[发明专利]一种集成栅极延时调节功能的智能开关驱动单元及方法

说明书

本发明涉及一种集成栅极延时调节功能的智能开关驱动单元及方法，其包括：驱动模块，用于接收来自低压侧的两路驱动信号，分别控制功率器件的开关；测量模块，用于对功率器件的导通电压和导通电流进行在线监测；隔离模块，用于隔离高压侧与低压侧电路，并将驱动模块和测量模块的各种信号进行隔离传输；控制模块，与隔离模块连接后，接收来自上级控制侧的驱动信号和来自高压侧测量模块传输至的电压测量信号和电流测量信号，实现对驱动信号的处理，同时执行驱动信号延时调节功能。本发明具备基本的驱动和保护能力，同时集成了栅极延时调节功能。通过调整两个驱动信号的时间差，最大限度地提高智能开关的工作效率。本发明能在电子电路领域应用。

技术领域

本发明涉及一种电子电路技术领域，特别是关于一种在电子电路中的延时调节技术领域应用的集成栅极延时调节功能的智能开关驱动单元及方法。

背景技术

随着应用场景的拓展延伸，新一代电力电子器件在工作频率、可靠性、容量、效率、功率密度等多个方面受到了日益严苛的要求。鉴于性能、成本、工艺等因素，由SiC功率器件和Si IGBT功率器件共同组成的电力电子开关得到了广泛研究，其中部分类型已实现商用。然而一类由SiC MOSFET和Si IGBT组成的智能开关还处于实验室研发阶段，针对其的驱动单元也尚不成熟。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种集成栅极延时调节功能的智能开关驱动单元及方法，其具备基本的驱动和保护能力，同时集成了栅极延时调节功能。通过调整两个驱动信号的时间差，最大限度地提高智能开关的工作效率。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种集成栅极延时调节功能的智能开关驱动单元，其包括：驱动模块，用于接收来自低压侧的两路驱动信号，分别控制功率器件的开关；测量模块，用于对功率器件的导通电压和导通电流进行在线监测；隔离模块，用于隔离高压侧与低压侧电路，并将驱动模块和测量模块的各种信号进行隔离传输；控制模块，与隔离模块连接后，接收来自上级控制侧的驱动信号和来自高压侧测量模块传输至的电压测量信号和电流测量信号，实现对驱动信号的处理，同时执行驱动信号延时调节功能。

进一步，还包括保护模块；保护模块根据测量得到的导通电流大小判断是否触发保护动作，并将保护反馈信号分别传输至驱动模块和隔离模块，经隔离模块后传输至控制模块；由控制模块对保护反馈信号进行处理。

进一步，驱动模块接收来自保护模块的保护反馈信号，在短路过流故障发生时快速执行软关断。

进一步，测量模块包括导通电压在线监测电路和导通电流在线监测电路；导通电压在线监测电路用于测量得到功率器件的导通电压V_on大小，导通电流在线监测电路用于测量功率器件的导通电流I_on大小。

进一步，导通电压在线监测电路在功率器件处于导通状态时工作，根据功率器件导通电压V_on与导通电压在线监测电路的输出电压V₂的预设关系，并根据输出电压V₂的采样数值，计算得到对应功率器件的导通电压V_on大小。

进一步，导通电流在线监测电路在功率器件处于导通状态时工作，利用导通瞬态较高的电流变化率dI_on/dt完成对导通电流的测量，根据导通电流在线监测电路的输出电压信号V3采样数值，计算得到对应功率器件的导通电流I_on大小。

一种基于上述智能开关驱动单元的栅极驱动信号延时调节方法，其包括：采样计算得到功率器件的导通电压V_on和导通电流I_on；根据导通电压V_on和导通电流I_on分别计算功率器件的结温和功率；在保证功率器件的结温平衡、处于安全区间内的前提下，最小化智能开关的总损耗，根据结温和功率确定驱动延时方案。