本發(fā)明涉及電力電子保護領域，具體涉及一種高溫驅動保護裝置。

背景技術：

碳化硅半導體器件具有開關速度高、關斷耐壓高、溫度耐受高的卓越特性，極其適合高溫環(huán)境下的電力電子應用。隨著制造工藝的快速發(fā)展，器件高壓耐受能力、開關速度已經得到了飛躍式的提升，器件高溫工作能力開始成為研究的焦點，相信高溫器件也將迅速出現(xiàn)。

現(xiàn)有碳化硅器件中，以場效應管最為適合高溫環(huán)境下的應用，為了充分利用碳化硅功率場效應管的高溫工作潛力，需要能夠同樣用于高溫環(huán)境的驅動保護電路配合工作。然而，由于碳化硅集成電路技術尚未成熟，現(xiàn)今市場上并無碳化硅集成電路產品，仍需采用硅集成電路構建驅動保護電路。但是，由于硅的半導體特性決定了硅集成電路無法應用于高溫環(huán)境中，當今市場上基于硅集成電路的驅動保護電路僅為85攝氏度，無法在高于85攝氏度的環(huán)境溫度下驅動工作結溫可高達250攝氏度的碳化硅功率場效應管。因此需要提供一種可以使用現(xiàn)有硅器件的高溫碳化硅功率場效應管驅動保護裝置，使高溫碳化硅功率場效應管得到良好的驅動和保護。

技術實現(xiàn)要素：

為了滿足現(xiàn)有技術的需要，本發(fā)明提供了一種高溫驅動保護裝置。

本發(fā)明的技術方案為：

所述裝置包括功率器件驅動模塊和制冷模塊；所述制冷模塊有兩塊，分別設置在功率器件驅動模塊的兩側面上；

所述功率器件驅動模塊，用于驅動并保證功率器件正常工作；

所述制冷模塊，用于對功率器件驅動模塊散熱。

優(yōu)選的，所述制冷模塊與所述功率器件驅動模塊的接觸側，以及制冷模塊中與該接觸側對應的一側上均設置有金屬外殼，所述金屬外殼用于導熱；

優(yōu)選的，所述裝置的側面均設置有高溫絕熱硅膠，用于對裝置進行密封；

優(yōu)選的，所述功率器件驅動模塊固定在兩個定位卡槽之間；

優(yōu)選的，所述制冷模塊為高溫半導體制冷模塊；

優(yōu)選的，所述功率器件驅動模塊為硅基集成模塊；

優(yōu)選的，所述功率器件驅動模塊，包括輸入端口、輸出端口，以及依次連接的信號調理電路、信號隔離電路和驅動電路；

所述信號調理電路與輸入端口連接，驅動電路的一條支路與輸出端口連接，另一條支路通過保護電路與輸出端口連接，所述保護電路與輸出端口之間還連接有檢測電路；

所述檢測電路采集功率器件的電流信號，將所述電流信號發(fā)送到保護電路；

所述保護電路，判斷所述電流信號是否超過功率器件的額定輸出電流，若超過則向驅動電路發(fā)送功率器件閉鎖信號，防止功率器件發(fā)生過電流損壞；

優(yōu)選的，所述功率器件驅動模塊，還包括依次連接的溫度監(jiān)測電路、制冷模塊控制電路和DCDC開關電源，所述DCDC開關電源與輸入端口連接；

所述溫度監(jiān)測電路，用于采集功率器件驅動模塊內部的溫度值，并將所述溫度值發(fā)送到制冷模塊控制電路；

所述制冷模塊控制電路，比較所述溫度值和溫度閾值，依據(jù)二者的溫度差調整DCDC開關電源的電壓輸出值；

所述DCDC開關電源，將其輸出的電壓信號發(fā)送到制冷模塊，制冷模塊依據(jù)所述電壓信號實現(xiàn)熱量逆向傳遞，將功率器件驅動模塊的熱量傳遞到所述裝置的外部環(huán)境中；

優(yōu)選的，所述功率器件驅動模塊，還包括與輸入端口連接的DCDC隔離電源，所述DCDC隔離電源向驅動電路、保護電路、檢測電路和DCDC開關電源供電。

與最接近的現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是：

本發(fā)明提供的一種高溫驅動保護裝置，充分利用半導體制冷技術的特點，在高溫環(huán)境中進行逆向熱傳遞，提升整體驅動保護裝置的散熱效率，簡化了裝置結構，減小了裝置體積，將半導體制冷模塊與功率器件驅動模塊相結合，極其適用于高溫環(huán)境下碳化硅功率場效應管驅動保護裝置的應用；

本發(fā)明提供的一種高溫驅動保護裝置，充分利用功率器件驅動模塊的特點，將半導體制冷模塊的控制電路部分與功率器件驅動模塊集成在同一電路板上，實時監(jiān)測功率器件驅動模塊的工作環(huán)境溫度，并通過控制半導體制冷模塊調整該工作環(huán)境的溫度，極其適用于高溫環(huán)境下碳化硅功率場效應管驅動保護裝置的內殼環(huán)境溫度控制。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。

圖1：本發(fā)明實施例中一種高溫驅動保護裝置原理圖；

圖2：本發(fā)明實施例中一種高溫驅動保護裝置正視圖；

圖3：本發(fā)明實施例中一種高溫驅動保護裝置俯視圖；

圖4：本發(fā)明實施例中一種高溫驅動保護裝置側視圖；

圖5：本發(fā)明實施例中功率器件驅動模塊電路圖；

其中，1：金屬外殼；2：定位卡槽；3：金屬外殼；4：輸入端口；5：輸出端口；6：電源供電線。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明提供的一種高溫驅動保護裝置，采用半導體制冷技術和硅基半導體集成電路技術相結合的方法設計，能夠有效保障硅基半導體集成電路在高溫環(huán)境下的正常工作，使高溫碳化硅功率場效應管等功率器件得到良好的驅動和保護。

一、本實施例中高溫驅動保護裝置的具體結構為：

如圖1所示，該裝置包括功率器件驅動模塊和制冷模塊。

其中，制冷模塊有兩塊，分別設置在功率器件驅動模塊的兩側面上，制冷模塊與功率器件驅動模塊的接觸側，以及制冷模塊中與該接觸側對應的一側上均設置有用于導熱的金屬外殼，如圖1所示的金屬外殼1和金屬外殼3。

如圖2、3和4所示，所述裝置的側面均設置有高溫絕熱硅膠，用于對裝置進行密封。

功率器件驅動模塊，固定在兩個定位卡槽2之間，用于驅動并保證功率器件正常工作；

制冷模塊，用于對功率器件驅動模塊散熱。

1、功率驅動器件模塊

如圖5所示，功率驅動器件模塊包括輸入端口4、輸出端口5、信號調理電路、信號隔離電路、驅動電路、溫度監(jiān)測電路、制冷模塊控制電路、DCDC開關電源和DCDC隔離電源。具體連接關系為：

(1)信號調理電路、信號隔離電路和驅動電路依次連接，其中：

信號調理電路與輸入端口4連接；

驅動電路的一條支路與輸出端口5連接，另一條支路通過保護電路與輸出端口5連接，保護電路與輸出端口5之間還連接有檢測電路。

檢測電路采集功率器件的電流信號，將電流信號發(fā)送到保護電路；保護電路，判斷電流信號是否超過功率器件的額定輸出電流，若超過則向驅動電路發(fā)送功率器件閉鎖信號，防止功率器件發(fā)生過電流損壞。

(2)溫度監(jiān)測電路、制冷模塊控制電路和DCDC開關電源依次連接，其中：

DCDC開關電源與輸入端口連接，DCDC隔離電源與輸入端口連接。

溫度監(jiān)測電路，用于采集功率器件驅動模塊內部的溫度值，并將溫度值發(fā)送到制冷模塊控制電路；本實施例中溫度監(jiān)測電路包括溫度傳感器，采集金屬殼體1和金屬殼體3組成殼體的內部溫度。

制冷模塊控制電路，比較溫度值和溫度閾值，依據(jù)二者的溫度差調整DCDC開關電源的電壓輸出值；本實施例中的溫度閾值指的是保證功率器件驅動模塊正常工作能夠承受的最大溫度值。

DCDC開關電源，將其輸出的電壓信號發(fā)送到制冷模塊，制冷模塊依據(jù)電壓信號實現(xiàn)熱量逆向傳遞，將功率器件驅動模塊的熱量傳遞到裝置的外部環(huán)境中。

DCDC隔離電源向驅動電路、保護電路、檢測電路和DCDC開關電源供電。

本實施例中，功率器件驅動模塊為硅基集成模塊。

2、制冷模塊

本實施例中，制冷模塊為高溫半導體制冷模塊，高溫半導體制冷模塊充分利用半導體制冷技術的可逆向傳熱、可靠性高、控制簡便、結構簡單的特點，為無法高溫工作的硅基集成電路即功率器件驅動模塊提供合適的工作溫度，使基于傳統(tǒng)硅基集成電路技術的碳化硅功率場效應管等功率器件的驅動保護電路可以同碳化硅等功率器件一同在高溫中工作。

如圖1所示，金屬殼體1和制冷模塊的接觸側為其的熱端，金屬殼體3和制冷模塊的接觸側為其冷端，當金屬殼體1的溫度高于高溫環(huán)境的溫度時，金屬殼體1向高溫環(huán)境正向傳遞熱量，因此依靠制冷模塊的逆向熱傳遞原理，仍可以保障功率驅動器件模塊在遠低于高溫換下的合適工作溫度正常工作。制冷模塊從低溫側吸收熱量，向高溫側釋放熱量，有效減輕了其他制冷系統(tǒng)的負擔，提升了制冷效率，避免了傳統(tǒng)液體冷卻系統(tǒng)在高溫環(huán)境中運行，同時從低溫側和高溫環(huán)境吸收熱量再通過液體循環(huán)散熱的過程。

本實施例中設定高溫環(huán)境的溫度為125～175℃，功率驅動器件模塊正常工作的溫度為25～85℃。

最后應當說明的是：所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。