[发明专利]具备数据采集功能的功率半导体器件驱动装置及系统

说明书

本发明公开了一种具备数据采集功能的功率半导体器件驱动装置及系统，数据采集单元在控制单元控制下，获取来自于外部的检测板采集的功率半导体器件状态信息。控制单元将数据采集单元采集到的功率半导体器件状态信息传送至外部的采集板。控制单元通过脉冲信号接收与故障反馈单元接收来自于外部的脉冲板的脉冲信号，对脉冲信号进行处理后再通过驱动单元向外部的功率半导体器件发送驱动信号。控制单元通过脉冲信号接收与故障反馈单元将功率半导体器件故障信号传送至脉冲板。本发明能够解决现有驱动装置及系统智能化程度低，只具备常规的驱动与保护功能，不能对功率半导体器件运行状态数据进行采集，也不能与上位机进行实时通信并交换数据的技术问题。

技术领域

本发明涉及功率半导体技术领域，尤其是涉及一种具备数据采集功能的智能型功率半导体器件驱动装置及系统。

背景技术

作为一种应用广泛的功率半导体器件，自上世纪80年代IGBT（Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极性晶体管）问世以来，就以其高开关速度、低饱和压降、大电流承载能力等众多的优越性，很快取代GTO（Gate Turn-Off Thyristor，门极可关断晶闸管的简称），成为轨道交通、工业传动、新能源等领域的核心器件。随着IGBT功率密度、开关速度、电压等级不断提升与发展，IGBT应用技术的发展也日新月异。

IGBT应用技术的核心即IGBT驱动技术，我们定义传统型的IGBT驱动器为：以逻辑电路、隔离电路、功率放大电路、故障检测电路和保护电路组成的电路架构。目前，传统型的IGBT驱动器通常采用分立器件或集成度较高的ASIC（Application Specific IntegratedCircuit，专用集成电路的简称）芯片，在铁路、工业、风电、光伏、电动汽车等领域有着较为广泛的应用。随着应用数量和领域的扩展，变流器模块的故障数量也逐渐增加，于是IGBT驱动器的质量与可靠性成为应用技术的关键。因此，工程师需要大量的IGBT故障数据，为IGBT的更新换代提供数据支撑。但传统型IGBT驱动器没有数据采集功能，在变流器模块发生故障后，也不能提供有效的故障数据。因此，开发具备数据采集功能的IGBT驱动器已成为功率半导体器件，尤其是IGBT应用发展的关键。

目前国内外主流的功率半导体驱动电路仍采用传统型驱动结构，电路拓扑为隔离电源、推挽放大的方式。信号隔离主要有脉冲变压器隔离、光纤隔离和光耦隔离，保护策略主要为通过二极管或电阻检测IGBT管压降实现短路（过流）保护，有源钳位和软关断技术用于抑制较大di/dt造成的过电压。另外，部分驱动电路具备米勒钳位结构，用于抑制较大dv/dt造成的IGBT误导通。

现有传统型的功率半导体驱动器一般只具备常规的驱动与保护功能，不能对功率半导体器件的运行状态数据进行采集，也不能与上位机进行实时通信以交换数据。此外，一些驱动公司推出的基于CPLD器件的驱动器也仅仅是实现了数字化可编程的功率半导体驱动，并不具备完全意义上的智能化驱动功能。随着智能化和大数据时代的来临，功率半导体芯片及封装不断地更新换代，传统型的驱动技术已完全不能满足当前的应用需求。因此，开发一种具备可编程和数据监视、保护等功能的智能化功率半导体驱动装置及系统成为当前亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具备数据采集功能的功率半导体器件驱动装置及系统，解决现有传统型IGBT驱动器智能化程度低，只具备常规的驱动与保护功能，不能对IGBT运行状态数据进行采集，也不能与上位机进行实时通信交换数据的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种具备数据采集功能的功率半导体器件驱动装置的技术实现方案，一种具备数据采集功能的功率半导体器件驱动装置，包括：

设置在驱动板上的控制单元、数据采集单元、脉冲信号接收与故障反馈单元和驱动单元，所述控制单元分别与所述数据采集单元、脉冲信号接收与故障反馈单元、驱动单元相连。

所述数据采集单元在所述控制单元的控制下，获取来自于外部的检测板采集的功率半导体器件的状态信息；