CN112803373B - 功率半导体器件保护电路、控制方法、存储介质以及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功率半导体器件保护电路、控制方法、存储介质以及设备，其包括关断模块、保护模块和控制模块。其中，控制模块配置为响应于用于指示功率半导体器件短路的指令而控制关断模块动作以断开关断电路，从而能够在功率半导体器件失效或者外界原因造成门阴极短路后，仍能保护关断电路上的器件；另外，还控制保护模块动作以接通保护电路，确保实现门阴极短路，有效提高功率半导体器件的承压能力以及升压速率，并可以在外部因素导致门阴极短路的情况下可以快速接通保护电路，保护整个功率半导体驱动关断电路的安全性，同时提高功率半导体器件的可适用性、可靠性以及重复应用性。

Description

功率半导体器件保护电路、控制方法、存储介质以及设备
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种功率半导体器件保护电路、控制方法、存储介质以及设备。
背景技术
现有技术中，晶闸管的开关控制由其配套的门极驱动单元实现，以集成门极换流晶闸管(IGCT)的开关控制为例，IGCT包括阳极(A)、门极(G)和阴极(K)，在IGCT关断时，阴极电流将会被换流到门极并通过与门极连接的关断电路实现硬关断，参见图1所示，图1示出了IGCT门极关断电流路径图，由图1可以看出，在实现硬关断时，阴极电流会全部通过关断电路，因此，关断电路需要多器件并联，可以为多个关断MOSFET和多个电容并联。
其中，为了实现IGCT的频率性硬关断，关断电路的电容堆容量可达到几十毫法(mF)，当GCT器件失效短路或者外部原因引起GK短路时，由于IGCT关断时关断MOSFET堆是导通的，仍有关断开关管信号，关断电容堆会被短路，因此电容堆短路的能量会全部通过关断MOSFET，从而使MOSFET存在失效的风险，影响整个晶闸管驱动关断电路的安全，参见图2所示，图2示出了GK短路时短路电流路径图。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何在功率半导体器件门阴极短路情况下，快速实现对整个门极驱动关断电路的保护。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种功率半导体器件保护电路、控制方法、存储介质以及设备。
本发明的第一个方面，提供了一种功率半导体器件保护电路，其包括：关断模块、保护模块和控制模块；
其中，所述控制模块与所述关端模块、所述保护模块连接，所述控制模块被配置为响应于功率半导体器件短路的指令而控制所述关断模块动作以断开关断电路，并控制所述保护模块动作以接通保护电路；
所述关断模块连接在所述功率半导体器件的门极与阴极之间，所述关断模块配置为响应于所述控制模块的控制指令而断开所述关断电路；
所述保护模块连接在所述功率半导体器件的门极与阴极之间，所述保护模块配置为响应于所述控制模块的控制指令而接通所述保护电路。
可选的，所述保护模块包括：
第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述控制模块连接；
第一MOS堆，所述第一MOS堆的栅极与所述第一电阻的第二端连接，所述第一MOS堆的漏极与所述阴极连接，所述第一MOS堆的源极接地；
第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述控制模块连接；
第二MOS堆，所述第二MOS堆的栅极与所述第二电阻的第二端连接，所述第二MOS堆的漏极与所述门极连接，所述第二MOS堆的源极接地。
可选的，所述关断模块包括：
第三MOS堆和电容；
其中，所述第三MOS堆的栅极与所述控制模块连接，所述第三MOS堆的漏极与所述门极连接，所述第三MOS堆的源极接地；
所述电容的第一端与所述阴极连接，所述电容的第二端接地。
可选的，所述功率半导体器件保护电路还包括：
电源模块，所述电源模块配置为向所述电容提供电压；
检测模块，所述检测模块配置为分别检测所述电源模块、所述第三MOS堆以及所述电容的电压信号，并基于所述电压信号向所述控制模块发送检测信号，以使所述控制模块基于所述检测信号判断所述功率半导体器件是否短路。
可选的，所述检测模块包括：
第一比较器电路，所述第一比较器电路的正输入端连接所述电源模块的输入端，所述第一比较器电路的负输入端接入第一参考电压，所述第一比较器电路的输出端与所述控制模块连接，在所述电源模块的输入端电压小于所述第一参考电压时，所述第一比较器电路输出掉电信号；
第二比较器电路，所述第二比较器电路的正输入端连接所述电容的第一端，所述第二比较器电路的负输入端接入第二参考电压，所述第二比较器电路的输出端与所述控制模块连接，在所述电容的第一端电压小于所述第二参考电压时，所述第二比较器电路输出电压异常信号；
第三比较器电路，所述第三比较器电路的正输入端连接所述第三MOS堆的栅极，所述第三比较器电路的负输入端接入第三参考电压，所述第三比较器电路的输出端与所述控制模块连接，在所述栅极的输入端电压大于所述第三参考电压时，所述第三比较器电路输出高电平信号，以用于指示所述栅极的输入端有电压信号。
可选的，所述功率半导体器件包括：集成门极换流晶闸管、发射极关断晶闸管、门极换流晶闸管或门极可关断晶闸管。
本发明的第二个方面，提供了一种功率半导体器件保护电路的控制方法，所述方法基于如上所述的功率半导体器件保护电路实现，其包括：
响应于功率半导体器件短路的指令而控制关断模块动作以断开关断电路，并控制保护模块动作以接通保护电路。
可选的，在所述响应于功率半导体器件短路的指令而控制关断模块动作以断开关断电路，并控制保护模块动作以接通保护电路之前，所述方法还包括：
接收对电源模块、第三MOS堆以及电容的检测信号；
基于所述检测信号判断所述功率半导体器件是否短路；
其中，在所述功率半导体器件处于静态关断状态时，当接收到所述电源模块的掉电信号以及所述电容的电压异常信号时，判断所述功率半导体器件短路；或者，
当接收到所述第三MOS堆的高电平信号时，判断所述功率半导体器件短路。
可选的，在所述响应于功率半导体器件短路的指令而控制关断模块动作以断开关断电路，并控制保护模块动作以接通保护电路之前，所述方法还包括：
接收对电源模块、第三MOS堆以及电容的检测信号；
基于所述检测信号判断所述功率半导体器件是否短路；
其中，在所述功率半导体器件处于动态关断状态时，当接收到所述电源模块的掉电信号以及所述电容的电压异常信号时，判断所述功率半导体器件短路；或者，
当接收到所述第三MOS堆的高电平信号并且所述高电平信号的持续时长大于预设时长时，判断所述功率半导体器件短路。
本发明的第三个方面，提供了一种存储介质，其包括，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，能够实现如上所述的功率半导体器件保护电路的控制方法。
本发明的第四个方面，提供了一种设备，其包括：存储器和控制器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述控制器执行时，能够实现如上所述的功率半导体器件保护电路的控制方法。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
应用本发明的功率半导体器件保护电路、控制方法、存储介质以及设备，其包括关断模块、保护模块和控制模块。其中，控制模块配置为响应于用于指示功率半导体器件短路的指令而控制关断模块动作以断开关断电路，从而能够在GCT失效或者外界原因造成GK短路后，仍能保护关断电路上的MOS器件；另外，还控制保护模块动作以接通保护电路，确保实现GK短路，有效提高功率半导体器件的承压能力以及升压速率，并可以在外部因素导致GK短路的情况下可以快速接通保护电路、保护GCT器件和第三MOS堆等整个功率半导体驱动关断电路的安全性，同时提高功率半导体器件的可适用性、可靠性以及重复应用性。
附图说明
通过结合附图阅读下文示例性实施例的详细描述可更好地理解本公开的范围。其中所包括的附图是：
图1示出了IGCT门极关断电流路径图；
图2示出了GK短路时短路电流路径图；
图3示出了本发明实施例提供的一种功率半导体器件保护电路的结构示意图；
图4示出了本发明实施例提供的功率半导体器件保护电路的示意图；
图5示出了本发明另一实施例提供的功率半导体器件保护电路的结构示意图；
图6示出了本发明另一实施例提供的功率半导体器件保护电路的示意图；
图7示出了本发明另一实施例提供的功率半导体器件保护电路的示意图；
图8示出了本发明实施例提供的一种功率半导体器件保护电路的控制方法流程示意图；
图9示出了本发明实施例提供的一种设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方法，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
现有技术中，晶闸管的开关控制由其配套的门极驱动单元实现，以集成门极换流晶闸管(IGCT)的开关控制为例，IGCT包括阳极(A)、门极(G)和阴极(K)，在IGCT关断时，阴极电流将会被换流到门极并通过与门极连接的关断电路实现硬关断，参见图1所示，图1示出了IGCT门极关断电流路径图，由图1可以看出，在实现硬关断时，阴极电流会全部通过关断电路，因此，关断电路需要多器件并联，可以为多个关断MOSFET和多个电容并联。
其中，为了实现IGCT的频率性硬关断，关断电路的电容堆容量可达到几十毫法(mF)，当GCT器件失效短路或者外部原因引起GK短路时，由于IGCT关断时关断MOSFET堆是导通的，仍有关断开关管信号，关断电容堆会被短路，因此电容堆短路的能量会全部通过关断MOSFET，从而使MOSFET存在失效的风险，影响整个晶闸管驱动关断电路的安全，参见图2所示，图2示出了GK短路时短路电流路径图。
有鉴于此，本申请提供了一种功率半导体器件保护电路、控制方法、存储介质以及设备，其包括关断模块10、保护模块11和控制模块12。其中，控制模块12配置为响应于用于指示功率半导体器件短路的指令而控制关断模块10动作以断开关断电路，从而能够在GCT失效或者外界原因造成GK短路后，仍能保护关断电路上的MOS器件；另外，还控制保护模块11动作以接通保护电路，确保实现GK短路，有效提高功率半导体器件的承压能力以及升压速率，并可以在外部因素导致GK短路的情况下可以快速接通保护电路、保护GCT器件和第三MOS堆等整个功率半导体驱动关断电路的安全性，同时提高功率半导体器件的可适用性、可靠性以及重复应用性。
实施例一
参见图3所示，图3示出了本发明实施例提供的一种功率半导体器件保护电路的结构示意图，其包括：关断模块10、保护模块11和控制模块12，
其中，控制模块12与关断模块10、保护模块11连接，控制模块12被配置为响应功率半导体器件短路的指令而控制关断模块10动作以断开关断电路，并控制保护模块11动作以接通保护电路；
关断模块10连接在功率半导体器件的门极与阴极之间，关断模块10配置为响应于控制模块12的控制指令而断开关断电路；
保护模块11连接在功率半导体器件的门极与阴极之间，保护模块11配置为响应于控制模块12的控制指令而接通保护电路。
在本发明实施例中，功率半导体器件可以为集成门极换流晶闸管、发射极关断晶闸管、门极换流晶闸管或门极可关断晶闸管，在本申请中，将以集成门极换流晶闸管(IGCT)为例进行描述，IGCT是将门极驱动电路和门极换流晶闸管GCT集成于一个整体形成的器件，门极驱动电路又可以分为开通电路和关断电路，其中开通电路可以采用现有技术中的常规设置，关断电路属于关断模块10，作为一示例，关断电路可以为利用NMOS堆和电容组成；作为另一示例，关断电路还可以为利用PMOS堆和电容组成。在以下描述中，将以由NMOS堆和电容组成的关断电路为例进行描述。
保护模块11包括第一电阻、第一MOS堆、第二电阻和第二MOS堆，其中，第一MOS堆和第二MOS堆可以同时选择为NMOS堆或PMOS堆，在本发明实施例中，将以NMOS堆为例进行说明，具体请参见图4所示，图4示出了本发明实施例提供的功率半导体器件保护电路的示意图，MGND代表保护电路的输出端，为保护模块11输入端的相对接地点。
其中，保护模块11可以包括：
第一电阻R1，第一电阻R1的第一端与控制模块12连接；
第一NMOS堆Q1，第一NMOS堆Q1的栅极g与第一电阻R1的第二端连接，第一NMOS堆Q1的漏极d与阴极K连接，第一NMOS堆Q1的源极s接地；
第二电阻R2，第二电阻R2的第一端与控制模块12连接；
第二NMOS堆Q2，第二NMOS堆Q2的栅极g与第二电阻R2的第二端连接，第二NMOS堆Q2的漏极d与门极G连接，第二NMOS堆Q2的源极s接地。
关断模块10可以包括第三NMOS堆Q3和电容C，其中，第三NMOS堆Q3的栅极g与控制模块12连接，第三NMOS堆Q3的漏极d与门极G连接，第三NMOS堆Q3的源极s接地。
作为另一示例，参见图5所示，图5示出了本发明实施例提供的功率半导体器件保护电路的结构示意图，功率半导体器件保护电路还可以包括：
电源模块13，电源模块13配置为向电容C提供电压；
检测模块14，检测模块14配置为分别检测电压模块13、第三NMOS堆Q3以及电容C的电压信号，并基于电压信号向控制模块12发送检测信号，以使控制模块12基于检测信号判断功率半导体器件是否短路。
作为一示例，参见图6所示，图6示出了本发明另一实施例提供的功率半导体器件保护电路的示意图，其中，检测模块14可以包括：
第一比较器电路141，第一比较器电路141的正输入端连接电源模块13的输入端，第一比较器电路141的负输入端接入第一参考电压Vref1，第一比较器电路141的输出端与控制模块12连接，在电源模块13的输入端电压小于第一参考电压Vref1时，第一比较器电路141输出掉电信号；
第二比较器电路142，第二比较器电路142的正输入端连接电容C的第一端，第二比较器电路142的负输入端接入第二参考电压Vref2，第二比较器电路142的输出端与控制模块12连接，在电容C的第一端电压小于第二参考电压Vref2时，第二比较器电路142输出电压异常信号；
第三比较器电路143，第三比较器电路143的正输入端连接第三NMOS堆Q3的栅极g，第三比较器电路143的负输入端接入第三参考电压Vref3，第三比较器电路143的输出端与控制模块12连接，在栅极g的输入端电压大于第三参考电压Vref3时，第三比较器电路143输出高电平信号，以用于指示栅极g的输入端有电压信号。
其中，GCT的关断状态可以分为静态关断和动态关断，动态关断为GCT由导通状态向静态关断切换的过程，动态关断的持续时间极为短暂，通常为微秒级，基于此可以设置正常动态关断的预设时长T。
根据图1所示，GCT正常关断时，电流从NMOS堆的源极s流向漏极d，关断后无电流流过，门极G接地；而根据图2所示，在GCT的GK短路时，电流从NMOS堆的漏极d流向源极s，由此可知，不同状态下门极G对地电压不同，在GCT的GK短路时，门极G电压会被抬高；另外，在GCT的GK短路时，供电电压掉电情况下，电容C第一端的电压也会下降，因此，可以利用检测模块14分别检测电源模块13、第三NMOS堆Q3以及电容C的电压信号，并基于电压信号向控制模块12发送检测信号，以使控制模块12基于检测信号判断功率半导体器件是否短路。
作为一示例，控制模块12还配置为：在功率半导体器件处于静态关断时，基于检测信号判断功率半导体器件是否短路；
其中，当控制模块12接收到掉电信号以及电压异常信号的检测信号时，控制模块12判断功率半导体器件短路；或者，
当控制模块12接收到高电平信号的检测信号时，控制模块12判断功率半导体器件短路。
作为另一示例，控制模块12还配置为：在功率半导体器件处于动态关断状态时，基于检测信号判断功率半导体器件是否短路；
其中，当控制模块12接收到掉电信号以及电压异常信号的检测信号时，控制模块12判断功率半导体器件短路；或者，
当控制模块12接收到高电平信号的检测信号并且高电平信号的持续时长大于预设时长时，控制模块12判断功率半导体器件短路。
作为另一示例，参见图7所示，图7示出了本发明另一实施例提供的功率半导体器件保护电路的示意图，该功率半导体器件保护电路和图6中示出的功率半导体器件保护电路的区别主要在于还设置有开关元件15，开关元件15连接在功率半导体器件的门极和阴极之间，作为具体示例，开关元件15可以为继电器K、JFET或MOSFET。以继电器K作为开关元件15的功率半导体器件保护电路为例，在功率半导体器件上电时，控制模块12控制继电器K闭合，完成上电后再控制继电器K断开；在功率半导体器件下电时，控制模块12控制继电器K闭合，从而使功率半导体器件的门极与阴极之间短路，保证功率半导体器件不会因阴阳极件耐受电压过高或电压变化率过大而损坏。需要说明的是，由于保护电路12相对于继电器K具有更快的关断速度，当接收到用于指示功率半导体器件短路的指令时，可以通过保护电路12优先实现功率半导体器件门极与阴极之间的短路，能够更加快捷、有效的进行电路保护。
以上为本发明实施例提供的一种功率半导体器件保护电路，其包括关断模块10、保护模块11和控制模块12。其中，控制模块12配置为响应于用于指示功率半导体器件短路的指令而控制关断模块10动作以断开关断电路，从而能够在GCT失效或者外界原因造成GK短路后，仍能保护关断电路上的MOS器件；另外，还控制保护模块11动作以接通保护电路，以实现GK短路，有效提高功率半导体器件的承压能力以及升压速率，确保在外部因素导致GK短路的情况下可以快速接通保护电路、保护GCT器件和第三MOS堆等整个功率半导体驱动关断电路的安全性，同时提高功率半导体器件的可适用性、可靠性以及重复应用性。
以上为本发明实施例提供的一种功率半导体器件保护电路，相应的，本发明还提供了一种功率半导体器件保护电路的控制方法，具体请参见实施例二的描述。
实施例二
参见图8所示，图8示出了本发明实施例提供的一种功率半导体器件保护电路的控制方法流程示意图，该方法基于以上实施例一中的功率半导体器件保护电路实现，包括：
步骤S801：响应于功率半导体器件短路的指令而控制关断模块动作以断开关断电路，并控制保护电路动作以接通保护电路。
其中，可参见图6所示，功率半导体器件可以为IGCT器件，关断模块10可以包括第三NMOS堆Q3和电容C，其中，第三NMOS堆Q3的栅极g与控制模块12连接，第三NMOS堆Q3的漏极d与门极G连接，第三NMOS堆Q3的源极s接地。
保护模块可以包括：
第一电阻R1，第一电阻R1的第一端与控制模块12连接；
第一NMOS堆Q1，第一NMOS堆Q1的栅极g与第一电阻R1的第二端连接，第一NMOS堆Q1的漏极d与阴极K连接，第一NMOS堆Q1的源极s接地；
第二电阻R2，第二电阻R2的第一端与控制模块12连接；
第二NMOS堆Q2，第二NMOS堆Q2的栅极g与第二电阻R2的第二端连接，第二NMOS堆Q2的漏极d与门极G连接，第二NMOS堆Q2的源极s接地。
在本发明实施例中，在执行步骤S801之前，还可以判断GCT为正常关断、导通或异常关断，即判断GCT是否短路，作为一示例，在执行步骤S801之前，还可以包括：
接收对电源模块、第三MOS堆以及电容的检测信号；
基于检测信号判断功率半导体器件是否短路；
其中，在功率半导体器件处于静态关断状态时，当接收到电源模块的掉电信号以及电容的电压异常信号时，判断功率半导体器件短路；或者，
当接收到第三MOS堆的高电平信号时，判断功率半导体器件短路。
作为另一示例，在执行步骤S801之前，还可以包括：
接收对电源模块、第三MOS堆以及电容的检测信号；
基于检测信号判断功率半导体器件是否短路；
其中，在功率半导体器件处于动态关断状态时，当接收到电源模块的掉电信号以及电容的电压异常信号时，判断功率半导体器件短路；或者，
当接收到第三MOS堆的高电平信号并且高电平信号的持续时长大于预设时长时，判断功率半导体器件短路。
作为具体示例，可以利用第一比较器142检测电源模块13的输入端，以VIN_DROP代表输入端的掉电信号；利用第二比较器电路142检测电容C的第一端电压，以VK_OK代表第一端的电压正常信号，以VK_ERROR代表第一端的电压异常信号；利用第三比较器143检测第三NMOS堆Q3的栅极g输入端电压，当第三比较器143输出为低电平时，以VMOS_ON代表栅极g的输入端无电压信号，当第三比较器143输出为高电平时，以VMOS_OFF代表栅极g的输入端有电压信号。
在GCT处于静态关断时：接收到VK_OK和VMOS_ON，并且检测到向第三NMOS堆Q3输出硬关断信号HOFF、没有向保护模块11输出控制指令，判断GCT处于正常关断状态；接收到VMOS_OFF，判断GK短路，GCT处于异常关断状态，此时，输出硬关断信号HOFF，以通过控制第三NMOS堆Q3的栅极电压实现断开关断电路，同时向保护模块11输出控制指令，以导通第一NMOS堆Q1和第二NMOS堆Q2，保证在非器件失效引起的GK短路情况下，仍能保护整个电路的安全性；另外，接收到VK_ERROR和VIN_DROP信号时，判断GK短路，GCT处于异常关断状态，此时，输出硬关断信号HOFF，以通过控制第三NMOS堆Q3的栅极电压实现断开关断电路，同时向保护模块11输出控制指令，以导通第一NMOS堆Q1和第二NMOS堆Q2，保证在非器件失效引起的GK短路情况下，仍能保护整个电路的安全性。
在GCT处于导通时：接收到VK_OK和VMOS_OFF，并且未检测到硬关断信号HOFF、没有向保护模块11输出控制指令，判断GCT处于正常开通；如果在开通过程中GK短路，上述检测信号会持续且不用处理。
在GCT处于动态关断时：接收到VK_OK和VMOS_OFF，VMOS_OFF维持一段时间后接收到VMOS_ON，同时检测到向第三NMOS堆Q3输出硬关断信号HOFF、没有向保护模块11输出控制指令，判断GCT正常关断；当VMOS_OFF的持续时间超过正常关断时间即预设时长T，判断出GK短路，出现异常关断，此时，输出硬关断信号HOFF，以通过控制第三NMOS堆Q3的栅极电压实现断开关断电路，同时向保护模块11输出控制指令，以导通第一NMOS堆Q1和第二NMOS堆Q2，保证在非器件失效引起的GK短路情况下，仍能保护整个电路的安全性；另外，接收到VK_ERROR和VIN_DROP信号时，判断GK短路，GCT处于异常关断状态，此时，输出硬关断信号HOFF，以通过控制第三NMOS堆Q3的栅极电压实现断开关断电路，同时向保护模块11输出控制指令，以导通第一NMOS堆Q1和第二NMOS堆Q2，保证在非器件失效引起的GK短路情况下，仍能保护整个电路的安全性。
以上为本发明实施例提供的一种功率半导体器件保护电路的控制方法，该方法基于上述实施例一中所述的功率半导体器件保护电路实现，响应于用于指示功率半导体器件短路的指令而控制关断模块10动作以断开关断电路，从而能够在GCT失效或者外界原因造成GK短路后，仍能保护关断电路上的MOS器件；同时控制保护模块11动作以接通保护电路，以确保实现GK短路，有效提高功率半导体器件的承压能力以及升压速率，确保在外部因素导致GK短路的情况下可以快速接通保护电路、保护GCT器件和第三MOS堆等整个功率半导体驱动关断电路的安全性，同时提高功率半导体器件的可适用性、可靠性以及重复应用性。
本申请的另一个方面，提供了一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，能够实现如上实施例二所述的功率半导体器件保护电路的控制方法。
本申请的另一个方面，提供了一种设备，参见图9所示，图9示出了本发明实施例提供的一种设备结构示意图，其包括：
存储器91和控制器92，存储器91上存储有计算机程序，该计算机程序被控制器92执行时，能够实现如上实施例二所述的功率半导体器件保护电路的控制方法。
以上描述的处理、功能、方法和/或软件可被记录、存储或固定在一个或多个计算机可读存储介质中，计算机可读存储介质包括程序指令，程序指令将被计算机实现，以使处理器执行所述程序指令。存储介质还可单独包括程序指令、数据文件、数据结构等，或者包括其组合。存储介质或程序指令可被计算机软件领域的技术人员具体设计和理解，存储介质或指令对计算机软件领域的技术人员而言可以是公知和可用的。计算机可读存储介质的示例包括：磁性介质，例如硬盘、软盘和磁带；光学介质，例如，CDROM盘和DVD；磁光介质，例如，光盘；和硬件装置，具体被配置以存储和执行程序指令，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等。程序指令的示例包括机器代码(例如，由编译器产生的代码)和包含高级代码的文件，可由计算机通过使用解释器来执行高级代码。所描述的硬件装置可被配置为用作一个或多个软件模块，以执行以上描述的操作和方法，反之亦然。另外，计算机可读存储介质可分布在联网的计算机***中，可以分散的方式存储和执行计算机可读代码或程序指令。
需要说明的是，该设备可以包括一个或多个控制器以及存储器，控制器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。存储器作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。控制器通过运行存储在存储器中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现如上所述的功率半导体器件保护电路的控制方法。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种功率半导体器件保护电路，其特征在于，包括：关断模块、保护模块、控制模块、电源模块和检测模块；
其中，所述控制模块与所述关断模块、所述保护模块连接，所述控制模块被配置为响应于功率半导体器件短路的指令而控制所述关断模块动作以断开关断电路，并控制所述保护模块动作以接通保护电路；
所述关断模块连接在所述功率半导体器件的门极与阴极之间，包括第三MOS堆和电容，其中，所述第三MOS堆的栅极与所述控制模块连接，所述第三MOS堆的漏极与所述门极连接，所述第三MOS堆的源极接地，所述电容的第一端与所述阴极连接，所述电容的第二端接地，所述关断模块配置为响应于所述控制模块的控制指令而断开所述关断电路；
所述保护模块连接在所述功率半导体器件的门极与阴极之间，包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述控制模块连接；第一MOS堆，所述第一MOS堆的栅极与所述第一电阻的第二端连接，所述第一MOS堆的漏极与所述阴极连接，所述第一MOS堆的源极接地；第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述控制模块连接；第二MOS堆，所述第二MOS堆的栅极与所述第二电阻的第二端连接，所述第二MOS堆的漏极与所述门极连接，所述第二MOS堆的源极接地，所述保护模块配置为响应于所述控制模块的控制指令而接通所述保护电路；
电源模块，所述电源模块配置为向所述电容提供电压；
检测模块，所述检测模块配置为分别检测所述电源模块、所述第三MOS堆的栅极以及所述电容的电压信号，并基于所述电压信号向所述控制模块发送检测信号，以使所述控制模块在功率半导体器件关断的情况下，基于所述检测信号判断所述功率半导体器件是否短路。
2.根据权利要求1所述的功率半导体器件保护电路，其特征在于，所述检测模块包括：
第一比较器电路，所述第一比较器电路的正输入端连接所述电源模块的输入端，所述第一比较器电路的负输入端接入第一参考电压，所述第一比较器电路的输出端与所述控制模块连接，在所述电源模块的输入端电压小于所述第一参考电压时，所述第一比较器电路输出掉电信号；
第二比较器电路，所述第二比较器电路的正输入端连接所述电容的第一端，所述第二比较器电路的负输入端接入第二参考电压，所述第二比较器电路的输出端与所述控制模块连接，在所述电容的第一端电压小于所述第二参考电压时，所述第二比较器电路输出电压异常信号；
第三比较器电路，所述第三比较器电路的正输入端连接所述第三MOS堆的栅极，所述第三比较器电路的负输入端接入第三参考电压，所述第三比较器电路的输出端与所述控制模块连接，在所述栅极的输入端电压大于所述第三参考电压时，所述第三比较器电路输出高电平信号，以用于指示所述栅极的输入端有电压信号。
3.根据权利要求1所述的功率半导体器件保护电路，其特征在于，所述功率半导体器件包括：集成门极换流晶闸管、发射极关断晶闸管、门极换流晶闸管或门极可关断晶闸管。
4.一种功率半导体器件保护电路的控制方法，其特征在于，所述方法基于如上权利要求1至3中任意一项所述的功率半导体器件保护电路实现，包括：
响应于功率半导体器件短路的指令而控制关断模块动作以断开关断电路，并控制保护模块动作以接通保护电路。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述响应于功率半导体器件短路的指令而控制关断模块动作以断开关断电路，并控制保护模块动作以接通保护电路之前，所述方法还包括：
接收对电源模块、第三MOS堆以及电容的检测信号；
基于所述检测信号判断所述功率半导体器件是否短路；
其中，在所述功率半导体器件处于静态关断状态时，当接收到所述电源模块的掉电信号以及所述电容的电压异常信号时，判断所述功率半导体器件短路；或者，
当接收到所述第三MOS堆的高电平信号时，判断所述功率半导体器件短路。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述响应于功率半导体器件短路的指令而控制关断模块动作以断开关断电路，并控制保护模块动作以接通保护电路之前，所述方法还包括：
接收对电源模块、第三MOS堆以及电容的检测信号；
基于所述检测信号判断所述功率半导体器件是否短路；
其中，在所述功率半导体器件处于动态关断状态时，当接收到所述电源模块的掉电信号以及所述电容的电压异常信号时，判断所述功率半导体器件短路；或者，
当接收到所述第三MOS堆的高电平信号并且所述高电平信号的持续时长大于预设时长时，判断所述功率半导体器件短路。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，能够实现如上权利要求4至6中任意一项所述的功率半导体器件保护电路的控制方法。
8.一种设备，其特征在于，包括：存储器和控制器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述控制器执行时，能够实现如上权利要求4至6中任意一项所述的功率半导体器件保护电路的控制方法。
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