一种驱动电路、驱动芯片和驱动器的制作方法

xiaoxiao2026-10-06  2


本技术涉及电力电子,具体涉及一种驱动电路、驱动芯片和驱动器。


背景技术:

1、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effecttransistor,mosfet)等半导体器件可以采用碳化硅(sic)等半导体材料制备而成。由于半导体器件具有良好的禁带宽度、开关损耗、击穿电场等性能,因此,其具备广阔的应用前景。

2、为了对半导体器件进行驱动,相关技术提供的驱动电路往往通过控制模块输出开关指令给电压输出模块,电压输出模块根据开关指令和供电电压驱动半导体器件。由于供电电压的电压值由半导体器件的参数决定,导致驱动电路适用性差。


技术实现思路

1、为了解决现有技术中驱动电路适用性差的问题,本技术提供了一种驱动电路,可以包括:控制模块、电压处理模块和第一电压输出模块。

2、控制模块用于:根据来自上层控制系统的第一开关指令输出第二开关指令给第一电压输出模块,根据来自上层控制系统的第一电压指令值和第二电压指令值输出第一电压目标值和第二电压目标值给电压处理模块;

3、电压处理模块用于:根据第一电压目标值和第二电压目标值输出第一工作电压和第二工作电压给第一电压输出模块;其中,第一工作电压和第二工作电压的幅值不同;

4、第一电压输出模块用于:根据第二开关指令、第一工作电压和第二工作电压驱动半导体器件。

5、在一些可能的实现方式中,电压处理模块包括第一电压处理子模块和第二电压处理子模块。

6、第一电压处理子模块用于:根据第一电压目标值和来自控制模块的第一选择信号输出第一工作电压给第一电压输出模块。

7、第二电压处理子模块用于:根据第二电压目标值和来自控制模块的第二选择信号输出第二工作电压给第一电压输出模块。

8、进一步的,驱动电路可以包括第二电压输出模块。电压处理模块还包括第三电压处理子模块和第四电压处理子模块。

9、控制模块还用于:根据来自上层控制系统的第三开关指令输出第四开关指令给第二电压输出模块,根据来自上层控制系统的第三电压指令值输出第三电压目标值给第三电压处理子模块,并根据来自上层控制系统的第四电压指令值输出第四电压目标值给第四电压处理子模块。

10、第三电压处理子模块用于:根据第三电压目标值和来自控制模块的第三选择信号输出第三工作电压给第二电压输出模块。

11、第四电压处理子模块用于:根据第四电压目标值和来自控制模块的第四选择信号输出第四工作电压给第二电压输出模块。

12、第二电压输出模块用于:根据第四开关指令、第三工作电压和第四工作电压驱动半导体器件。

13、示例性的,第一电压处理子模块和第三电压处理子模块均包括第一数模转换器、第一减法器和第一选择器。

14、第一数模转换器的输入端与控制模块连接,第一数模转换器的输出端与第一减法器的第一输入端连接,第一减法器的第二输入端用于接收供电电压,第一减法器的输出端与第一选择器的第一输入端连接,第一选择器的第二输入端与第一数模转换器的输出端连接,第一选择器的第三输入端用于接收第一选择信号,第一选择器的输出端用于输出第一工作电压或第三工作电压。

15、可选的,在第二电压指令值小于或等于第一数模转换器的额定电压的情况下,第一选择信号用于指示第一选择器选择第一数模转换器的输出电压作为第一工作电压。

16、在第二电压指令值大于第一数模转换器的额定电压的情况下,第一选择信号用于指示第一选择器选择第一减法器的输出电压作为第一工作电压。

17、在第四电压指令值小于或等于第一数模转换器的额定电压的情况下,第三选择信号用于指示第一选择器选择第一数模转换器的输出电压作为第三工作电压。

18、在第四电压指令值大于第一数模转换器的额定电压的情况下,第三选择信号用于指示第一选择器选择第一减法器的输出电压作为第三工作电压。

19、示例性的,第二电压处理子模块和第四电压处理子模块均包括第二数模转换器、第二减法器、第二选择器和反相器。

20、第二数模转换器的输入端与控制模块连接,第二数模转换器的输出端与第二减法器的第一输入端连接,第二减法器的第二输入端用于接收供电电压,第二减法器的输出端与第二选择器的第一输入端连接,第二选择器的第二输入端与第二数模转换器的输出端连接,第二选择器的第三输入端用于接收第二选择信号或第四选择信号,第二选择器的输出端与反相器的输入端连接,反相器的输出端用于输出第二工作电压或第四工作电压。

21、可选的,在第二电压指令值小于或等于第二数模转换器的额定电压的情况下,第二选择信号用于指示第二选择器选择第二数模转换器的输出电压作为第二工作电压。

22、在第二电压指令值大于第二数模转换器的输出电压的情况下,第二选择信号用于指示第二选择器选择第二减法器的输出电压作为第二工作电压。

23、在第四电压指令值小于或等于第二数模转换器的额定电压的情况下,第四选择信号用于指示第二选择器选择第二数模转换器的输出电压作为第四工作电压。

24、在第四电压指令值大于第二数模转换器的额定电压的情况下,第四选择信号用于指示第二选择器选择第二减法器的输出电压作为第四工作电压。

25、在另一些可能的实现方式中,第一电压输出模块和第二电压输出模块均包括第一开关管和第二开关管。

26、第一开关管和第二开关管各自的栅极均与控制模块连接,用于接收第二开关指令或第四开关指令,第一开关管的漏极用于接收第一工作电压或第三工作电压,第二开关管的源极用于接收第二工作电压或第四工作电压,第一开关管的源极和第二开关管的漏极连接,作为第一电压输出模块或第二电压输出模块的输出端,用于输出驱动信号驱动半导体器件。

27、在又一些可能的实现方式中,驱动电路还包括隔离模块,隔离模块设置于上层控制系统与控制模块之间。

28、隔离模块用于:将第一开关指令、第一电压指令值和第二电压指令值传输给控制模块。

29、可以看出,隔离模块还起到了将上层控制系统与控制模块隔离的作用。

30、进一步的,驱动电路还包括供电模块和采样模块。

31、供电模块用于:为控制模块、电压处理模块、采样模块和隔离模块提供供电电压。

32、采样模块用于:获取供电电压并输出给控制模块。

33、控制模块用于:根据供电电压输出第一电压目标值、第二电压目标值、第三电压目标值和第四电压目标值给电压处理模块。

34、可选的,控制模块具体用于:

35、将供电电压与第一电压指令值的电压差作为第一电压目标值。

36、将供电电压与第二电压指令值的电压差作为第二电压目标值。

37、将供电电压与第三电压指令值的电压差作为第三电压目标值。

38、将供电电压与第四电压指令值的电压差作为第四电压目标值。

39、示例性的,采样模块还用于:获取半导体器件的栅极和源极之间的电压以及漏极与源极之间的电压,并根据栅极和源极之间的电压和漏极与源极之间的电压输出采样信号给控制模块。

40、控制模块还用于:在采样信号的幅值大于预设的保护阈值的情况下,对半导体器件进行过流保护。

41、进一步的,驱动电路还包括存储模块,存储模块与控制模块连接。存储模块用于存储第一电压指令值和第二电压指令值。可以想到的是,存储模块还可以用于存储控制模块的控制程序,本技术不做详细介绍。

42、再一方面,本技术还提供了一种驱动芯片,采用系统级封装结构。系统级封装结构包括第一裸芯片。

43、第一裸芯片用于:设置驱动电路中的控制模块、电压处理模块和第一电压输出模块。

44、进一步的,系统级封装结构还包括第二裸芯片和第三裸芯片;

45、第二裸芯片用于:设置驱动电路中的隔离模块。

46、第三裸芯片用于:设置驱动电路中的存储模块。

47、第一裸芯片还用于:设置驱动电路中的第二电压输出模块、采样模块和供电模块。

48、又一方面,本技术还提供了一种驱动器,可以包括电路板和上述驱动芯片。驱动芯片设置于电路板上。

49、与现有技术相比,本技术的有益效果为:

50、本技术提供的驱动电路中,控制模块可以根据来自上层控制系统的第一电压指令值和第二电压指令值输出第一电压目标值和第二电压目标值,电压处理模块根据第一电压目标值和第二电压目标值输出第一工作电压和第二工作电压,第一电压输出模块根据控制模块输出的第二开关指令、第一工作电压和第二工作电压对半导体器件进行驱动。可以看出,控制模块可以第一电压指令值和第二电压指令值对第一电压目标值和第二电压目标值进行调节,于是可以实现第一工作电压和第二工作电压的调节,进而通过第一电压输出模块驱动不同的半导体器件。因此,本技术提供的驱动电路可以适用于不同的半导体器件,适用性好。

51、本技术中的控制模块可以根据供电模块提供的供电电压和第一电压指令值得到第一电压目标值,还可以根据供电模块提供的供电电压和第二电压指令值得到第二电压目标值。由于第一电压指令值和第二电压指令值来自上层控制系统,在第一电压指令值和第二电压指令值有所变化的情况下,控制模块可以适用地输出随着第一电压指令值和第二电压指令值而变化的第一电压目标值和第二电压目标值,进而通过电压处理模块输出可调节的第一工作电压和第二工作电压,也就是说,本技术提供的驱动电路可以通过可调节的第一工作电压和第二工作电压灵活配置驱动信号,实现不同半导体器件的驱动。

52、本技术中的采样模块可以获取半导体器件的栅极和源极之间的电压以及漏极与源极之间的电压,并根据栅极和源极之间的电压和所述漏极与源极之间的电压输出采样信号。控制模块可以在采样信号的幅值大于预设的保护阈值的情况下,实现对半导体器件的过流保护,能够尽可能避免半导体器件被损坏。

53、由于被驱动的半导体器件与上层控制系统的电压等级相差较大,因此本技术中的隔离模块不仅可以起到将第一开关指令、第一电压指令值和第二电压指令值传输给控制模块的作用,还可以对上层控制系统与半导体器件进行隔离,实现对上层控制系统的保护。


技术特征:

1.一种驱动电路,其特征在于,所述驱动电路包括控制模块、电压处理模块和第一电压输出模块;

2.根据权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,所述电压处理模块包括第一电压处理子模块和第二电压处理子模块;

3.根据权利要求2所述的驱动电路,其特征在于,所述驱动电路还包括第二电压输出模块;所述电压处理模块还包括第三电压处理子模块和第四电压处理子模块;

4.根据权利要求3所述的驱动电路,其特征在于,所述第一电压处理子模块和所述第三电压处理子模块均包括第一数模转换器、第一减法器和第一选择器;

5.根据权利要求4所述的驱动电路,其特征在于,

6.根据权利要求3至5中任一项所述的驱动电路,其特征在于,所述第二电压处理子模块和所述第四电压处理子模块均包括第二数模转换器、第二减法器、第二选择器和反相器;

7.根据权利要求6所述的驱动电路,其特征在于,

8.根据权利要求3至7中任一项所述的驱动电路,其特征在于,所述第一电压输出模块和所述第二电压输出模块均包括第一开关管和第二开关管;

9.根据权利要求3至8中任一项所述的驱动电路,其特征在于,所述驱动电路还包括隔离模块,所述隔离模块设置于所述上层控制系统与所述控制模块之间;

10.根据权利要求9所述的驱动电路,其特征在于,所述驱动电路还包括供电模块和采样模块;

11.根据权利要求10所述的驱动电路,其特征在于,所述控制模块具体用于:

12.根据权利要求10或11所述的驱动电路,其特征在于,

13.根据权利要求1至12中任一项所述的驱动电路,其特征在于,所述驱动电路还包括:

14.一种驱动芯片,其特征在于,所述驱动芯片采用系统级封装结构,所述系统级封装结构包括第一裸芯片;

15.根据权利要求14所述的驱动芯片,其特征在于,所述系统级封装结构还包括第二裸芯片和第三裸芯片;

16.一种驱动器,其特征在于,包括电路板和如权利要求14或15所述的驱动芯片;所述驱动芯片设置于所述电路板上。


技术总结
本申请提供了一种驱动电路、驱动芯片和驱动器,驱动电路包括控制模块、电压处理模块和第一电压输出模块。控制模块输出第二开关指令给第一电压输出模块,输出第一电压目标值和第二电压目标值给电压处理模块。电压处理模块输出第一工作电压和第二工作电压给第一电压输出模块。第一电压输出模块根据第二开关指令、第一工作电压和第二工作电压驱动半导体器件。本申请可以实现第一工作电压和第二工作电压的调节,进而通过第一电压输出模块驱动不同的半导体器件。因此,本申请提供的驱动电路可以适用于不同的半导体器件,适用性好。

技术研发人员:关兆亮,客金坤,高冲,许航宇,冯静波,程锦辉
受保护的技术使用者:国网智能电网研究院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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