做出特殊定義的以外，本說明書中使用的技術(shù)用語應(yīng)解釋為本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域具有一般知識的人能夠一般理解 的意思，不可解釋為過度概括或過度縮小的意思。并且，附圖只是為了便于理解本說明書中公開的技術(shù)思想，而不是限制該技術(shù)思想，包括在本說明書中公開的技術(shù)思想及技術(shù)范圍內(nèi)的所有變更·均等物及代替物都包括在本發(fā)明的范圍。

下面，參照附圖而更詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明的防止臂短路的柵極驅(qū)動電路的一實(shí)施例。

圖5是適用根據(jù)本技術(shù)的柵極驅(qū)動電路的逆變器柵極驅(qū)動板的概念圖，圖6是根據(jù)本技術(shù)的柵極驅(qū)動電路中關(guān)閉第1及第2開關(guān)元件的狀態(tài)的電路圖，圖7是根據(jù)本技術(shù)的柵極驅(qū)動電路中開放第1及第2開關(guān)元件的狀態(tài)的電路圖。

參照圖5至圖7，根據(jù)本發(fā)明的防止臂短路的柵極驅(qū)動電路的一實(shí)施例，包括：驅(qū)動信號傳送部100、可變電阻部200、電阻控制部300及驅(qū)動控制部400。

所述驅(qū)動信號傳送部100放大從驅(qū)動控制部400輸入的柵極驅(qū)動信號，將所述放大的柵極驅(qū)動信號輸出到可變電阻部200。更詳細(xì)地說，所述驅(qū)動信號傳送部100放大由所述驅(qū)動控制部400輸出而輸入的所述柵極驅(qū)動信號，將所述放大的柵極驅(qū)動信號輸出到可變電阻部200而使所述可變電阻部200變更所述放大的柵極驅(qū)動信號的時間常數(shù)。這里，所述柵極驅(qū)動信號可以是脈沖寬度調(diào)制信號(PWM Signal：Pulse Width Modulation Signal)。更詳細(xì)地說，所述驅(qū)動信號傳送部100，包括第1晶體管110及第2晶體管120。

所述第1晶體管110可放大輸入到基礎(chǔ)(Base)端的柵極驅(qū)動信號。這時，所述第1晶體管110的集電極端(Collector)被施加15V，所述第1晶體管110的發(fā)射極(Emitter)端可連接到所述可變電阻部200。更詳細(xì)地說，所述第1晶體管110，利用施加到所述集電極端(Collector)的15V電壓而放大輸入到所述基礎(chǔ)(Base)端的柵極驅(qū)動信號，通過所述發(fā)射極(Emitter)端而向所述可變電阻部200輸出所述放大的柵極驅(qū)動信號。

所述第2晶體管120，可放大輸入到基礎(chǔ)(Base)端的柵極驅(qū)動信號。這時，所述第2晶體管120的集電極端(Collector)被施加-5V，所述第2晶體管120的發(fā)射極(Emitter)端可連接到所述可變電阻部200。更詳細(xì)地說，所述 第2晶體管120，利用施加到所述集電極端(Collector)的-5V電壓而放大輸入到所述基礎(chǔ)(Base)端的柵極驅(qū)動信號，通過所述發(fā)射極(Emitter)端向而向所述可變電阻部200輸出所述放大的柵極驅(qū)動信號。

所述可變電阻部200，利用內(nèi)部電阻210、220而變更被輸入的所述放大柵極驅(qū)動信號的時間常數(shù)，將變更所述時間常數(shù)的放大柵極驅(qū)動信號輸出到半導(dǎo)體元件500的柵極端。更詳細(xì)地說，所述可變電阻部200，根據(jù)所述電阻控制部300的控制而變更連接到所述半導(dǎo)體元件500的柵極端501的所述內(nèi)部電阻210、220，據(jù)此變更所述放大柵極驅(qū)動信號的時間常數(shù)而將所述變更的放大柵極驅(qū)動信號輸出到所述半導(dǎo)體元件500的柵極端。這里，所述半導(dǎo)體元件500可以是電力用大容量半導(dǎo)體元件(IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor)。更詳細(xì)地說，所述可變電阻部200可包括第1電阻部210及第2電阻部220。

所述第1電阻部210，第1電阻(R1)211與第2電阻(R2)212并聯(lián)連接，所述第1電阻(R1)211與第1開關(guān)元件(SW1)213并聯(lián)連接且所述第1開關(guān)元件(SW1)213與所述第2電阻(R2)212串聯(lián)連接。這時，所述第1電阻(R1)211的一端連接到第1晶體管110的發(fā)射極(Emitter)端，所述第1電阻(R1)211的另一端連接到所述第4電阻(R4)222的一端及所述半導(dǎo)體元件500的柵極(Gate)端。并且，所述第1開關(guān)元件(SW1)213，可連接到所述電阻控制部300的第1演算放大器310的輸出端。尤其，所述第1開關(guān)元件(SW1)213的基礎(chǔ)(Base)端可連接到所述電阻控制部300的第1演算放大器310的輸出端。這里，所述第1開關(guān)元件213可以是晶體管。

所述第2電阻部220，第4電阻(R4)222與第3電阻(R3)221并聯(lián)連接，所述第4電阻(R4)222與第2開關(guān)元件(SW2)223并聯(lián)連接，所述第2開關(guān)元件(SW2)223與所述第3電阻(R3)221串聯(lián)連接。這時，所述第4電阻(R4)222的一端連接到所述第1電阻(R1)211的另一端且所述第4電阻(R4)222的另一端連接到第2晶體管120的發(fā)射極(Emitter)端。并且，所述第2開關(guān)元件(SW2)222可連接到所述電阻控制部300的第2演算放大器320的輸出端。尤其，所述第2開關(guān)元件(SW2)222的基礎(chǔ)(Base)端可連接到所述電阻控制部300的第2演算放大器320的輸出端。這里，所述第2開關(guān)元件223可以是晶體管。

所述電阻控制部300，比較所述驅(qū)動控制部400的去飽和端電壓6與規(guī)定值，利用與所述規(guī)定值比較的結(jié)果而控制所述可變電阻部200的內(nèi)部電阻210、220。更詳細(xì)地說，所述電阻控制部300，比較所述驅(qū)動控制部400的去飽和端電壓6與規(guī)定值而所述去飽和端電壓6超過所述規(guī)定值時，開放(Off)可變電阻部200的第1開關(guān)元件(SW1)213并關(guān)閉(On)第2開關(guān)元件(SW2)223。并且，所述電阻控制部300，比較所述驅(qū)動控制部400的去飽和端電壓6與規(guī)定值而所述去飽和端電壓6為所述規(guī)定值以下時，關(guān)閉(On)所述可變電阻部200的第1開關(guān)元件(SW1)213并開放(Off)所述第2開關(guān)元件(SW2)223。即，所述電阻控制部300，比較所述驅(qū)動控制部400的去飽和端電壓6與規(guī)定值，利用與所述規(guī)定值比較的結(jié)果而關(guān)閉(On)或開放(Off)所述第1開關(guān)元件213及第2開關(guān)元件223，從而控制所述可變電阻部200的第1電阻部210的電阻值及第2電阻部220的電阻值。這里，所述規(guī)定的電壓為存在發(fā)生臂短路3危險的電壓，可以是基準(zhǔn)電壓源330的電壓，也可通過實(shí)驗(yàn)獲得，尤其，可以是5V。更詳細(xì)地說，所述電阻控制部300可包括：第1演算放大器310、第2演算放大器320及基準(zhǔn)電壓源330。

所述第1演算放大器310，輸入端連接到所述驅(qū)動控制部400的去飽和端25及基準(zhǔn)電壓源330，輸出端連接到所述可變電阻部200的第1開關(guān)元件(SW1)213。尤其，所述第1演算放大器310，輸入端連接到所述驅(qū)動控制部400的去飽和端25及基準(zhǔn)電壓源330，輸出端連接到所述可變電阻部200的第1開關(guān)元件(SW1)213的基礎(chǔ)(Base)端。這里，所述第1開關(guān)元件213可以是晶體管。

所述第2演算放大器320，輸入端連接到所述驅(qū)動控制部400的去飽和端25及所述基準(zhǔn)電壓源330，輸出端連接到所述可變電阻部200的第2開關(guān)元件(SW2)223。尤其，所述第2演算放大器320，輸入端連接到所述驅(qū)動控制部400的去飽和端25及所述基準(zhǔn)電壓源330且輸出端連接到所述可變電阻部200的第2開關(guān)元件(SW2)223的基礎(chǔ)(Base)端。這里，所述第2開關(guān)元件223可以是晶體管。

所述基準(zhǔn)電壓源330，可連接到所述第1演算放大器310的輸入端及所述第2演算放大器320的輸入端。并且，所述基準(zhǔn)電壓源330可不在所述電阻控制部300內(nèi)設(shè)置而另外設(shè)置。這里，所述基準(zhǔn)電壓源330的電壓為預(yù)測 臂短路3的基準(zhǔn)電壓，可變更，尤其，可以是5V。

所述驅(qū)動控制部400，比較所述去飽和端電壓6與一定值，利用與所述一定值比較的結(jié)果而控制柵極驅(qū)動信號的輸出。更詳細(xì)地說，所述驅(qū)動控制部400，比較所述去飽和端電壓6與一定值，所述去飽和端電壓6為一定值以上時，所述驅(qū)動控制部400可中止從所述驅(qū)動控制部400的電壓輸出端26輸出的所述柵極驅(qū)動信號的輸出。這時，所述去飽和端電壓6為一定值以上的情況可意味著發(fā)生臂短路3的情況。并且，所述驅(qū)動控制部400，比較所述去飽和端電壓6與一定值而所述去飽和端電壓6小于一定值時，所述電阻控制部300重新比較所述驅(qū)動控制部400的去飽和端電壓6與規(guī)定值。即，所述驅(qū)動控制部400，比較驅(qū)動控制部400的去飽和端電壓6與一定值，利用與所述一定值比較的結(jié)果而中止或繼續(xù)從驅(qū)動控制部400的電壓輸出端26輸出的所述柵極驅(qū)動信號的輸出，從而控制所述半導(dǎo)體元件500的運(yùn)轉(zhuǎn)。并且，所述驅(qū)動控制部400，可包括在連接到微處理器10的驅(qū)動芯片內(nèi)。這里，所述一定值為判斷是否發(fā)生臂短路3的電壓，無限制，可通過實(shí)驗(yàn)獲得，尤其，可以是7V。另外，所述驅(qū)動控制部400，可不包括在根據(jù)本發(fā)明的防止臂短路的柵極驅(qū)動電路的一實(shí)施例中。

并且，感應(yīng)臂短路3的臂短路保護(hù)電路410可連接到所述驅(qū)動控制部400的去飽和端25。所述臂短路保護(hù)電路410可包括電阻及去飽和二極管，在所述電阻的電壓、所述去飽和二極管(Desat Diode)的電壓及所述半導(dǎo)體元件(IGBT)500的電壓(Vce)的合計(jì)值為規(guī)定值以上時，所述驅(qū)動控制部400通過所述去飽和端25感應(yīng)到發(fā)生了臂短路3。

下面，參照附圖而更詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明的防止臂短路的柵極驅(qū)動方法的一實(shí)施例。

圖8是呈現(xiàn)根據(jù)本技術(shù)的柵極驅(qū)動電路運(yùn)轉(zhuǎn)方法的流程圖。

參照圖8，根據(jù)本發(fā)明的防止臂短路的柵極驅(qū)動方法的一實(shí)施例，包括：驅(qū)動信號輸出步驟(S100)、臂短路判斷步驟(S200)、第1驅(qū)動電路保護(hù)步驟(S300)、臂短路感應(yīng)步驟(S400)、第2驅(qū)動電路保護(hù)步驟(S500)及驅(qū)動電路重新啟動步驟(S600)。

所述驅(qū)動信號輸出步驟(S100)中，驅(qū)動控制部400輸出柵極驅(qū)動信號。更詳細(xì)地說，所述驅(qū)動信號輸出步驟(S100)中，為了使根據(jù)本發(fā)明的柵極 驅(qū)動電路1驅(qū)動半導(dǎo)體元件500，所述驅(qū)動控制部400向根據(jù)本發(fā)明的柵極驅(qū)動電路1的驅(qū)動信號傳送部100輸出柵極驅(qū)動信號。之后，所述驅(qū)動信號傳送部100放大所述柵極驅(qū)動信號，而放大的柵極驅(qū)動信號被輸入到可變電阻部200。所述可變電阻部200中，所述放大柵極驅(qū)動信號的時間常數(shù)被變更，變更所述時間常數(shù)的柵極驅(qū)動信號被輸入到所述半導(dǎo)體元件500，從而所述半導(dǎo)體元件500被驅(qū)動。這里，所述柵極驅(qū)動信號可以是脈沖寬度調(diào)制信號(PWM Signal：Pulse Width Modulation Signal)，所述半導(dǎo)體元件500可以是電力用大容量半導(dǎo)體元件(IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor)。

所述臂短路判斷步驟(S200)中，電阻控制部300判斷所述驅(qū)動控制部400的去飽和端電壓6是否超過規(guī)定值。更詳細(xì)地說，所述臂短路判斷步驟(S200)中，連接到所述驅(qū)動控制部400的去飽和端25的所述電阻控制部300感應(yīng)所述驅(qū)動控制部400的去飽和端電壓6是否超過規(guī)定值而判斷是否存在發(fā)生臂短路3的危險。這時，所述去飽和端電壓6超過所述規(guī)定值的情況為存在發(fā)生臂短路3的危險的情況，所述去飽和端電壓6為所述規(guī)定值以下時，意味著不存在發(fā)生臂短路3的危險。這里，所述規(guī)定的電壓為存在發(fā)生臂短路3的危險的電壓，無限制，可通過實(shí)驗(yàn)獲得。并且，所述規(guī)定的電壓可以是電阻控制部300內(nèi)基準(zhǔn)電壓源330的電壓，尤其，可以是5V。

另外，所述臂短路判斷步驟(S200)中，所述驅(qū)動控制部400的去飽和端電壓6為規(guī)定值以下時，所述電阻控制部300可執(zhí)行關(guān)閉(On)所述可變電阻部200的第1開關(guān)元件(SW1)213并開放(Off)所述第2開關(guān)元件(SW2)223的驅(qū)動電路重新啟動步驟(S600)。更詳細(xì)地說，所述臂短路判斷步驟(S200)中，所述驅(qū)動控制部400的去飽和端電壓6為規(guī)定值以時，即，不存在發(fā)生臂短路3的危險時，所述電阻控制部300關(guān)閉(On)所述可變電阻部200的第1開關(guān)元件213而指定第1電阻部210的電阻值(R_S1)，開放(Off)所述第2開關(guān)元件223而指定第2電阻部220的電阻值(R_S2)，從而變更輸入到所述可變電阻部200的柵極驅(qū)動信號的時間常數(shù)。即，所述臂短路判斷步驟(S200)中，所述驅(qū)動控制部400的去飽和端電壓6為規(guī)定值以下時，即，不存在發(fā)生臂短路3的危險時，執(zhí)行所述驅(qū)動電路重新啟動步驟(S600)而使柵極驅(qū)動電路1繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，所述驅(qū)動電路重新啟動步驟(S600)之后，可重新執(zhí) 行所述驅(qū)動信號輸出步驟(S100)。

這時，可通過以下式計(jì)算所述可變電阻部200內(nèi)第1電阻部210的電阻值(R_S1)及第2電阻部220的電阻值(R_S2)。

【數(shù)學(xué)式1】

$R_{S1}=\frac{R1\×R2}{R1+R2}$

【數(shù)學(xué)式2】

R_S2＝R4

這里，所述(R1)為第1電阻211的電阻值，所述(R2)為第2電阻212的電阻值，所述(R4)為第4電阻222的電阻值。

所述第1驅(qū)動電路保護(hù)步驟(S300)中，所述驅(qū)動控制部400的去飽和端電壓6超過規(guī)定值時，所述電阻控制部300開放(Off)可變電阻部200的第1開關(guān)元件(SW1)213并關(guān)閉(On)第2開關(guān)元件(SW2)223。更詳細(xì)地說，所述第1驅(qū)動電路保護(hù)步驟(S300)中，所述驅(qū)動控制部400的去飽和端電壓6超過規(guī)定值時，即，存在發(fā)生臂短路3的危險時，所述電阻控制部300開放(Off)所述可變電阻部200的第1開關(guān)元件(SW1)213而指定第1電阻部210的電阻值(R_S1)，關(guān)閉(On)第2開關(guān)元件(SW2)223而指定第2電阻部220的電阻值(R_S2)，從而變更輸入到所述可變電阻部200的柵極驅(qū)動信號的時間常數(shù)。即，所述第1驅(qū)動電路保護(hù)步驟(S300)中，所述驅(qū)動控制部400的去飽和端電壓6超過規(guī)定值時，即，存在發(fā)生臂短路3的危險時，所述電阻控制部300通過變更輸入到所述可變電阻部200的柵極驅(qū)動信號的時間常數(shù)而使所述柵極驅(qū)動電路1繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

這時，可通過以下式計(jì)算所述可變電阻部200內(nèi)第1電阻部210的電阻值(R_S1)及第2電阻部220的電阻值(R_S2)。

【數(shù)學(xué)式3】

R_S1＝R1

【數(shù)學(xué)式4】

$R_{S2}=\frac{R3\×R4}{R3+R4}$

這里，所述(R1)為第1電阻211的電阻值，所述(R3)為第3電阻221的電阻值，所述(R4)為第4電阻222的電阻值。

所述臂短路感應(yīng)步驟(S400)中，所述驅(qū)動控制部400判斷所述去飽和端電壓6是否為一定值以上。更詳細(xì)地說，所述臂短路感應(yīng)步驟(S400)中，包括去飽和端26的所述驅(qū)動控制部400感應(yīng)所述去飽和端電壓6是否為一定值以上而判斷是否發(fā)生臂短路3。這時，所述去飽和端電壓6為所述一定值以上是發(fā)生臂短路3的情況，所述去飽和端電壓6小于所述一定值是不發(fā)生臂短路3的情況。這里，所述一定值為判斷是否發(fā)生臂短路的基準(zhǔn)電壓，無限制，可通過實(shí)驗(yàn)獲得，尤其，可以是7V。

另外，所述臂短路感應(yīng)步驟(S400)中，所述去飽和端電壓6小于一定值時，可重新執(zhí)行所述臂短路判斷步驟(S200)。更詳細(xì)地說，所述臂短路感應(yīng)步驟(S400)中，所述去飽和端電壓6超過規(guī)定值且小于一定值時，即，存在發(fā)生臂短路的危險，但實(shí)際上不會發(fā)生臂短路時，可重新執(zhí)行判斷是否存在臂短路的危險的所述臂短路判斷步驟(S200)。

所述第2驅(qū)動電路保護(hù)步驟(S500)中，所述去飽和端電壓6為一定值以上時，所述驅(qū)動控制部400中止所述柵極驅(qū)動信號的輸出。更詳細(xì)地說，所述第2驅(qū)動電路保護(hù)步驟(S500)中，所述去飽和端電壓6為一定值以上時，即，存在發(fā)生臂短路3的危險，實(shí)際發(fā)生臂短路3時，所述驅(qū)動控制部400中止通過所述電壓輸出端26向所述驅(qū)動信號傳送部100輸出的柵極驅(qū)動信號的輸出，防止發(fā)生所述臂短路3的柵極驅(qū)動電路1的受損。即，所述第2驅(qū)動電路保護(hù)步驟(S500)中，所述去飽和端電壓6為一定值以上時，即，發(fā)生臂短路3時，所述驅(qū)動控制部400中止所述柵極驅(qū)動信號的輸出，從而消除因中止所述柵極驅(qū)動電路1的運(yùn)轉(zhuǎn)而發(fā)生的所述臂短路3。這里，所述柵極驅(qū)動信號可以是脈沖寬度調(diào)制信號(PWMSignal：Pulse Width Modulation Signal)。

所述驅(qū)動電路重新啟動步驟(S600)中，所述電阻控制部300關(guān)閉(On)所述可變電阻部200的第1開關(guān)元件(SW1)213并開放(Off)所述第2開關(guān)元件(SW2)223。更詳細(xì)地說，所述驅(qū)動電路重新啟動步驟(S600)中，所述第2驅(qū)動電路保護(hù)步驟(S500)之后，即，所述臂短路3被消除后，所述電阻控制部300關(guān)閉(On)所述可變電阻部200的第1開關(guān)元件213而指定第1電阻 部210的電阻值(R_S1)，開放(Off)所述第2開關(guān)元件223而指定第2電阻部220的電阻值(R_S2)，從而變更輸入到所述可變電阻部200的柵極驅(qū)動信號的時間常數(shù)。即，所述驅(qū)動電路重新啟動步驟(S600)中，所述柵極驅(qū)動電路1的運(yùn)轉(zhuǎn)被中止而消除所述臂短路3之后，控制所述可變電阻部200的內(nèi)部電阻210、220而變更輸入到所述可變電阻部200的柵極驅(qū)動信號的時間常數(shù)。之后，所述驅(qū)動控制部400輸出所述柵極驅(qū)動信號的所述驅(qū)動信號輸出步驟(S100)中，所述柵極驅(qū)動電路1可重新正常運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，所述驅(qū)動電路重新啟動步驟(S600)之后，可重新執(zhí)行所述驅(qū)動信號輸出步驟(S100)。

如所述，在本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域具有一般知識的人能夠在本發(fā)明的基本技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多種變更，本發(fā)明的權(quán)利要求范圍應(yīng)基于附加的專利權(quán)利要求范圍而解釋。