用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路和柵極驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路和柵極驅(qū)動(dòng)電路。所述用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路包括：過(guò)電流確定單元，根據(jù)柵極信號(hào)運(yùn)行以便確定流過(guò)控制負(fù)載電流的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的負(fù)載電流是否為過(guò)電流，負(fù)載開(kāi)路確定單元，基于來(lái)自檢測(cè)負(fù)載電流的電流檢測(cè)單元的檢測(cè)值確定負(fù)載是否為開(kāi)路，以及錯(cuò)誤檢測(cè)單元，當(dāng)確定過(guò)電流流動(dòng)和負(fù)載為開(kāi)路時(shí)而同時(shí)柵極信號(hào)處于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通電平時(shí)，產(chǎn)生故障信號(hào)。
【專利說(shuō)明】用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路和柵極驅(qū)動(dòng)電路
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年10月26日提交到韓國(guó)專利局的韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2012-0119889號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在本申請(qǐng)中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)電路中的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路和柵極驅(qū)動(dòng)電路，在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)期間，能夠執(zhí)行過(guò)電流保護(hù)功能和負(fù)載開(kāi)路感測(cè)功能(load open sensing function)。
【背景技術(shù)】
[0004]通常，半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)電路可包括向諸如電機(jī)的負(fù)載提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件。在這種情況中，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)可由高側(cè)開(kāi)關(guān)器件和低側(cè)開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成。所述開(kāi)關(guān)器件可由IGBT或MOSFET構(gòu)成。
[0005]需要柵極驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)電路，并且柵極驅(qū)動(dòng)電路接收輸入信號(hào)以產(chǎn)生具有能夠運(yùn)行開(kāi)關(guān)器件的電平的柵極信號(hào)。
[0006]然而，由于比額定電流高的過(guò)電流可在開(kāi)關(guān)器件中流動(dòng)，因此半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)電路需要過(guò)電流保護(hù)功能，以保護(hù)器件免于受到由于過(guò)電流而導(dǎo)致的損害。
[0007]此外，當(dāng)負(fù)載開(kāi)路時(shí)，檢測(cè)信號(hào)處于低狀態(tài)，從而使得半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)電路可能錯(cuò)誤地運(yùn)行而持續(xù)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)器件。因此，為了防止這一點(diǎn)，半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)電路需要負(fù)載開(kāi)路檢測(cè)功能。
[0008]以下相關(guān)技術(shù)文件涉及一種用于檢測(cè)負(fù)載電路的斷開(kāi)和/或過(guò)載電流的裝置，并且披露了一種執(zhí)行過(guò)電流保護(hù)功能的技術(shù)，但是沒(méi)有披露一種在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)過(guò)程中同時(shí)執(zhí)行過(guò)電流保護(hù)功能和負(fù)載開(kāi)路檢測(cè)功能的技術(shù)。
[0009][相關(guān)技術(shù)文件]
[0010]韓國(guó)專利公開(kāi)第10-2009-21071號(hào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路和柵極驅(qū)動(dòng)電路，能夠在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)期間執(zhí)行過(guò)電流保護(hù)功能和負(fù)載開(kāi)路檢測(cè)功能。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路，包括:過(guò)電流確定單元，根據(jù)柵極信號(hào)運(yùn)行以確定流過(guò)控制負(fù)載電流的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的負(fù)載電流是否為過(guò)電流；負(fù)載開(kāi)路確定單元，基于來(lái)自檢測(cè)負(fù)載電流的電流檢測(cè)單元的檢測(cè)值來(lái)確定負(fù)載是否為開(kāi)路；以及錯(cuò)誤檢測(cè)單元，當(dāng)確定有過(guò)電流流動(dòng)并且負(fù)載開(kāi)路而同時(shí)柵極信號(hào)處于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通電平時(shí)，產(chǎn)生故障信號(hào)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路，包括:柵極信號(hào)發(fā)生單元，向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件提供柵極信號(hào)以用來(lái)控制電流；過(guò)電流確定單元，確定流過(guò)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的負(fù)載電流是否為過(guò)電流；負(fù)載開(kāi)路確定單元，基于來(lái)自檢測(cè)負(fù)載電流的電流檢測(cè)單元的檢測(cè)值來(lái)確定負(fù)載是否為開(kāi)路；錯(cuò)誤檢測(cè)單元，當(dāng)確定過(guò)電流流動(dòng)并且負(fù)載開(kāi)路而同時(shí)柵極信號(hào)處于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通電平時(shí)，產(chǎn)生故障信號(hào)；以及保護(hù)控制單元，根據(jù)故障信號(hào)停止柵極驅(qū)動(dòng)單元的運(yùn)行。
[0014]所述過(guò)電流確定單元可將來(lái)自過(guò)電流檢測(cè)單元的檢測(cè)值與預(yù)設(shè)過(guò)電流參考值進(jìn)行對(duì)比，以在檢測(cè)值等于或大于過(guò)電流參考值時(shí)確定存在過(guò)電流。
[0015]所述過(guò)電流確定單元可包括第一比較器，具有從過(guò)電流檢測(cè)單元接收檢測(cè)值的非反相輸入端、接收預(yù)設(shè)過(guò)電流參考值的反相輸入端以及將檢測(cè)值與過(guò)電流參考值進(jìn)行比較以根據(jù)比較結(jié)果提供過(guò)電流確定信號(hào)的輸出端。
[0016]所述負(fù)載開(kāi)路確定單元可將來(lái)自電流檢測(cè)單元的檢測(cè)值與預(yù)設(shè)負(fù)載開(kāi)路參考值進(jìn)行比較以在檢測(cè)值等于或小于負(fù)載開(kāi)路參考值時(shí)確定負(fù)載為開(kāi)路。
[0017]所述負(fù)載開(kāi)路確定單元可包括第二比較器，具有從電流檢測(cè)單元接收檢測(cè)值的反相輸入端、接收預(yù)設(shè)負(fù)載開(kāi)路參考值的非反相輸入端以及將檢測(cè)值與負(fù)載開(kāi)路參考值進(jìn)行比較以根據(jù)比較結(jié)果提供負(fù)載開(kāi)路確定信號(hào)的輸出端。
[0018]用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的所述保護(hù)電路或柵極驅(qū)動(dòng)電路可進(jìn)一步包括電平轉(zhuǎn)換器，對(duì)柵極信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換并且向錯(cuò)誤檢測(cè)單元提供電平轉(zhuǎn)換的柵極信號(hào)。
[0019]用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路或柵極驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)一步包括:第一濾波器單元，設(shè)置在電平轉(zhuǎn)換器與錯(cuò)誤檢測(cè)單元之間以去除包含在來(lái)自電平轉(zhuǎn)換器的信號(hào)中的噪聲；第二濾波器單元，設(shè)置在過(guò)電流確定單元與錯(cuò)誤檢測(cè)單元之間以去除包含在來(lái)自過(guò)電流確定單元的信號(hào)中的噪聲；以及第三濾波器，設(shè)置在負(fù)載開(kāi)路確定單元與錯(cuò)誤檢測(cè)單元之間以去除來(lái)自負(fù)載開(kāi)路電流確定單元的信號(hào)中的噪聲。
[0020]所述錯(cuò)誤檢測(cè)單元可包括:第一邏輯門，對(duì)來(lái)自第一濾波器單元的信號(hào)和來(lái)自第二濾波器單元的信號(hào)執(zhí)行“與”運(yùn)算；第二邏輯門，對(duì)來(lái)自第一濾波器單元的信號(hào)和來(lái)自第三濾波器單元的信號(hào)執(zhí)行“與”運(yùn)算；以及第三邏輯門，對(duì)來(lái)自第一邏輯門的輸出信號(hào)和來(lái)自第二邏輯門的輸出信號(hào)執(zhí)行“或”運(yùn)算。
[0021]所述錯(cuò)誤檢測(cè)單元可包括:反相器，對(duì)來(lái)自第一濾波器單元的信號(hào)進(jìn)行反相;第一開(kāi)關(guān)，設(shè)置在第二濾波器的輸出端與地之間，根據(jù)來(lái)自反相器的輸出信號(hào)運(yùn)行；第二開(kāi)關(guān)，設(shè)置在第三濾波器單元的輸出端與地之間，根據(jù)來(lái)自反相器的輸出信號(hào)運(yùn)行；以及邏輯門，對(duì)來(lái)自第二濾波器單元的輸出端的信號(hào)和來(lái)自第三濾波器的輸出端的信號(hào)執(zhí)行“或”運(yùn)
笪
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0022]從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，可更清晰地理解本發(fā)明的上述和其他方面、特性以及其他優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0023]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路的框圖；
[0024]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路的詳細(xì)框圖；
[0025]圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的電平轉(zhuǎn)換器(level shifter)和第一、第二以及第三濾波器單元的框圖；
[0026]圖4為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的錯(cuò)誤檢測(cè)單元(error detection unit)的第一實(shí)施例的框圖；
[0027]圖5為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的錯(cuò)誤檢測(cè)單元的第二實(shí)施例的框圖；以及
[0028]圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的主信號(hào)的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。然而，本發(fā)明可多種不同的形式來(lái)實(shí)施，且不應(yīng)被解釋為受到本文所述的實(shí)施方式的限制。
[0030]而是，提供了這些實(shí)施方式，從而使得本披露透徹和完整，并且將向那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。
[0031]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路的框圖，并且圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路的詳細(xì)框圖。
[0032]參考圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路包括過(guò)電流確定單元200、負(fù)載開(kāi)路確定單元300、錯(cuò)誤檢測(cè)單元400，以及保護(hù)控制單元500，從而保護(hù)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件50，以用來(lái)控制連接在電源端Vdd與地之間的負(fù)載10中流動(dòng)的負(fù)載電流 I dr。
[0033]此外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路可包括柵極信號(hào)發(fā)生單元100、過(guò)電流確定單元200、負(fù)載開(kāi)路確定單元300、錯(cuò)誤檢測(cè)單元400，以及保護(hù)控制單元500，以驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件50。
[0034]在這種配置中，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件50可由IGBT或MOSFET構(gòu)成。
[0035]柵極信號(hào)發(fā)生單元100可向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件50提供柵極信號(hào)SG1，以用來(lái)控制負(fù)載10的負(fù)載電流。
[0036]在這種情況中，柵極信號(hào)發(fā)生單元100可將輸入信號(hào)Sin的電平轉(zhuǎn)換成適合驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件50的電平，以產(chǎn)生具有根據(jù)來(lái)自保護(hù)控制單元500的控制信號(hào)SC進(jìn)行控制的導(dǎo)通周期的柵極信號(hào)SGl。
[0037]過(guò)電流確定單元200可基于來(lái)自檢測(cè)流過(guò)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件50的負(fù)載電流Idr的電流檢測(cè)單元80的檢測(cè)值Vd確定是否存在過(guò)電流。當(dāng)過(guò)電流在負(fù)載10中流動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)于負(fù)載電流Idr的檢測(cè)值Vd大于作為過(guò)電流判定標(biāo)準(zhǔn)的電壓。在這種情況中，過(guò)電流確定單元200可提供過(guò)具有預(yù)設(shè)特定電平(例如，高電平)的過(guò)電流確定信號(hào)Sover。
[0038]此處，電流檢測(cè)單元80可以電壓電平檢測(cè)負(fù)載電流Idr，從而使得檢測(cè)值Vd可為電壓電平。
[0039]負(fù)載開(kāi)路確定單元300可基于來(lái)自電流檢測(cè)單元80的檢測(cè)值Vd確定負(fù)載是否開(kāi)路。例如，當(dāng)負(fù)載開(kāi)路時(shí)，幾乎沒(méi)有電流流動(dòng)，因此檢測(cè)值Vd基本為0V。在這種情況中，負(fù)載開(kāi)路確定單元300可提供包括預(yù)設(shè)特定電平(例如，高電平)的負(fù)載開(kāi)路確定信號(hào)Sopen。
[0040]在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件50的導(dǎo)通電平期間，當(dāng)柵極信號(hào)SGl被確定為過(guò)電流或負(fù)載開(kāi)路時(shí)，錯(cuò)誤檢測(cè)單元400可產(chǎn)生故障信號(hào)SF。
[0041]同樣地，錯(cuò)誤檢測(cè)單元400僅在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件50的導(dǎo)通電平期間確定過(guò)電流或負(fù)載開(kāi)路，從而使得僅在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件50的驅(qū)動(dòng)期間可以確定過(guò)電流或負(fù)載開(kāi)路。因此，當(dāng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件50未被驅(qū)動(dòng)時(shí)，不執(zhí)行過(guò)電流或負(fù)載開(kāi)路的確定，從而使得當(dāng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件50未被驅(qū)動(dòng)時(shí)，不執(zhí)行過(guò)電流或負(fù)載開(kāi)路的不正確的確定。[0042]在這種情況中，當(dāng)已確定過(guò)電流流動(dòng)或負(fù)載開(kāi)路時(shí)，故障信號(hào)SF可包括預(yù)設(shè)特定電平(例如，高電平)。
[0043]此外，保護(hù)控制單元500可根據(jù)故障信號(hào)SF停止柵極驅(qū)動(dòng)單元100的運(yùn)行。SP，保護(hù)控制單元500可根據(jù)故障信號(hào)SF向柵極驅(qū)動(dòng)單元100提供包括預(yù)設(shè)特定電平的控制信號(hào)SC，以停止柵極信號(hào)發(fā)生單元100的運(yùn)行。
[0044]參考圖1和2，過(guò)電流確定單元200可將來(lái)自電流檢測(cè)單元80的檢測(cè)值Vd與預(yù)設(shè)過(guò)電流參考值Vrefl進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)值Vd為過(guò)電流參考值Vrefl或更大值時(shí)，確定存在過(guò)電流。
[0045]負(fù)載開(kāi)路確定單元300可將來(lái)自電流檢測(cè)單元80的檢測(cè)值Vd與預(yù)設(shè)負(fù)載開(kāi)路參考值Vref2進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)值Vd為負(fù)載開(kāi)路電流參考值Vref2或更小值時(shí)，確定負(fù)載為開(kāi)路。
[0046]作為一個(gè)實(shí)施例，電流檢測(cè)單元80可包括檢測(cè)負(fù)載電流Idr的檢測(cè)電阻器(senseresistor) 81，以及對(duì)通過(guò)檢測(cè)電路81獲得的檢測(cè)值進(jìn)行濾波的RC濾波器單元82。電流檢測(cè)單元80可由檢測(cè)電流的電路構(gòu)成，并且本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于該實(shí)施例。
[0047]作為一個(gè)實(shí)施例，過(guò)電流確定單元200可包括第一比較器C0M1，并且第一比較器COMl通過(guò)非反相輸入端從電流檢測(cè)單元80接收檢測(cè)值Vd，并且經(jīng)過(guò)反相輸入端接收預(yù)設(shè)過(guò)電流參考值Vrefl，以將檢測(cè)值Vd與過(guò)電流參考值Vrefl進(jìn)行比較，以基于比較值經(jīng)過(guò)輸出端輸出過(guò)電流確定信號(hào)Sover。
[0048]在這種情況中，當(dāng)檢測(cè)值Vd為過(guò)電流參考值Vrefl或更大值時(shí)，過(guò)電流確定信號(hào)Sover變?yōu)楦唠娖叫盘?hào)，并且當(dāng)檢測(cè)值Vd小于過(guò)電流參考值Vrefl時(shí)，過(guò)電流確定信號(hào)變?yōu)榈碗娖叫盘?hào)。
[0049]作為一個(gè)實(shí)施例，負(fù)載開(kāi)路確定單元300可包括第二比較器COM2，并且第二比較器COM2通過(guò)反相輸入端從電流檢測(cè)單元80接收檢測(cè)值Vd，并且經(jīng)過(guò)非反相輸入端接收負(fù)載開(kāi)路參考值Vref2，以將檢測(cè)值Vd與負(fù)載開(kāi)路參考值Vref2進(jìn)行比較，并且基于比較值通過(guò)輸出端輸出負(fù)載開(kāi)路確定信號(hào)Sopen。
[0050]在這種情況中，當(dāng)檢測(cè)值Vd小于負(fù)載開(kāi)路參考值Vref2時(shí)，負(fù)載開(kāi)路確定信號(hào)Sopen變?yōu)楦唠娖叫盘?hào)，并且當(dāng)檢測(cè)值Vd為負(fù)載開(kāi)路參考值Vref2或更大值時(shí)，負(fù)載開(kāi)路確定信號(hào)變?yōu)榈碗娖叫盘?hào)。
[0051]同時(shí)，作為一個(gè)實(shí)施例，柵極信號(hào)發(fā)生單元100可包括比較單元110、噪聲濾波器120、驅(qū)動(dòng)邏輯單元130、放大單元140以及開(kāi)關(guān)電路單元150。柵極信號(hào)發(fā)生單元100可由產(chǎn)生柵極信號(hào)的電路構(gòu)成,并且本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于該實(shí)施例。
[0052]比較單元110可將輸入信號(hào)Sin與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，以輸出高電平信號(hào)和低電平信號(hào)。
[0053]噪聲濾波器單元120可去除包含在比較器單元110提供的信號(hào)中的噪聲。
[0054]驅(qū)動(dòng)邏輯單元130可響應(yīng)于來(lái)自噪聲濾波器120的信號(hào)，產(chǎn)生具有根據(jù)來(lái)自保護(hù)控制單元500的控制信號(hào)SC進(jìn)行控制的導(dǎo)通周期的信號(hào)。
[0055]放大單元140可將來(lái)自驅(qū)動(dòng)邏輯單元130的信號(hào)放大至預(yù)設(shè)增益。
[0056]此外，開(kāi)關(guān)電路單元150可包括兩個(gè)具有堆疊結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)以根據(jù)來(lái)自放大單元140的信號(hào)交替地執(zhí)行彼此開(kāi)關(guān)，以產(chǎn)生具有適合于驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件50的電平的柵極信號(hào)SGI。
[0057]圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的電平轉(zhuǎn)換器和第一、第二、第三濾波器單元的框圖。
[0058]參考圖3，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路和柵極驅(qū)動(dòng)電路可進(jìn)一步包括電平轉(zhuǎn)換器610、第一濾波器單元620、第二濾波器單元630以及第三濾波器單元640。
[0059]電平轉(zhuǎn)換器610可將柵極信號(hào)SGl的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且將電平轉(zhuǎn)換的柵極信號(hào)SGl提供至第一濾波器單元620。
[0060]第一濾波器單元620可設(shè)置在電平轉(zhuǎn)換器610與錯(cuò)誤檢測(cè)單元400之間，以去除包含在來(lái)自電平轉(zhuǎn)換器610的信號(hào)中的噪聲，并且向錯(cuò)誤檢測(cè)單元400提供已去除噪聲的柵極信號(hào)SGlI。
[0061]第二濾波器單元630可設(shè)置在過(guò)電流確定單元200與錯(cuò)誤檢測(cè)單元400之間，以去除包含在過(guò)電流確定單元200的過(guò)電流確定信號(hào)Sover中的噪聲，并且向錯(cuò)誤檢測(cè)單元400提供已去除噪聲的過(guò)電流確定信號(hào)Soverl。
[0062]此外，第三濾波器單元640可設(shè)置在負(fù)載開(kāi)路確定單元300與錯(cuò)誤檢測(cè)單元400之間，以去除包含在負(fù)載開(kāi)路確定單元300的負(fù)載開(kāi)路確定信號(hào)Sopen中的噪聲，并且向錯(cuò)誤檢測(cè)單元400提供已去除噪聲的負(fù)載開(kāi)路確定信號(hào)Sopenl。
[0063]將參考圖4和圖5來(lái)描述錯(cuò)誤檢測(cè)單元400的實(shí)施例。并且圖4和圖5示出了錯(cuò)誤檢測(cè)單元400的實(shí)施例，并且本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此。
[0064]圖4為示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的錯(cuò)誤檢測(cè)單元的第一實(shí)施例的框圖。
[0065]參考圖4，錯(cuò)誤檢測(cè)單元400可包括第一邏輯門411、第二邏輯門412以及第三邏輯門413。
[0066]第一邏輯門411對(duì)來(lái)自第一濾波器單兀620的柵極信號(hào)SGll和來(lái)自第二濾波器單元630的過(guò)電流確定信號(hào)Soverl執(zhí)行“與”運(yùn)算。例如，當(dāng)柵極信號(hào)SGl具有高電平并且過(guò)電流確定信號(hào)Soverl具有高電平時(shí)，第一邏輯門411輸出高電平信號(hào)。
[0067]第二邏輯門對(duì)來(lái)自第一濾波器單元620的信號(hào)SGll和來(lái)自第三濾波器單元640的信號(hào)Sopenl執(zhí)行“與”運(yùn)算。例如，當(dāng)柵極信號(hào)SGll具有高電平并且負(fù)載開(kāi)路確定信號(hào)Sopenl具有高電平時(shí)，第二邏輯門412輸出高電平信號(hào)。
[0068]此外，第三邏輯門412對(duì)來(lái)自第一邏輯門411的輸出信號(hào)和來(lái)自第二邏輯門412的輸出信號(hào)執(zhí)行“或”運(yùn)算。例如，當(dāng)來(lái)自第一邏輯門411的輸出信號(hào)和過(guò)電流確定信號(hào)Soverl中的至少一個(gè)具有高電平時(shí)，第三邏輯門413輸出高電平信號(hào)。
[0069]圖5為示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的錯(cuò)誤檢測(cè)單元的第二實(shí)施例的框圖。
[0070]參考圖5，錯(cuò)誤檢測(cè)單元400可包括反相器421、第一開(kāi)關(guān)422、第二開(kāi)關(guān)423以及邏輯門424。
[0071]反相器421將來(lái)自第一濾波器單元620的柵極信號(hào)SGll進(jìn)行反相，以便提供電平反相信號(hào)。例如，當(dāng)柵極信號(hào)SGll具有高電平時(shí)，反相器421將高電平反相為低電平，并且當(dāng)柵極信號(hào)SGll具有低電平時(shí)，反相器421將低電平反相為高電平。
[0072]第一開(kāi)關(guān)422設(shè)置在第二濾波器單元630的輸出端與地之間，并且根據(jù)來(lái)自反相器421的輸出信號(hào)運(yùn)行。第二開(kāi)關(guān)423設(shè)置在第三濾波器單元640的輸出端與地之間，并且根據(jù)來(lái)自反相器421的輸出信號(hào)運(yùn)行。例如，當(dāng)柵極信號(hào)SGll具有高電平時(shí)，第一開(kāi)關(guān)422和第二開(kāi)關(guān)423處于導(dǎo)通狀態(tài)，并且因此第二濾波器單元630和第三濾波器單元640分別通過(guò)第一開(kāi)關(guān)422和第二開(kāi)關(guān)423接地。與此不同的是，當(dāng)柵極信號(hào)SGll具有低電平時(shí)，第一開(kāi)關(guān)422和第二開(kāi)關(guān)423處于斷開(kāi)狀態(tài)。
[0073]此外，邏輯門424對(duì)來(lái)自第二濾波器單元630的輸出端的信號(hào)和來(lái)自第三濾波器單元640的輸出端的信號(hào)執(zhí)行“或”運(yùn)算，以提供故障信號(hào)SF。例如，當(dāng)來(lái)自第二濾波器單元630的輸出端的信號(hào)和來(lái)自第三濾波器單元640的輸出端的信號(hào)中的至少一個(gè)具有高電平時(shí)，邏輯門424可提供高電平故障信號(hào)SF，這是因?yàn)楫?dāng)柵極信號(hào)SGll具有高電平時(shí)，第一和第二開(kāi)關(guān)422和423處于斷開(kāi)狀態(tài)。
[0074]圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的主信號(hào)的時(shí)序圖。
[0075]在圖6中，Sin為輸入至柵極信號(hào)發(fā)生單元100的輸入信號(hào)，其為重復(fù)高電平和低電平交替重復(fù)的脈沖信號(hào)。
[0076]SGl為由柵極信號(hào)發(fā)生單元100提供的柵極信號(hào)，其與輸入信號(hào)Sin同步，并且其高電平周期可以在過(guò)電流出現(xiàn)時(shí)基于過(guò)電流Idr來(lái)控制。
[0077]Idr為在負(fù)載10中流動(dòng)的負(fù)載電流，其與柵極信號(hào)SGl同步地流動(dòng)，并對(duì)應(yīng)于由電流檢測(cè)單元80檢測(cè)的目標(biāo)信號(hào)。
[0078]例如，當(dāng)過(guò)電流在負(fù)載10中流動(dòng)而同時(shí)柵極信號(hào)SGl具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件50的導(dǎo)通電平時(shí)，負(fù)載電流量Idr將為過(guò)電流確定參考值或更大值，并且當(dāng)負(fù)載10開(kāi)路時(shí)，將負(fù)載電流Idr設(shè)置為負(fù)載開(kāi)路參考值或更小值。
[0079]Vd為從電流檢測(cè)單元80提供的檢測(cè)值，并且對(duì)應(yīng)于與負(fù)載電流Idr對(duì)應(yīng)的電壓電平(Vd=Idr/R，R為電流檢測(cè)單元的檢測(cè)電阻)。
[0080]例如，在常規(guī)狀態(tài)的情況下，當(dāng)柵極信號(hào)SGl具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件50的導(dǎo)通電平時(shí)，檢測(cè)值Vd可具有過(guò)電流參考值Vrefl與負(fù)載參考值Vref2之間的值，在過(guò)電流的情況下，檢測(cè)值Vd可具有過(guò)電流參考值Vrefl或更大值，而在負(fù)載開(kāi)路情況中，檢測(cè)值Vd可具有負(fù)載參考值Vref2或更小值。
[0081]Sover (或Soverl)為從過(guò)電流確定單元200提供的過(guò)電流確定信號(hào)Sover,并且在過(guò)電流出現(xiàn)時(shí)具有高電平。
[0082]Sopen (或Sopenl)為從負(fù)載開(kāi)路確定單元300提供的負(fù)載開(kāi)路確定信號(hào)，并且在負(fù)載開(kāi)路時(shí)具有聞電平。
[0083]SGll與柵極信號(hào)SGl同步，并且為從電平轉(zhuǎn)換器610提供的柵極信號(hào)。
[0084]SF為從錯(cuò)誤檢測(cè)單元400提供的故障信號(hào)，并且在出現(xiàn)過(guò)電流或負(fù)載開(kāi)路時(shí)具有高電平。
[0085]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)過(guò)程中可以執(zhí)行過(guò)電流保護(hù)功能和負(fù)載開(kāi)路檢測(cè)功能。
[0086]此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可避免由于噪聲而導(dǎo)致的誤檢測(cè)的錯(cuò)誤，并且可通過(guò)確定半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件是否使用柵極信號(hào)驅(qū)動(dòng)并且僅當(dāng)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件時(shí)檢測(cè)過(guò)電流或負(fù)載開(kāi)路來(lái)精確地檢測(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的負(fù)載是否開(kāi)路。
[0087]盡管已經(jīng)結(jié)合實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行修改和變形。
【權(quán)利要求】
1.一種用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路，包括: 過(guò)電流確定單元，根據(jù)柵極信號(hào)運(yùn)行以確定流過(guò)控制負(fù)載電流的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的所述負(fù)載電流是否為過(guò)電流； 負(fù)載開(kāi)路確定單元，基于來(lái)自檢測(cè)所述負(fù)載電流的電流檢測(cè)單元的檢測(cè)值確定負(fù)載是否為開(kāi)路；以及 錯(cuò)誤檢測(cè)單元，當(dāng)確定所述過(guò)電流流動(dòng)和所述負(fù)載為開(kāi)路而同時(shí)所述柵極信號(hào)處于所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通電平時(shí)，產(chǎn)生故障信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路，其中，所述過(guò)電流確定單元將來(lái)自所述電流檢測(cè)單元的所述檢測(cè)值與預(yù)設(shè)過(guò)電流參考值進(jìn)行比較，以在所述檢測(cè)值等于或大于所述過(guò)電流參考值時(shí)確定存在所述過(guò)電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路，其中，所述過(guò)電流確定單元包括第一比較器，所述第一比較器具有從所述電流檢測(cè)單元接收所述檢測(cè)值的非反相輸入端、接收所述預(yù)設(shè)過(guò)電流參考值的反相輸入端以及將所述檢測(cè)值與所述過(guò)電流參考值進(jìn)行比較以根據(jù)比較結(jié)果提供過(guò)電流確定信號(hào)的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路，其中，所述負(fù)載開(kāi)路確定單元將來(lái)自所述電流檢測(cè)單元的所述檢測(cè)值與預(yù)設(shè)負(fù)載開(kāi)路參考值進(jìn)行比較，以在所述檢測(cè)值等于或小于所述負(fù)載開(kāi)路參考值時(shí)確定所述負(fù)載為開(kāi)路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路，其中，所述負(fù)載開(kāi)路確定單元包括第二比較器，所述第二比較器具有從所述電流檢測(cè)單元接收所述檢測(cè)值的反相輸入端、接收預(yù)設(shè)負(fù)載開(kāi)路參考值的非反相輸入端以及將所述檢測(cè)值與所述負(fù)載開(kāi)路參考值進(jìn)行比較，以根據(jù)比 較結(jié)果提供負(fù)載開(kāi)路確定信號(hào)的輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路，進(jìn)一步包括電平轉(zhuǎn)換器，對(duì)所述柵極信號(hào)的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且向所述錯(cuò)誤檢測(cè)單元提供電平轉(zhuǎn)換的柵極信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路，進(jìn)一步包括: 第一濾波器單元，設(shè)置在所述電平轉(zhuǎn)換器與所述錯(cuò)誤檢測(cè)單元之間，以去除包含在來(lái)自所述電平轉(zhuǎn)換器的信號(hào)中的噪聲； 第二濾波器單元，設(shè)置在所述過(guò)電流確定單元與所述錯(cuò)誤檢測(cè)單元之間，以去除包含在來(lái)自所述過(guò)電流確定單元的信號(hào)中的噪聲；以及 第三濾波器單元，設(shè)置在所述負(fù)載開(kāi)路確定單元與所述錯(cuò)誤檢測(cè)單元之間，以去除包含在來(lái)自所述負(fù)載開(kāi)路電流確定單元的信號(hào)中的噪聲。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路，其中，所述錯(cuò)誤檢測(cè)單元包括: 第一邏輯門，對(duì)來(lái)自所述第一濾波器單元的信號(hào)和來(lái)自所述第二濾波器單元的信號(hào)執(zhí)行“與”運(yùn)算； 第二邏輯門，對(duì)來(lái)自所述第一濾波器單元的信號(hào)和來(lái)自所述第三濾波器單元的信號(hào)執(zhí)行“與”運(yùn)算；以及 第三邏輯門，對(duì)來(lái)自所述第一邏輯門的輸出信號(hào)和來(lái)自所述第二邏輯門的輸出信號(hào)執(zhí)行“或”運(yùn)算。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)電路，其中，所述錯(cuò)誤檢測(cè)單元包括: 反相器，對(duì)來(lái)自所述第一濾波器單元的信號(hào)進(jìn)行反相； 第一開(kāi)關(guān)，設(shè)置在所述第二濾波器單元的輸出端與地之間，以根據(jù)來(lái)自所述反相器的所述輸出信號(hào)而運(yùn)行； 第二開(kāi)關(guān)，設(shè)置在所述第三濾波器單元的輸出端與地之間，以根據(jù)來(lái)自所述反相器的所述輸出信號(hào)而運(yùn)行；以及 邏輯門，對(duì)來(lái)自所述第二濾波器單元的所述輸出端的信號(hào)和來(lái)自所述第三濾波器單元的所述輸出端的信號(hào)執(zhí)行“或”運(yùn)算。
10.一種用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路，包括: 柵極信號(hào)發(fā)生單元，向所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件提供柵極信號(hào)，以用來(lái)控制負(fù)載電流； 過(guò)電流確定單元，確定流過(guò)所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的負(fù)載電流是否為過(guò)電流； 負(fù)載開(kāi)路確定單元，基于來(lái)自檢測(cè)所述負(fù)載電流的電流檢測(cè)單元的檢測(cè)值確定負(fù)載是否為開(kāi)路； 錯(cuò)誤檢測(cè)單元，當(dāng)確定所述過(guò)電流流動(dòng)和負(fù)載為開(kāi)路而同時(shí)所述柵極信號(hào)處于所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通電平時(shí)，產(chǎn)生故障信號(hào)；以及 保護(hù)控制單元，根據(jù)所述故障信號(hào)停止所述柵極驅(qū)動(dòng)單元的運(yùn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述過(guò)電流確定單元將來(lái)自所述電流檢測(cè)單元的所述檢測(cè)值與預(yù)設(shè)過(guò)電流參考值進(jìn)行比較，以在所述檢測(cè)值等于或大于所述過(guò)電流參`考值時(shí)，確定存在所述過(guò)電流。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述過(guò)電流確定單元包括第一比較器，所述第一比較器具有從所述電流檢測(cè)單元接收所述檢測(cè)值的非反相輸入端、接收預(yù)設(shè)過(guò)電流參考值的反相輸入端以及將所述檢測(cè)值與所述過(guò)電流參考值進(jìn)行比較以根據(jù)比較結(jié)果提供過(guò)電流確定信號(hào)的輸出端。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述負(fù)載開(kāi)路確定單元將來(lái)自所述電流檢測(cè)單元的所述檢測(cè)值與預(yù)設(shè)負(fù)載開(kāi)路參考值進(jìn)行比較，以在所述檢測(cè)值等于或小于所述負(fù)載開(kāi)路參考值時(shí)，確定負(fù)載為開(kāi)路。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述負(fù)載開(kāi)路確定單元包括第二比較器，所述第二比較器具有從所述電流檢測(cè)單元接收所述檢測(cè)值的反相輸入端、接收預(yù)設(shè)負(fù)載開(kāi)路參考值的非反相輸入端以及將所述檢測(cè)值與所述負(fù)載開(kāi)路參考值進(jìn)行比較以根據(jù)比較結(jié)果提供負(fù)載開(kāi)路確定信號(hào)的輸出端。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)一步包括電平轉(zhuǎn)換器，對(duì)所述柵極信號(hào)的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且向所述錯(cuò)誤檢測(cè)單元提供電平轉(zhuǎn)換的柵極信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)一步包括: 第一濾波器，設(shè)置在所述電平轉(zhuǎn)換器與所述錯(cuò)誤檢測(cè)單元之間，以去除包含在來(lái)自所述電平轉(zhuǎn)換器的信號(hào)中的噪聲； 第二濾波器單元，設(shè)置在所述過(guò)電流確定單元與所述錯(cuò)誤檢測(cè)單元之間，以去除包含在來(lái)自所述過(guò)電流確定單元的信號(hào)中的噪聲；以及 第三濾波器單元，設(shè)置在所述負(fù)載開(kāi)路確定單元與所述錯(cuò)誤檢測(cè)單元之間，以去除包含在來(lái)自所述負(fù)載開(kāi)路電流確定單元的信號(hào)中的噪聲。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路，其中所述錯(cuò)誤檢測(cè)單元包括: 第一邏輯門，對(duì)來(lái)自所述第一濾波器單元的信號(hào)和來(lái)自所述第二濾波器單元的信號(hào)執(zhí)行“與”運(yùn)算； 第二邏輯門，對(duì)來(lái)自所述第一濾波器單元的信號(hào)和來(lái)自所述第三濾波器單元的信號(hào)執(zhí)行“與”運(yùn)算；以及 第三邏輯門，對(duì)來(lái)自所述第一邏輯門的輸出信號(hào)和來(lái)自所述第二邏輯門的輸出信號(hào)執(zhí)行“或”運(yùn)算。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的柵極驅(qū)動(dòng)電路，其中所述錯(cuò)誤檢測(cè)單元包括: 反相器，對(duì)來(lái)自所述第一濾波器單元的信號(hào)進(jìn)行反相； 第一開(kāi)關(guān)，設(shè)置在所述第二濾波器單元的輸出端與地之間，以根據(jù)所述反相器的輸出信號(hào)而運(yùn)行； 第二開(kāi)關(guān)，設(shè)置在所述第三濾波器單元的輸出端與地之間，以根據(jù)所述反相器的所述輸出信號(hào)而運(yùn)行；以及 邏輯門，對(duì)來(lái)自所述第二濾波器單元的所述輸出端的信號(hào)和來(lái)自所述第三濾波器單元的所述輸出端的信號(hào)執(zhí)行“或”運(yùn)`算。
【文檔編號(hào)】H03K17/08GK103795381SQ201310088538
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月26日
【發(fā)明者】方誠(chéng)晚 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社