[发明专利]一种两步探测绝缘栅双极型器件短路自保护电路及其保护方法

权利要求书

1.一种两步探测绝缘栅双极型器件短路自保护电路，其特征是包括电流变化探测电路(1)、电流探测电路(2)和软关断保护电路(3)，被保护绝缘栅双极型器件(5)的输出端依次连接电流变化探测电路(1)、电流探测电路(2)和软关断保护电路(3)，软关断保护电路(3)的输出端连接所述被保护绝缘栅双极型器件(5)的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种两步探测绝缘栅双极型器件短路自保护电路，其特征是所述的电流变化探测电路(1)由一个电感L、电压维持电路和两个齐纳二极管Z3、Z4构成，电感L接在被保护绝缘栅双极型器件(5)源极与GND之间，电压维持电路与电感L并联，齐纳二极管Z3、Z4串联后也与电感L并联；电流探测电路(2)包括电流感测绝缘栅双极型器件以及分压电阻R1和R2，电流感测绝缘栅双极型器件的栅极接电流变化探测电路(1)输出，电流探测电路(2)的输出信号从电流感测绝缘栅双极型器件的源极以及分压电阻R1、R2之间引出；软关断保护电路(3)由一MOS管M1构成，MOS管M1栅极为软关断保护电路(3)的输入端，漏极接被保护绝缘栅双极型器件(5)栅控信号，源极接GND。

3.根据权利要求1或2所述的一种两步探测绝缘栅双极型器件短路自保护电路，其特征是还设有降栅压保护电路(4)，所述降栅压保护电路(4)连接在电流探测电路(2)的输出端与被保护绝缘栅双极型器件(5)的输入端之间，所述降栅压保护电路(4)由一MOS管M2与齐纳二极管Z1组成，M2栅极接输入信号，漏极接Z1阳极，源极接GND，Z1阴极接驱动信号。

4.根据权利要求1或2所述的一种两步探测绝缘栅双极型器件短路自保护电路，其特征是电流探测电路(2)电流感测绝缘栅双极型器件在电路正常工作时关闭，电流感测绝缘栅双极型器件与被保护绝缘栅双极型器件(5)面积比为1∶N，N的值为30至50。

5.根据权利要求3所述的一种两步探测绝缘栅双极型器件短路自保护电路，其特征是电流探测电路(2)的电流感测绝缘栅双极型器件在电路正常工作时关闭，电流感测绝缘栅双极型器件与被保护绝缘栅双极型器件(5)面积比为1∶N，N的值为30至50。

6.权利要求1-5任一项所述的一种两步探测绝缘栅双极型器件短路自保护电路的保护方法，其特征是当被保护绝缘栅双极型器件(5)从正常工作状态进入短路状态时，其漏源电流快速上升，电流变化探测电路(1)的电感L上产生足够大的压降，齐纳二极管Z3、Z4箝位压降在15V并反馈至电流探测电路(2)的电流感测绝缘栅双极型器件栅极，电压维持电路维持15V的压降，启动电流探测电路(2)；

电流探测电路(2)启动后，当短路电流使分压电阻R2上的压差超过软关断电路(3)的MOS管M1的死区电压Vth时，MOS管M1开启，拉低被保护绝缘栅双极型器件(5)的栅压，关断被保护绝缘栅双极型器件(5)。

7.根据权利要求6所述的一种两步探测绝缘栅双极型器件短路自保护电路的保护方法，其特征是电流探测电路(2)启动后，当短路电流使分压电阻R1、R2上的总压差超过降栅压保护电路(4)的MOS管M2的死区电压Vth时，MOS管M2开启，将被保护绝缘栅双极型器件(5)栅压拉低，实现降栅压保护；

当降栅压保护电路(4)启动后，若被保护绝缘栅双极型器件(5)漏源短路电流继续增大，当短路电流使分压电阻R2上的压差超过软关断电路(3)的MOS管M1的死区电压Vth时，MOS管M1开启，拉低被保护绝缘栅双极型器件(5)的栅压，关断被保护绝缘栅双极型器件(5)；其中通过分压电阻R1、R2阻值的比值来调整降栅压保护电路(4)与软关断保护电路(3)的开启的时间差。