[发明专利]一种控制开关应用电路及其故障检测保护方法

说明书

为解决现有控制开关应用电路中只在接通被控制侧回路后才能实施检测和采取保护，容易发生严重事故的问题，本发明提供了一种控制开关应用电路及其故障检测保护方法。一种控制开关应用电路，包括控制侧电源、控制侧回路、被控侧电源和被控侧回路；其中，还包括一电磁继电器和一个以上的电流检测模块；所述电流检测模块用于检测被控侧回路中开关模块的电流，并将检测结果反馈给控制器；所述电磁继电器的主回路接在所述被控侧电源和被控侧回路之间，所述电磁继电器的控制回路连接至所述控制器。本发明提供的控制开关应用电路及其故障检测保护方法，可主动防止发生严重的安全事故，用户使用更加安全，可靠。

技术领域

本发明涉及控制开关应用电路领域，尤其涉及控制开关应用电路的故障检测及保护领域。

背景技术

随着大功率半导体器件比如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(场效应晶体管)、BJT(双极结型晶体管)等越来越多应用于工业生产、生活、汽车、重型机械等领域，其一般作为控制开关设置在各种高压控制电路中，控制高压回路的通断。

比如，图1给出了一种大功率半导体作为控制开关12的应用电路的框图。该应用电路中一般均包括控制侧回路2和被控侧回路1，控制侧回路2由控制侧电源20供电，被控侧回路1由被控侧电源10供电；被控侧回路1中设有一个以上的开关模块，每个开关模块中均设有一个以上的控制开关12，开关模块控制负载11的通断(该图1中给出的是一路开关模块中包括单个控制开关12，每路控制开关12控制一个负载11的通断，具有这样的一个以上的开关模块的应用电路一般称为并联式应用电路。也有的开关模块为通过两个控制开关12串联形成的驱动桥，在两个并联的驱动桥之间接负载11，此类应用电路称为桥式应用电路。对于三相交流电机类负载11，其有UVW三个端子，则由3个并联的驱动桥(同样的，该驱动桥有两个控制开关12串联形成)上引出输出端与UVW端子连接，此类应用电路称为三相桥式应用电路)。控制侧回路2中一般均包括控制器22和一个以上的驱动模块23，控制器22将逻辑信号发送给各驱动模块23，驱动模块23生成驱动信号，其驱动信号控制各开关模块的通断。一般还设有人机交互界面21与控制器22相连，通过人机交互界面21来获取用户指令，并通知用户系统的工作状态。

当其应用在各类大型产品上，比如使用在电动汽车等上时，其使用的电压越来越高，从几十伏特到上千伏特不等，如果大功率半导体一旦失效，可能会对负载11和被控侧回路1造成损伤。比如IGBT和MOS击穿后三脚全部短路或引脚间电阻大幅下降，使其无法再实现其通断控制的功能。如果在需要大功率半导体关断的时候其失效导致仍然持续通电，电机类负载将会短路烧毁，加热应用类负载将会一直通电，有些电源管理系统的预充回路会过流烧毁。

现有的一些IGBT、MOSFET和BJT的应用电路中，虽然也有短路检测和保护措施，但其只能在接通被控制侧电压后才能实施检测，依靠空气开关或保险丝来保护短路。该种短路检测和保护措施只能在被控侧回路接通后才能检测到，不能提前实施检测。保护措施是依靠空气开关过流跳闸或保险丝熔断。对于电机负载只有IGBT和MOSFET驱动桥中单独上桥或单独下桥短路时才有可能保护。随着高压应用的越来越多，如果IGBT和MOSFET的短路后接通高压电源，将会很容易发生非常严重的事故。

发明内容

为解决现有控制开关应用电路中只在接通被控制侧回路后才能实施检测和采取保护，容易发生严重事故的问题，本发明提供了一种控制开关应用电路及其故障检测保护方法。

本发明第一方面提供了一种控制开关应用电路，包括控制侧电源、控制侧回路、被控侧电源和被控侧回路；

所述控制侧电源连接所述控制侧回路，为所述控制侧回路提供电能；所述被控侧电源连接所述被控侧回路，为所述被控侧回路提供电能；

所述被控侧回路包括一个以上的开关模块和一个以上的负载，开关模块中包括一个以上的控制开关；所述负载和开关模块电连接；