本發(fā)明涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種過(guò)流保護(hù)電路和過(guò)流保護(hù)方法。

背景技術(shù)：

sic器件具有禁帶寬度高、飽和電子漂移速度高、臨界電場(chǎng)擊穿強(qiáng)度高、介電常數(shù)低和熱導(dǎo)率高等特性，因此，基于sic的電力電子器件阻斷電壓高、工作頻率高且耐高溫能力強(qiáng)，同時(shí)又具有通態(tài)電阻低和開(kāi)關(guān)損耗小的優(yōu)勢(shì)。進(jìn)一步的，采用sic電力電子器件可以進(jìn)一步提升電力電子裝置的功率密度及效率，尤其是在高頻、高溫和大功率電力電子應(yīng)用領(lǐng)域，sic電力電子器件具有si半導(dǎo)體器件難以比擬的巨大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和潛力。

但是，在中大功率的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)器件的可靠性要求較高，目前，硅igbt的過(guò)流保護(hù)電路技術(shù)較為成熟，igbt過(guò)流保護(hù)電路主要通過(guò)檢測(cè)集電極的電流大小來(lái)檢測(cè)過(guò)流故障，從而避免其因過(guò)流故障而受到損壞。

igbt在固定的門(mén)極電壓下，其集電極電流隨著uce電壓的增加，集電極電流存在一個(gè)明顯的拐點(diǎn)。當(dāng)igbt電流上升到一定數(shù)值時(shí)，igbt會(huì)發(fā)生退飽和現(xiàn)象，退飽和現(xiàn)象的標(biāo)志是uce電壓會(huì)快速上升至輸入電壓，而igbt電流則沒(méi)有明顯變化。

uce電壓在數(shù)值隨著集電極電流的增大而增大，根據(jù)這一特性，可以通過(guò)檢測(cè)uce電壓判斷igbt是否發(fā)生退飽和現(xiàn)象，進(jìn)而判斷igbt是否過(guò)流。

然而，碳化硅mosfet的輸出特性與igbt不同，碳化硅mosfet沒(méi)有退飽和現(xiàn)象，也沒(méi)有明確的過(guò)流標(biāo)志，針對(duì)如何在保證保護(hù)電路快速性的同時(shí)提高其抗干擾能力目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種過(guò)流保護(hù)電路和過(guò)流保護(hù)方法，以在保證保護(hù)電路快速性的同時(shí)提高電路的抗干擾能力。

一方面，提供了一種過(guò)流保護(hù)電路，包括：采樣電路、比較電路、信號(hào)處理電路、驅(qū)動(dòng)電路和被保護(hù)電路部件，其中：

所述采樣電路，輸入端與所述被保護(hù)電路部件相連，輸出端與所述比較電路的第一輸入端相連；

所述比較電路，第一輸入端與所述采樣電路的輸出端相連，第二輸入端與預(yù)設(shè)比較值相連，輸出端與所述信號(hào)處理電路相連；

所述信號(hào)處理電路，第一輸入端與所述比較電路的輸出端相連，第二輸入端與驅(qū)動(dòng)信號(hào)相連，輸出端與所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連；

所述驅(qū)動(dòng)電路，輸入端與所述信號(hào)處理電路的輸出端相連，輸出端與所述被保護(hù)電路部件相連。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述采樣電路包括：第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第一二極管、第二二極管和第一電容，其中：

所述第一二極管的第一端與所述被保護(hù)電路部件相連，第二端與第三電阻的第一端相連，所述第三電阻的第二端與第二電阻的第一端、第一電阻的第一端、第一電容的第一端、第四電阻的第一端相連，第二電阻的第二端與第二二極管的第一端相連，第二二極管的第二端和所述第一電阻的第二端與所述信號(hào)處理電路的輸出端相連，第一電容的第二端接地，第四電阻的第二端與第五電阻的第一端和所述比較電路的第一輸入端相連，第五電阻的第二端接地。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述比較電路包括：比較器。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述信號(hào)處理電路包括：與門(mén)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述驅(qū)動(dòng)電路包括：第六電阻、第七電阻、第三二極管和第二電容，其中，所述第六電阻第一端與所述信號(hào)處理電路的輸出端相連，所述第六電阻的第二端與第二電容的第一端和所述被保護(hù)電路部件相連，所述第二電容的第二端接地，所述第七電阻的第一端與所述信號(hào)處理電路的輸出端相連，所述第七電阻的第二端與第三二極管的第一端相連，所述第三二極管的第二端與所述第二電容的第一端相連。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述被保護(hù)電路部件包括以下至少之一：碳化硅mosfet、硅功率器件和氮化鎵功率器件。

另一方面，提供了一種通過(guò)上述過(guò)流保護(hù)電路進(jìn)行過(guò)流保護(hù)的方法，包括：

通過(guò)采樣電路對(duì)被保護(hù)電路部件的電壓進(jìn)行采樣，得到采樣信號(hào)；

通過(guò)比較電路對(duì)所述采樣信號(hào)進(jìn)行過(guò)流判斷；

在確定所述被保護(hù)電路部件出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象的情況下，通過(guò)信號(hào)處理電路封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)比較電路對(duì)所述采樣信號(hào)進(jìn)行過(guò)流判斷，包括：

將所述采樣信號(hào)與所述預(yù)設(shè)比較值進(jìn)行比較；

在所述采樣信號(hào)高于所述預(yù)設(shè)比較值的情況下，所述比較電路的輸出信號(hào)為高電平，在所述采用信號(hào)低于所述預(yù)設(shè)比較值的情況下，所述比較電路的輸出信號(hào)為低電平，在所述輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖降那闆r下，確定所述被保護(hù)電路部件出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象。

在一個(gè)實(shí)施方式中，在通過(guò)信號(hào)處理電路封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)之后，所述方法還包括：

控制中央處理器停止輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)為脈沖信號(hào)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，上述過(guò)流保護(hù)方法還包括：通過(guò)調(diào)整第四電阻和第五電阻的比例關(guān)系調(diào)整過(guò)流保護(hù)值，或者通過(guò)調(diào)整預(yù)設(shè)比較值的大小調(diào)整過(guò)流保護(hù)值。

在上述實(shí)施例中，提供了一種過(guò)流保護(hù)電路和過(guò)流保護(hù)方法，包括：采樣電路、比較電路、信號(hào)處理電路、驅(qū)動(dòng)電路和被保護(hù)電路部件，在確定被保護(hù)電路部件存在過(guò)流現(xiàn)象的情況下，封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電路部件的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了在保證保護(hù)電路快速性的同時(shí)提高電路的抗干擾能力。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的過(guò)流保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的過(guò)流保護(hù)方法的方法流程圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的過(guò)流保護(hù)電路的另一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的過(guò)流保護(hù)電路的電路圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的過(guò)流保護(hù)電路的另一電路圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的過(guò)流保護(hù)電路的又一電路圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

在本發(fā)明實(shí)施例中，提供了一種過(guò)流保護(hù)電路，如圖1所示，可以包括：采樣電路、比較電路、信號(hào)處理電路、驅(qū)動(dòng)電路和被保護(hù)電路部件，其中，采樣電路，輸入端與被保護(hù)電路部件相連，輸出端與所述比較電路的第一輸入端相連；比較電路，第一輸入端與所述采樣電路的輸出端相連，第二輸入端與預(yù)設(shè)比較值相連，輸出端與所述信號(hào)處理電路相連；所述信號(hào)處理電路，第一輸入端與所述比較電路的輸出端相連，第二輸入端與驅(qū)動(dòng)信號(hào)相連，輸出端與所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連；所述驅(qū)動(dòng)電路，輸入端與所述信號(hào)處理電路的輸出端相連，輸出端與所述被保護(hù)電路部件相連。

為了實(shí)現(xiàn)采樣電路，可以通過(guò)第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第一二極管、第二二極管和第一電容形成采樣電路，其中：所述第一二極管的第一端與所述被保護(hù)電路部件相連，第二端與第三電阻的第一端相連，所述第三電阻的第二端與第二電阻的第一端、第一電阻的第一端、第一電容的第一端、第四電阻的第一端相連，第二電阻的第二端與第二二極管的第一端相連，第二二極管的第二端和所述第一電阻的第二端與所述信號(hào)處理電路的輸出端相連，第一電容的第二端接地，第四電阻的第二端與第五電阻的第一端和所述比較電路的第一輸入端相連，第五電阻的第二端接地。

采樣電路的功能是在信號(hào)為高電平時(shí)，檢測(cè)被保護(hù)電路部件的電壓(例如碳化硅mosfdt的漏極和源極的電壓值)，然后，將檢測(cè)到的電壓值輸入到比較電路作為比較電路的輸入。其中，比較電路可以是比較器，比較電路將給定信號(hào)與采樣電路的輸出信號(hào)進(jìn)行比較，用于判斷電路是否出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象。

上述的信號(hào)處理電路可以是與門(mén)，該信號(hào)處理電路用于將比較電路的比較結(jié)果與脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，以確定是否發(fā)生過(guò)流現(xiàn)象，在確定出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象的情況下，信號(hào)處理電路先于中央處理器封閉脈沖信號(hào)，關(guān)斷被保護(hù)電路部件。中央處理器用于處理故障信號(hào)，停止發(fā)送脈沖信號(hào)。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電路部件的驅(qū)動(dòng)，還設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電路，其中，該驅(qū)動(dòng)電路可以包括：第六電阻、第七電阻、第三二極管和第二電容，其中，所述第六電阻第一端與所述信號(hào)處理電路的輸出端相連，所述第六電阻的第二端與第二電容的第一端和所述被保護(hù)電路部件相連，所述第二電容的第二端接地，所述第七電阻的第一端與所述信號(hào)處理電路的輸出端相連，所述第七電阻的第二端與第三二極管的第一端相連，所述第三二極管的第二端與所述第二電容的第一端相連。

上述被保護(hù)電路部件可以包括但不限于以下之一：碳化硅mosfet、硅功率器件和氮化鎵功率器件。

基于上述的過(guò)流保護(hù)電路，本例還提供了一種過(guò)流保護(hù)方法，如圖2所示，可以包括如下步驟：

步驟201：通過(guò)采樣電路對(duì)被保護(hù)電路部件的電壓進(jìn)行采樣，得到采樣信號(hào)；

步驟202：通過(guò)比較電路對(duì)所述采樣信號(hào)進(jìn)行過(guò)流判斷；

步驟203：在確定所述被保護(hù)電路部件出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象的情況下，通過(guò)信號(hào)處理電路封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

上述步驟203通過(guò)比較電路對(duì)所述采樣信號(hào)進(jìn)行過(guò)流判斷，可以包括：

s1：將采樣信號(hào)與所述預(yù)設(shè)比較值進(jìn)行比較；

s2：在所述采樣信號(hào)高于所述預(yù)設(shè)比較值的情況下，所述比較電路的輸出信號(hào)為高電平，在所述采用信號(hào)低于所述預(yù)設(shè)比較值的情況下，所述比較電路的輸出信號(hào)為低電平，在所述輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖降那闆r下，確定所述被保護(hù)電路部件出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象。

在進(jìn)行過(guò)流保護(hù)的時(shí)候，先控制信號(hào)處理電路封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，然后就可以控制中央處理器停止輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以是脈沖信號(hào)。

在過(guò)流保護(hù)的過(guò)程中，還可以通過(guò)調(diào)整第四電阻和第五電阻的比例關(guān)系調(diào)整過(guò)流保護(hù)值，或者通過(guò)調(diào)整預(yù)設(shè)比較值的大小調(diào)整過(guò)流保護(hù)值。

下面結(jié)合一個(gè)具體實(shí)施例對(duì)上述過(guò)流保護(hù)電路和方法進(jìn)行說(shuō)明，然而值得注意的是，該具體實(shí)施例僅是為了更好地說(shuō)明本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)碳化硅mosfet的過(guò)流現(xiàn)象，在本例中通過(guò)搭建模擬電路檢測(cè)碳化硅mosfet導(dǎo)通時(shí)的漏源極電壓，判斷碳化硅mosfet是否出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象，以達(dá)到過(guò)流保護(hù)的目的。

如圖3所示，該過(guò)流保護(hù)電流可以包括：采樣電路、比較電路、信號(hào)處理電路、中央處理器以及驅(qū)動(dòng)電路。

其中，采樣電路的功能是在信號(hào)為高電平時(shí)，檢測(cè)碳化硅mosfet的漏極和源極的電壓值，然后將檢測(cè)到的漏極的電壓值和源極的電壓值作為采用電路的輸出信號(hào)輸入至比較器中。

比較電路將預(yù)先給定的信號(hào)與采樣電路的輸出信號(hào)信號(hào)相比較，從而判斷電路是否出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象，在確定出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象的情況下，生成故障信號(hào)。

信號(hào)處理電路，在檢測(cè)到故障信號(hào)的情況下，先于中央處理器封閉脈沖信號(hào)，關(guān)斷碳化硅mosfet；中央處理器在檢測(cè)到故障信號(hào)的情況下，停止發(fā)送脈沖信號(hào)；驅(qū)動(dòng)電路用于控制碳化硅mosfet的開(kāi)通和關(guān)斷。

如圖4所示，采樣電路可以包括：電阻r1、電阻r2、電阻r3、電阻r4、電阻r5、二極管d1、二極管d2、電容c1。比較電路包括：比較器u1組成，信號(hào)處理電路包括：與門(mén)u2；驅(qū)動(dòng)電路包括：電阻r6、電阻r7、二極管d3、電容c2。

如圖5所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平時(shí)，碳化硅mosfet導(dǎo)通，同時(shí)高電平通過(guò)電阻r1給電容c1充電，圖中的箭頭指示方向?yàn)殡娏髁鲃?dòng)方向。

如圖6所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平時(shí)，碳化硅mosfet關(guān)斷，電容c1上的電荷通過(guò)電阻r1和電阻r2放掉，圖中的箭頭指示方向?yàn)殡娏髁鲃?dòng)方向。

基于圖3至6所示的過(guò)流保護(hù)電路，當(dāng)pwm信號(hào)為高電平時(shí)，與門(mén)u2的輸出為高電平，碳化硅mosfetq1導(dǎo)通，采樣電路中的二極管d1正向?qū)?，二極管d2反向截止，該高電平信號(hào)通過(guò)電阻r1給電容c1充電，其中，電阻r1和電容c1構(gòu)成前沿消隱電路，能夠防止開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通瞬間產(chǎn)生的干擾封閉脈沖信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻r1和電容c1的大小可以設(shè)置前沿消隱的時(shí)間，直到電容c1的電壓上升到vds+vf1，其中，vds為q1導(dǎo)通時(shí)的漏極和源極的電壓值，vds＝rds_on*id，vf1為二極管d1的正向?qū)▔航怠?/p>

當(dāng)pwm信號(hào)為低電平時(shí)，與門(mén)u2輸出為低電平，碳化硅mosfetq1關(guān)斷，采樣電路中二極管d1反向截止，二極管d2正向?qū)?，電容c1上的電壓經(jīng)電阻r1和電阻r2并聯(lián)放電，直到電容c1上的電壓下降到vf2，其中，vf2為二極管d2的正向?qū)▔航怠?/p>

其中，電阻r4和電阻r5組成分壓電路，通過(guò)對(duì)電容c1上的電壓分壓后即為采樣電路的輸出值vo1，vo1＝(rds_on*id+vf1)*r5/(r4+r5)，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻r4和電阻r5的比例關(guān)系，可改變vo1的大小，從而靈活可靠地設(shè)計(jì)過(guò)流保護(hù)值。

當(dāng)采樣電路完成對(duì)碳化硅mosfetq1的漏源極電壓vds的采樣后，信號(hào)被送到比較電路進(jìn)行過(guò)流判斷。在比較電路中，采樣電路的輸出信號(hào)vo1與比較電路的基準(zhǔn)值vref進(jìn)行比較，當(dāng)vo1高于基準(zhǔn)電壓vref時(shí)，比較電路的輸出信號(hào)vo2為高電平；當(dāng)vo1低于基準(zhǔn)電壓vref時(shí)，比較電路的輸出信號(hào)vo2為低電平。當(dāng)比較電路的輸出信號(hào)vo2由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，即表明碳化硅mosfetq1出現(xiàn)了過(guò)流現(xiàn)象，此時(shí)比較電路輸出的低電平信號(hào)vo2會(huì)進(jìn)入到信號(hào)處理電路，信號(hào)處理電路先響應(yīng)故障信號(hào)，封鎖脈沖，保護(hù)碳化硅mosfetq1，同時(shí)vo2會(huì)向中央處理器發(fā)送故障信號(hào)，中央處理器停止輸出脈沖信號(hào)，達(dá)到過(guò)流保護(hù)的作用。

在本例中，保護(hù)電路可以用碳化硅mosfet，也可以應(yīng)用于硅功率器件和氮化鎵功率等器件。在采樣電路中，采用的是單獨(dú)調(diào)整電阻r4和電阻r5的比例關(guān)系來(lái)調(diào)整過(guò)流保護(hù)值，同時(shí)也可以通過(guò)單獨(dú)調(diào)整比較電路中的基準(zhǔn)電壓vref來(lái)調(diào)整過(guò)流保護(hù)值，或同時(shí)調(diào)整兩者達(dá)到調(diào)整過(guò)流保護(hù)值的目的。

在另外一個(gè)實(shí)施例中，還提供了一種軟件，該軟件用于執(zhí)行上述實(shí)施例及優(yōu)選實(shí)施方式中描述的技術(shù)方案。

在另外一個(gè)實(shí)施例中，還提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，該存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有上述軟件，該存儲(chǔ)介質(zhì)包括但不限于：光盤(pán)、軟盤(pán)、硬盤(pán)、可擦寫(xiě)存儲(chǔ)器等。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：提供了一種過(guò)流保護(hù)電路和過(guò)流保護(hù)方法，包括：采樣電路、比較電路、信號(hào)處理電路、驅(qū)動(dòng)電路和被保護(hù)電路部件，在確定被保護(hù)電路部件存在過(guò)流現(xiàn)象的情況下，封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電路部件的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了在保證保護(hù)電路快速性的同時(shí)提高電路的抗干擾能力。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明實(shí)施例的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明實(shí)施例不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明實(shí)施例可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。