一种功率半导体开关保护方法、电路和驱动系统与流程

本发明实施例涉及功率半导体开关保护技术，尤其涉及一种功率半导体开关保护方法、电路和驱动系统。

背景技术：

1、功率半导体开关如sic基mos管，因其高频、高效特性成为逆变器（电机控制器）核心器件。为降低运行能耗，通常通过减小mos管的栅极驱动电阻来提升功率半导体开关速度，以减少功率半导体开关损耗，提升工作效率。然而，极高的功率半导体开关速度带来了功率半导体开关保护的问题。目前，现有的功率半导体开关保护方法，通常又存在影响功率半导体开关速度的问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种功率半导体开关保护方法、电路和驱动系统.，以在保证功率半导体开关保护可靠性的同时提升功率半导体开关效率。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种功率半导体开关保护方法，包括：

3、获取功率半导体开关参数；

4、根据所述功率半导体开关参数，确定边界约束条件和优化目标；

5、基于所述边界约束条件和所述优化目标，对预设保护响应模型进行迭代优化，得到目标结果，以基于所述目标结果对功率半导体开关进行保护和参数优化；所述根据所述功率半导体开关参数，确定边界约束条件和优化目标，包括：

6、根据所述功率半导体开关参数，确定功率半导体开关的短路耐受时间、退饱和保护阈值电压和最大允许的误触发电压尖峰；

7、将所述功率半导体开关的短路耐受时间、退饱和保护阈值电压和最大允许的误触发电压尖峰作为边界约束条件。

8、可选的，所述根据所述功率半导体开关参数，确定边界约束条件和优化目标，包括：

9、根据所述功率半导体开关参数，确定功率半导体开关的驱动电阻；

10、将所述驱动电阻最小化作为优化目标。

11、可选的，所述基于所述边界约束条件和所述优化目标，对预设保护响应模型进行迭代优化，得到目标结果，包括：

12、基于所述边界约束条件和所述优化目标，对预设保护响应模型进行迭代优化，得到优化的消隐电容、补偿电阻和驱动电阻；所述预设保护响应模型中包括所述消隐电容和所述补偿电阻，所述优化目标中包括所述驱动电阻。

13、可选的，所述基于所述边界约束条件和所述优化目标，对预设保护响应模型进行迭代优化，得到目标结果，包括：

14、基于所述边界约束条件，以最小化驱动电阻为所述优化目标，对预设保护响应模型进行迭代优化，得到满足t≤t且vno

15、可选的，所述预设保护响应模型为t=(c×vde)/[ich+(vcc-vde)/rc]，其中，t为保护响应时间，c为消隐电容的容值，vde为退饱和保护阈值电压，ich为恒流源的电流，vcc为电源电压，rc为补偿电阻的阻值。

16、可选的，所述功率半导体开关参数包括功率半导体开关的短路耐受时间、退饱和保护阈值电压、最大允许的误触发电压尖峰中的至少一种。

17、第二方面，本发明实施例提供了一种功率半导体开关保护电路，包括：驱动单元和退饱和检测单元，所述驱动单元包括驱动电阻，所述退饱和检测单元包括消隐电容和补偿电阻；所述功率半导体开关的一端分别与所述补偿电阻的一端以及所述消隐电容的一端电连接，所述补偿电阻的另一端与电源电连接，所述消隐电容的另一端接地，所述功率半导体开关的另一端接地，所述驱动电阻与功率半导体开关的控制端电连接；如第一方面所述的功率半导体开关保护方法应用于所述功率半导体开关保护电路。

18、可选的，所述退饱和检测单元还包括至少两个串联的二极管，所述至少两个串联的二极管的正极与所述功率半导体开关的一端电连接，所述至少两个串联的二极管的负极与所述消隐电容的一端电连接；所述功率半导体开关保护电路还包括恒流源，所述恒流源与所述消隐电容的一端电连接。

19、第三方面，本发明实施例提供了一种驱动系统，包括：驱动器，所述驱动器包括如第二方面所述的功率半导体开关保护电路。

20、本发明实施例提供的功率半导体开关保护方法、电路和驱动系统，功率半导体开关保护方法包括：获取功率半导体开关参数；根据功率半导体开关参数，确定边界约束条件和优化目标；基于边界约束条件和优化目标，对预设保护响应模型进行迭代优化，得到目标结果，以基于目标结果对功率半导体开关进行保护和参数优化。本实施例提供的功率半导体开关保护方法、电路和驱动系统，基于确定的边界约束条件和优化目标，对预设保护响应模型进行迭代优化，得到目标结果，以基于目标结果对功率半导体开关进行保护和参数优化，实现功率半导体开关保护和参数优化的协同。

1.一种功率半导体开关保护方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的功率半导体开关保护方法，其特征在于，所述根据所述功率半导体开关参数，确定边界约束条件和优化目标，包括：

3.根据权利要求1所述的功率半导体开关保护方法，其特征在于，所述基于所述边界约束条件和所述优化目标，对预设保护响应模型进行迭代优化，得到目标结果，包括：

4.根据权利要求1所述的功率半导体开关保护方法，其特征在于，所述基于所述边界约束条件和所述优化目标，对预设保护响应模型进行迭代优化，得到目标结果，包括：

5.根据权利要求1所述的功率半导体开关保护方法，其特征在于，所述预设保护响应模型为t=(c×vde)/[ich+(vcc-vde)/rc]，其中，t为保护响应时间，c为消隐电容的容值，vde为退饱和保护阈值电压，ich为恒流源的电流，vcc为电源电压，rc为补偿电阻的阻值。

6.根据权利要求1所述的功率半导体开关保护方法，其特征在于，所述功率半导体开关参数包括功率半导体开关的短路耐受时间、退饱和保护阈值电压、最大允许的误触发电压尖峰中的至少一种。

7.一种功率半导体开关保护电路，其特征在于，包括：驱动单元和退饱和检测单元，所述驱动单元包括驱动电阻，所述退饱和检测单元包括消隐电容和补偿电阻；所述功率半导体开关的一端分别与所述补偿电阻的一端以及所述消隐电容的一端电连接，所述补偿电阻的另一端与电源电连接，所述消隐电容的另一端接地，所述功率半导体开关的另一端接地，所述驱动电阻与功率半导体开关的控制端电连接；如权利要求1-6任一所述的功率半导体开关保护方法应用于所述功率半导体开关保护电路。

8.根据权利要求7所述的功率半导体开关保护电路，其特征在于，所述退饱和检测单元还包括至少两个串联的二极管，所述至少两个串联的二极管的正极与所述功率半导体开关的一端电连接，所述至少两个串联的二极管的负极与所述消隐电容的一端电连接；所述功率半导体开关保护电路还包括恒流源，所述恒流源与所述消隐电容的一端电连接。

9.一种驱动系统，其特征在于，包括：驱动器，所述驱动器包括如权利要求7-8任一所述的功率半导体开关保护电路。