[实用新型]一种DV/DT检测与保护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种DV/DT检测装置，尤其涉及一种DV/DT检测与保护装置，属于智能功率驱动模块的技术领域。

背景技术

随着电子电力技术的不断进步，高压栅极驱动电路以及智能功率模块(将高压栅极驱动电路以及功率器件合封在一起的功率驱动模块)在马达、自动化、电源系统等多个领域发挥着越来越重要的作用。

高压半桥拓扑是高压栅极驱动电路最典型应用场景。高压栅极驱动电路、高侧功率器件(MOS或者IGBT)、低侧功率器件一起组成半桥驱动拓扑。如图1所示，栅极驱动电路按照工作电源电压分主要包括高侧驱动电路和低侧驱动电路，其中高侧驱动电路的输出HO控制高侧MOSFETM1的开关，而低侧驱动电路的输出LO控制低侧MOSFETM2的开关。通过自举二极管Dbs和自举电容Cbs组成的自举浮动电源用来给高侧驱动电路提供电源。因此高侧驱动电路的浮动地VS随着功率器件的开关状态而变化。如图2所示，HO由低变为高时，LO输出低，高侧MOSFETM1导通，半桥驱动系统的输出节点VS从地电位以DV/DT速率切换至功率电源电压。为了提高半桥系统的效率，降低功率器件在开关过程中的功耗，需要让功率器件以更快的速度切换。但是VS以DV/DT速率变化会存在两方面不好的机制：一是当VS以DV/DT的速率变化，寄生电容Cds上会流过位移电流(Id1)，该电流会在栅极驱动电路的输出阻抗或者电容Cgs上产生压降，如果该压降超过了MOSFET的阈值，就会引起MOSFET的误导通；二是当VS以DV/DT的速率变化，寄生电容Cdb上同样会流过位移电流(Id2)，该电流在寄生电阻Rb上产生的压降如果大于寄生三极管NPN的开启电压，同样会引起NPN的导通，进而触发大电流。如果VS的变化速率DV/DT超过了限定的范围，上述两种机制都会引起低侧MOSFETM2误导通从而引起高低侧MOSFET的直通或者引起M2的闩锁，进而对M2造成永久性的毁坏。如何让功率器件以更安全的DV/DT开关速率工作，现有技术主要通过外围分立器件来调整栅极驱动电路的输出驱动能力，进而调整DV/DT。

但是这种方式增加了使用成本，且不太利于应用印刷电路板(PCB)的布局，容易增加各种寄生干扰因素；另外这种方式不适用于对全集成的智能功率模块，无法有效方便地调整DV/DT，从而对功率器件起到保护作用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种DV/DT检测与保护装置，解决现有技术通过外围分立器件来调整栅极驱动电路的输出驱动能力，不适用于对全集成的智能功率模块，无法有效方便地调整DV/DT的问题。

本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种DV/DT检测与保护装置，包括：

DV/DT检测电路，用于检测DV/DT的电压变化量；该电路包括若干个高压MOS管、电阻、箝位二极管及寄生电容，其中高压MOS管的栅端接入输入信号，该高压MOS管的漏端连接电阻且源端接公共地；所述电阻的两端连接箝位二极管；所述寄生电容连接于高压MOS管的漏端和源端之间；

DV/DT比较电路，与DV/DT检测电路相连，用于根据所述电压变化量确定电压变化量所属DV/DT级别，及根据DV/DT级别配置用于控制输出驱动调整电路工作模式的信号；

输出驱动调整电路，与DV/DT比较电路相连，用于根据控制信号配置工作模式及输出驱动能力。

进一步地，作为本实用新型的一种优选技术方案：所述DV/DT比较电路包括若干个比较电平及与之连接的窗口比较器。

进一步地，作为本实用新型的一种优选技术方案：所述输出驱动调整电路包括用于充电的第一输出驱动管和用于放电的第二输出驱动管，以及连接于所述两个输出驱动管之间的驱动调整单元；所述驱动调整单元包括若干组开关电路，且所述开关电路的数量与控制信号数量对应。

进一步地，作为本实用新型的一种优选技术方案：所述若干组开关电路之间串联，每个开关电路由电阻和与电阻并联的开关管组成。

进一步地，作为本实用新型的一种优选技术方案：所述若干组开关电路之间并联，且每个开关电路由逻辑门电路及被逻辑门电路控制的第三输出驱动管组成。