[发明专利]用于固态开关的栅极驱动器和保护系统

说明书

用于固态开关的栅极驱动器和保护系统。本发明公开了一种电路系统，所述电路系统包括：电子固态开关，所述电子固态开关包括第一电源端子和第二电源端子；以及驱动器和开关保护系统，所述驱动器和开关保护系统电连接到所述电子固态开关。所述驱动器和开关保护系统包括：隔离式偏置电源电路，所述隔离式偏置电源电路被配置为输出至少十五伏的直流电压；电流缓冲器电路，所述电流缓冲器电路电连接在所述隔离式偏置电源电路和所述电子固态开关之间；以及缓冲电路，所述缓冲电路电连接到所述第一电源端子和所述第二电源端子。

技术领域

本公开涉及电子部件，并且更具体地讲，涉及用于电子固态开关的栅极驱动器和保护。

背景技术

现有的栅极驱动器电路是为逆变器应用设计的，消耗大功率，体积大并且不适合用于固态开关的集成。如果电源具有显著电感，则固态开关在短路或过载条件下无法在关断期间吸收高能量。因此，需要为固态开关开发低功耗和紧凑的栅极驱动器和保护电路。

发明内容

本公开涉及用于电子固态开关的栅极驱动器和保护。在本公开的一个方面，电路系统包括：电子固态开关，所述电子固态开关包括第一电源端子和第二电源端子；以及驱动器和开关保护系统，所述驱动器和开关保护系统电连接到所述电子固态开关。所述驱动器和开关保护系统包括：隔离式偏置电源电路，所述隔离式偏置电源电路被配置为输出至少十五伏的dc电压；电流缓冲器电路，所述电流缓冲器电路电连接在所述隔离式偏置电源电路和所述电子固态开关之间；以及缓冲电路，所述缓冲电路跨所述第一电源端子和所述第二电源端子电连接。

所述电流缓冲器电路可被配置为提供和吸收至少一安培的输出电流。所述电流缓冲器电路的输出电阻可小于两欧姆。

所述隔离式偏置电源电路可被配置为印刷电路板。所述隔离式偏置电源电路可被配置为具有约一瓦+/-0.5瓦输出功率的片上集成的基于变压器的电源。所述片上集成的基于变压器的电源包括多个变压器绕组。

所述电路系统还可包括各自电连接到所述电子固态开关的信号处理和诊断控制器以及外部控制器。所述信号处理和诊断控制器可包括多个比较器，并且所述外部控制器被配置为命令所述电子固态开关在关断状态和接通状态之间转变。

所述外部控制器可被配置为命令所述电子固态开关转变为所述关断状态。响应于转变到所述关断状态，所述信号处理和诊断控制器被配置为读取所述电子固态开关的栅极-源极电压、栅极-源极安培数、温度、在所述第一电源端子和所述第二电源端子之间流动的电流的安培数，以及在所述第一电源端子和所述第二电源端子之间的电压。所述信号处理和诊断控制器可被配置为将所述栅极-源极电压与预定关断栅极-源极电压阈值进行比较。

所述信号处理和诊断控制器可被配置为确定所述栅极-源极电压小于所述预定关断栅极-源极电压阈值。响应于确定所述栅极-源极电压小于所述预定关断栅极-源极电压阈值，所述信号处理和诊断控制器可被配置为将所述第一电源端子和所述第二电源端子之间的所述电压与预定关断电压阈值进行比较。所述信号处理和诊断控制器可被配置为确定所述第一电源端子和所述第二电源端子之间的所述电压大于所述预定关断电压阈值。响应于确定所述第一电源端子和所述第二电源端子之间的所述电压大于所述预定关断电压阈值，所述信号处理和诊断控制器可被配置为将所述第一电源端子和所述第二电源端子之间的所述电流的所述安培数与预定关断安培数阈值进行比较。

所述信号处理和诊断控制器可被配置为确定所述第一电源端子和所述第二电源端子之间的所述电流的所述安培数小于所述预定关断安培数阈值。响应于确定所述第一电源端子和所述第二电源端子之间的所述电流的所述安培数小于所述预定关断安培数阈值。所述信号处理和诊断控制器可被配置为将所述栅极-源极安培数与预定关断栅极-源极安培数阈值进行比较。所述信号处理和诊断控制器可被配置为确定所述栅极-源极安培数小于所述预定关断栅极-源极安培数阈值。响应于确定所述栅极-源极安培数小于所述预定关断栅极-源极安培数阈值。所述信号处理和诊断控制器可被配置为将故障输出信号设置为通过关断状态测试，从而指示电子固态开关在所述关断状态下正常操作。