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专利号: 2021114787686
申请人: 西安电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于功率器件开通延迟时间的在线状态监测电路,其特征在于,包括:测量电路、栅极驱动电路、控制电路、采样电路和评估单元;其中,所述测量电路与功率器件SiC MOSFET的栅极连接、SiC MOSFET的开尔文源极连接以及SiC MOSFET的功率源极连接,用于根据第一电压信号和第二电压信号,测量SiC MOSFET的开通延迟时间信号,并将所述开通延迟时间信号发送至采样电路;其中,所述第一电压信号为SiC MOSFET中栅极与开尔文源极之间的电压降信号,所述第二电压信号为SiC MOSFET中功率源极与开尔文源极之间的电压降信号;

所述采样电路,用于测量所述开通延迟时间信号的脉宽,并在将所述开通延迟时间信号转换为第一子信号后,发送所述第一子信号至评估单元;

所述评估单元,用于在所述第一子信号超出预设安全阈值时,产生预警信号并发送所述预警信号至所述控制电路;

所述栅极驱动电路与SiC MOSFET的栅极连接,所述控制电路用于在接收到预警信号后,利用所述栅极驱动电路关断SiC MOSFET;其中,所述测量电路包括第一比较器、第二比较器、D触发器和与门电路;其中,所述第一比较器,用于获取SiC MOSFET在开通瞬态的第一电压信号,并根据第一参考电压确定测量所述开通延迟时间信号的起始点;

所述第二比较器,用于获取SiC MOSFET在开通瞬态的第二电压信号,并根据第二参考电压确定测量所述开通延迟时间信号的终止点;

所述D触发器,用于根据所述第一比较器的第一输出信号和所述第二比较器的第二输出信号生成第三输出信号;

所述与门电路,用于对所述第一输出信号及所述第三输出信号进行与运算,生成功率器件SiC MOSFET的开通延迟时间信号。

2.根据权利要求1所述的基于功率器件开通延迟时间的在线状态监测电路,其特征在于,还包括第一参考电压端和第二参考电压端;

第一比较器的同相输入端与SiC MOSFET的栅极连接、反相输入端与所述第一参考电压端连接、输出端与所述D触发器的输入端D连接,所述第一比较器的输出端与所述D触发器的输入端D之间包括第一节点,第一节点与所述与门电路的第一输入端连接;第二比较器的同相输入端与SiC MOSFET的功率源极连接、反相输入端与所述第二参考电压端连接、输出端与所述D触发器的输入端CLK连接,所述D触发器的输出端 与所述与门电路的第二输入端连接。

3.根据权利要求1所述的基于功率器件开通延迟时间的在线状态监测电路,其特征在于,所述开通延迟时间信号的起始点为SiC MOSFET的栅极驱动电压上升至栅极开通电压

10%时的时间节点。

4.根据权利要求3所述的基于功率器件开通延迟时间的在线状态监测电路,其特征在于,所述开通延迟时间信号的终止点为漏极电流上升至负载电流10%时的时间节点。

5.根据权利要求1所述的基于功率器件开通延迟时间的在线状态监测电路,其特征在于,SiC MOSFET的开通延迟时间为:其中, , ,Cgd表示SiC MOSFET的栅漏极电容,Cgs

表示SiC MOSFET栅极与开尔文源极之间的电容,Ciss表示SiC MOSFET的输入电容,Rg表示SiC MOSFET的栅极驱动电阻,Vcc表示SiC MOSFET栅极与开尔文源极之间的开通电压,Vee表示SiC MOSFET栅极与开尔文源极之间的关断电压。