[实用新型]功率开关器件保护电路、电机控制器及电动汽车

说明书

本实用新型实施例提供了一种功率开关器件保护电路、电机控制器及电动汽车，所述功率开关器件保护电路包括去饱和保护单元、限流单元以及上拉单元，其中：所述限流单元的一端连接到所述去饱和保护单元的输入端、另一端连接到中间电位点，所述中间电位点连接到所述功率开关器件的集电极，且所述去饱和保护单元在输入端电压超过所述功率开关器件的集电极与发射极的饱和电压时输出保护信号；所述上拉单元的一端连接到所述中间电位点、另一端连接恒定的高电平。本实用新型实施例能够很好地解耦短路保护时间需求与Vdesat电压平台值抬升导致抗干扰能力降低的问题，同时不会在驱动芯片的Desat引脚上产生负压，提高可靠性。

技术领域

本实用新型涉及工业领域，更具体地说，涉及一种功率开关器件保护电路、电机控制器及电动汽车。

背景技术

在电动汽车领域，电机控制器属于核心部件之一，并且从成本、性能等方面考量，上述电机控制器通常选用带负压关断的大功率开关器件。目前，对于电机控制器中的功率开关器件，通常采用霍尔元件进行电流采样。但霍尔元件进行电流采样时，延时时间较大，通常在几十微秒以上，而一般的功率开关器件的短路耐受时间，例如IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)的短路耐受时间一般在10微秒以内，即发生短路故障时，通过霍尔元件很难及时的保护功率开关器件。

为了有效的保护故障状态下，特别是短路状态下的功率开关器件，如图1所示，一般需在功率开关器件的驱动电路中增加Desat(Desaturation，去饱和)保护电路对功率开关器件进行保护。并且，上述Desat保护电路可集成到功率开关器件的驱动芯片11中，通过驱动芯片11的Desat引脚检测功率开关器件是否存在短路。

然而，上述Desat保护电路在电机控制器整机运行过程中极易受到干扰。为解决上述问题，通常会加大Desat保护电路中的消隐电容C_CLAMP的容值，但随着消隐电容C_CLAMP的容值增大，驱动芯片11内部恒流源的充电电流将无法满足一些Desat保护时间需求较短的场合，需要额外的提供外部充电回路来降低Desat保护时间，否则无法及时的保护功率开关器件。

如图2所示，为了满足Desat保护时间需求较短的场合，可添加外部充电回路，即通过一个连接到电压源的充电电阻R2为驱动芯片11的Desat引脚充电，但是该方案会导致Desat引脚的电压平台值较高，非常接近离触发Desat故障的电压值，此时，因EMC(ElectroMagnetic Compatibility，电磁兼容性)、器件容差、驱动芯片内部电路的偏差等因素，非常容易在正常运行过程中误触发Desat故障，导致电机控制器误报Desat故障而关管停机。若在电动汽车高速运行时突然关管，可能会导致非常严重的后果。

为避免上述Desat引脚的电压平台值较高的问题，如图3所示，可在限流电阻R1的远离Desat引脚的一端增加一个上拉电阻R3，该上拉电阻R3的另一端连接到驱动芯片11的电压输出引脚。然而，由于驱动芯片11内部的Desat保护电路中的MOS管存在导通电阻，该导通电阻将会与上拉电阻R3串联，因功率开关器件采用负压关断，故该导通电阻与上拉电阻R3串联之后会分压，并在驱动芯片11的Desat引脚上产生负压，但一般的驱动芯片11仅能耐受GND-0.3V的负压，Desat引脚上的负压很容易超出驱动芯片11的Desat引脚的电压耐受范围，从而降低驱动芯片11持续运行中的可靠性，并导致驱动芯片11失效。

实用新型内容

本实用新型实施例针对上述Desat保护电路为减小干扰而增加消隐电容的容值易时无法满足Desat保护时间需求较短的场合，添加外部充电回路导致Desat引脚的电压平台值较高并导致误触发Desat故障，以及增加上拉电阻导致驱动芯片的Desat引脚上产生负压并降低Desat保护电路可靠性的问题，提供一种功率开关器件保护电路、电机控制器及电动汽车。