CN108303666B - 一种功率半导体模块过流检测电路的功能测试电路 - Google Patents

一种功率半导体模块过流检测电路的功能测试电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种功率半导体模块过流检测电路的功能测试电路，其用功能测试电路模拟IGBT在过流和不过流两种工况下的射极和集电极之间的饱和压降，从而给过流检测电路制造一种测试环境。其包括定值电阻R1、R4，可变电阻R2、R3、R5，可变电阻R3的两端并联有二极管D1，二极管D1的阴极和可变电阻R3的一端并联后连接第一接入端，所述二极管D1的阳极和可变电阻R3的另一端并联后连接三极管Q3的基极，所述三极管Q3的集电极分别连接定值电阻R4的一端、MOS管Q4的栅极，所述三极管Q3的发射极和所述可变电阻R3的另一端之间设置有电容C，所述MOS管Q4的源极连接可变电阻R5的一端，所述可变电阻R5的另一端连接和三极管Q3的发射极、电容C相连接。

Description

一种功率半导体模块过流检测电路的功能测试电路
技术领域
本发明涉及IGBT过流电路的检测技术领域，具体为一种功率半导体模块过流检测电路的功能测试电路。
背景技术
IGBT导通后需要监测Vcesat以判断是否过流。若IGBT不过流，Vcesat小于某阈值Vce_thr；若IGBT过流，Vcesat会迅速增大至超过Vce_thr。因此，监测Vcesat是识别IGBT过流的常用方法。图1所示为一个半桥的驱动和过流监测示意图。Q1和Q2为IGBT；DC+和DC-为母线正负极；PWM1和PWM2为控制芯片输出的控制信号；HV1+和LV1-为驱动Q1的高低电压，其0V参考电压为E1；HV2+和LV2-为驱动Q2的高低电压,其0V参考电压为E2；Vcesat检测电路1和2采集C1、E1以及C2、E2的电压，经过计算得到Vcesat是否正常的状态信号ST1和ST2；ST1和ST2反馈给控制芯片，用以进行故障保护。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种功率半导体模块过流检测电路的功能测试电路，其用功能测试电路模拟IGBT在过流和不过流两种工况下的射极和集电极之间的饱和压降，从而给过流检测电路制造一种测试环境，其无需IGBT模块和上高压，在电路板级实现过流检测电路的功能测试，其成本低、安全快捷，因而更加适用于规模生产；由于所述电路可以实现Vcesat幅值和阶跃时刻的调整，从而可以适应不同的驱动电路和IGBT，具有通用性。
一种功率半导体模块过流检测电路的功能测试电路，其特征在于：其包括定值电阻R1、R4，可变电阻R2、R3、R5，可变电阻R3的两端并联有二极管D1，二极管D1的阴极和可变电阻R3的一端并联后连接第一接入端，所述二极管D1的阳极和可变电阻R3的另一端并联后连接三极管Q3的基极，所述三极管Q3的集电极分别连接定值电阻R4的一端、MOS管Q4的栅极，所述三极管Q3的发射极和所述可变电阻R3的另一端之间设置有电容C，所述MOS管Q4的源极连接可变电阻R5的一端，所述可变电阻R5的另一端连接和三极管Q3的发射极、电容C相连接，所述可变电阻R2一端和MOS管Q4的漏极相连接，所述可变电阻R2的另一端和可变电阻R5的另一端相连接，所述可变电阻的一端还连接有定值电阻R1的一端，所述定值电阻的另一端和定值电阻R4的另一端连接后连接第二接入端，所述R2的另一端外接第一输出端，所述R2的一端外接第二输出端。
其进一步特征在于：
将半桥驱动电路中的一个驱动作为功能测试电路的驱动，HV1+和LV1-为驱动的高低电压，芯片输出控制信号PWM1为驱动的信号接收端，驱动的高电压HV1+连接所述第二接入端，驱动的G1端连接第一接入端，将Vcesat检测电路的C1端和E1端分别接入第一输出端、第二输出端；
芯片输出控制信号PWM1为0时，G1电压等于HV1-，C1的电通过D1快速释放，Q3截止；Q4的G极电压被R4拉高至HV1+，Q4截止；C1端的输入电压为HV1+经R1和R2的分压值，调整R2的阻值可以调整该分压值；
PWM1为1时，G1电压等于HV1+，G1通过R3向C1充电，当C1电压达到Q3的导通门限时，Q3导通；Q4的G极电压被Q3拉至E1，Q4导通。C1端的输入电压为HV1+经R1、R2和R5的分压值，调整R5的阻值可以调整该分压值；
调整R3的阻值可以调整G1向C1充电的速度，从而调整G1变高与Q3导通的时间间隔。
采用本发明后，电路可以模拟绝缘栅双极型晶体管(IGBT)导通后射极和集电极之间的饱和压降(Vcesat)，从而在无需IGBT模块和上高压，仅通过探针增加部分外部电路，即可在电路板级实现过流检测电路的功能测试；所述功能测试电路可以调整Vcesat的开通和关断幅值，以及IGBT导通和Vcesat下降的时间间隔，从而可以模拟出正常和非正常的工作状况，以此检测。
附图说明
图1为一个半桥的驱动和过流监测示意图；
图2为本发明的测试电路连接状态结构示意图。
具体实施方式
一种功率半导体模块过流检测电路的功能测试电路，见图2：其包括定值电阻R1、R4，可变电阻R2、R3、R5，可变电阻R3的两端并联有二极管D1，二极管D1的阴极和可变电阻R3的一端并联后连接第一接入端，二极管D1的阳极和可变电阻R3的另一端并联后连接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极分别连接定值电阻R4的一端、MOS管Q4的栅极，三极管Q3的发射极和可变电阻R3的另一端之间设置有电容C，MOS管Q4的源极连接可变电阻R5的一端，可变电阻R5的另一端连接和三极管Q3的发射极、电容C相连接，可变电阻R2一端和MOS管Q4的漏极相连接，可变电阻R2的另一端和可变电阻R5的另一端相连接，可变电阻的一端还连接有定值电阻R1的一端，定值电阻的另一端和定值电阻R4的另一端连接后连接第二接入端，R2的另一端外接第一输出端，R2的一端外接第二输出端。
将半桥驱动电路中的一个驱动作为功能测试电路的驱动，HV1+和LV1-为驱动Q1的高低电压，芯片输出控制信号PWM1为驱动的信号接收端，驱动的高电压HV1+连接第二接入端，驱动的G1端连接第一接入端，将Vcesat检测电路的C1端和E1端分别接入第一输出端、第二输出端；
芯片输出控制信号PWM1为0时，G1电压等于HV1-，C1的电通过D1快速释放，Q3截止；Q4的G极电压被R4拉高至HV1+，Q4截止；C1端的输入电压为HV1+经R1和R2的分压值，调整R2的阻值可以调整该分压值。
PWM1为1时，G1电压等于HV1+，G1通过R3向C1充电，当C1电压达到Q3的导通门限时，Q3导通；Q4的G极电压被Q3拉至E1，Q4导通；C1端的输入电压为HV1+经R1、R2和R5的分压值，调整R5的阻值可以调整该分压值；
调整R3的阻值可以调整G1向C1充电的速度，从而调整G1变高与Q3导通的时间间隔。
其工作原理如下：通过功能测试电路模拟IGBT在过流和不过流两种工况下的射极和集电极之间的饱和压降，从而给Vcesat检测电路制造一种测试环境。
以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种功率半导体模块过流检测电路的功能测试电路，其特征在于：其包括定值电阻R1、R4，可变电阻R2、R3、R5，可变电阻R3的两端并联有二极管D1，二极管D1的阴极和可变电阻R3的一端并联后连接第一接入端，所述二极管D1的阳极和可变电阻R3的另一端并联后连接三极管Q3的基极，所述三极管Q3的集电极分别连接定值电阻R4的一端、MOS管Q4的栅极，所述三极管Q3的发射极和所述可变电阻R3的另一端之间设置有电容C，所述MOS管Q4的源极连接可变电阻R5的一端，所述可变电阻R5的另一端和三极管Q3的发射极、电容C相连接，所述可变电阻R2一端和MOS管Q4的漏极相连接，所述可变电阻R2的另一端和可变电阻R5的另一端相连接，所述可变电阻R2的一端还连接有定值电阻R1的一端，所述定值电阻R1的另一端和定值电阻R4的另一端连接后连接第二接入端，所述可变电阻R2的另一端外接第一输出端，所述可变电阻R2的一端外接第二输出端。
2.如权利要求1所述的一种功率半导体模块过流检测电路的功能测试电路，其特征在于：将半桥驱动电路中的一个驱动作为功能测试电路的驱动，HV1+和LV1-为驱动的高低电压，芯片输出控制信号PWM1为驱动的信号接收端，驱动的高电压HV1+连接所述第二接入端，驱动的G1端连接第一接入端，将Vcesat检测电路的C1端和E1端分别接入第一输出端、第二输出端。
3.如权利要求2所述的一种功率半导体模块过流检测电路的功能测试电路，其特征在于：芯片输出控制信号PWM1为0时，G1端的电压等于HV1-，电容C的电通过二极管D1快速释放，三极管Q3截止；MOS管Q4的栅极电压被定值电阻R4拉高至HV1+，MOS管Q4截止；C1端的输入电压为HV1+经定值电阻R1和可变电阻R2的分压值，调整可变电阻R2的阻值可以调整该分压值；
PWM1为1时，G1端的电压等于HV1+，G1端通过可变电阻R3向电容C充电，当电容C电压达到三极管Q3的导通门限时，三极管Q3导通；MOS管Q4的栅极电压被三极管Q3拉至E1端，MOS管Q4导通， C1端的输入电压为HV1+经定值电阻R1、可变电阻R2和可变电阻R5的分压值，调整可变电阻R5的阻值可以调整该分压值；
调整可变电阻R3的阻值可以调整G1端向电容C充电的速度，从而调整G1端为高电压时、三极管Q3导通的时间间隔。
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