技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率開關(guān)器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種集成式半導(dǎo)體功率開關(guān)器件。

背景技術(shù)

集成式半導(dǎo)體功率器件構(gòu)成的開關(guān)管是現(xiàn)代功率變換器的核心，穩(wěn)定和可靠的集成式半導(dǎo)體功率器件對(duì)整個(gè)功率變換器系統(tǒng)的可靠性有至關(guān)重要的影響，因此，提高集成式半導(dǎo)體功率器件的可靠性具有重要意義。

過(guò)流損壞是半導(dǎo)體功率開關(guān)的一種常見失效模式，通常發(fā)生在短路和過(guò)載等異常情況下。比如升壓變換器中，負(fù)載加重導(dǎo)致電感飽和，電感電流急劇增加，會(huì)導(dǎo)致功率半導(dǎo)體開關(guān)過(guò)流損壞；再比如橋式變換器中，同一橋臂的半導(dǎo)體功率開關(guān)由于直通導(dǎo)致的器件過(guò)流損壞。半導(dǎo)體功率開關(guān)的過(guò)流損壞常常會(huì)引起功率變換器系統(tǒng)中其它器件的損壞，甚至使整個(gè)系統(tǒng)不可恢復(fù)的失效。

目前，針對(duì)半導(dǎo)體功率開關(guān)的過(guò)流損壞問題，通常采用的應(yīng)對(duì)措施主要是通過(guò)采樣電阻合作電流互感器來(lái)采樣半導(dǎo)體功率開關(guān)輸出電流的大小，將電流采樣值傳遞到控制電路，由控制電路判斷是否需要關(guān)斷驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以關(guān)斷半導(dǎo)體功率開關(guān)，避免過(guò)流損壞。

但采用這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體功率開關(guān)的過(guò)流保護(hù)有以下缺點(diǎn)：首先，過(guò)流保護(hù)電路路徑較長(zhǎng)，會(huì)有很長(zhǎng)且不可控的延時(shí)，對(duì)過(guò)流的響應(yīng)不及時(shí)；其次，采樣電路上(采樣電阻、電流互感器及連接布線)存在不可忽略的寄生電感，該電感主要由電流互感器以及PCB走線電感構(gòu)成，在半導(dǎo)體功率開關(guān)開通的瞬間，寄生電感會(huì)引起明顯的電壓尖峰干擾，需要前沿消隱電路，即在開通的瞬間，過(guò)流檢測(cè)保護(hù)功能被禁止，但這會(huì)帶來(lái)過(guò)流損壞的風(fēng)險(xiǎn)；最后，對(duì)于橋式變換器電路，這種保護(hù)機(jī)制很難避免對(duì)上下半導(dǎo)體功率開關(guān)直通導(dǎo)致的過(guò)流損壞。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種集成式半導(dǎo)體功率開關(guān)器件，以解決過(guò)流保護(hù)響應(yīng)延時(shí)過(guò)長(zhǎng)及過(guò)流保護(hù)電路寄生電感過(guò)大的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種集成式半導(dǎo)體功率開關(guān)器件，集成有功率開關(guān)和過(guò)流檢測(cè)保護(hù)電路，所述功率開關(guān)電連接至所述過(guò)流檢測(cè)保護(hù)電路。

本發(fā)明的集成式半導(dǎo)體功率開關(guān)器件還包括：

采樣單元，用于采樣功率開關(guān)輸出的電流信號(hào)；

信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元的輸入端電連接所述采樣單元，用于至少將所述采樣單元采樣的電信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行比較；

驅(qū)動(dòng)關(guān)斷單元，所述驅(qū)動(dòng)關(guān)斷單元的輸入端電連接所述信號(hào)處理單元的輸出端，用于根據(jù)所述信號(hào)處理單元的比較結(jié)果，在判定所述功率開關(guān)過(guò)流時(shí)關(guān)斷提供給所述功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述采樣單元包括電流采樣電阻，電流采樣電阻的第一端接所述功率開關(guān)的輸出端，第二端接地。

進(jìn)一步地，所述信號(hào)處理單元包括放大器和比較器；放大器的第一輸入端電連接所述電流采樣電阻的第一端，所述放大器的第二輸入端電連接所述電流采樣電阻的第二端；所述放大器的輸出端電連接所述比較器的輸入端。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)關(guān)斷單元包括PMOS管和NMOS管；

所述PMOS管和NMOS管的柵極電連接所述比較器的輸出端，所述PMOS管和NMOS管的漏極電連接所述功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)控制端，所述PMOS管的源極接驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述NMOS管的源極接地。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)關(guān)斷單元還包括PNP型三極管和NPN型三極管；

所述PNP型三極管和NPN型三極管的基極電連接所述比較器的輸出端，所述PNP型三極管和NPN型三極管的集電極電連接所述功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)控制端，所述PNP型三極管的發(fā)射極接驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述NPN型三極管的發(fā)射極接地。

進(jìn)一步地，所述過(guò)流檢測(cè)保護(hù)電路還包括供電單元；

所述供電單元電連接所述信號(hào)處理單元，用于為所述放大器和所述比較器提供供電電壓，同時(shí)為所述比較器提供參考電壓，作為所述參考信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述供電單元包括電源、整流電路和分壓電路；

所述電源連接所述整流電路的輸入端，所述整流電路的輸出端電連接所述分壓電路的輸入端，所述分壓電路用于產(chǎn)生所述供電電壓和所述參考電壓。

進(jìn)一步地，所述電源還用于為所述功率開關(guān)提供高電平信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述功率開關(guān)、所述采樣單元、所述信號(hào)處理單元、所述驅(qū)動(dòng)關(guān)斷單元和所述供電單元集成于一封裝殼體內(nèi)，或者集成一半導(dǎo)體芯片上。