本发明属于电路技术领域，尤其涉及一种igbt过流检测电路及芯片和电子设备。
背景技术：
图1所示为传统的igbt(insulatedgatebipolartransistor绝缘栅双极型晶体管，简称igbt)短路保护电路，其工作过程简述如下：
(1)当igbt关断时，s开通，电流源被s旁路，比较器同相端被钳制在0电位，不输出短路故障信号。二极管d阻断igbt集电极高压对检测电路的影响。
(2)当igbt导通时，s截止，电流源经由二极管d和igbt形成回路。由于igbt饱和导通时管压降vce很低，比较器同相端被钳制在低电位，不输出短路故障信号。
(3)当igbt发生短路时，会迅速退出饱和，其vce上升。当比较器同相端电位超过反相端时，即输出短路故障信号，引发保护动作。
传统的igbt无法承受反压，一般情况下，其反并联的二极管保证vce钳位在0v以上，因此图1中a点不会出现负电位。而rb-igbt(reverseblockingigbt逆阻igbt，简称rb-igbt)工作在反向阻断条件下时，其发射极电位高于集电极，形成图2中虚线所示电流回路，导致图2中a点出现负电位，该负电位将损坏驱动保护电路。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例提供了一种igbt过流检测电路及芯片和电子设备，以解决现有技术中传统的igbt短路保护电路不适用于rb-igbt过流保护的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种igbt过流检测电路，包括：限流电阻、开关器件、驱动电阻和分压电阻；所述限流电阻的一端与控制器的igbt驱动信号输出端连接，所述igbt驱动信号输出端用于与待检测的igbt驱动端连接，所述限流电阻的另一端与所述开关器件第一端、所述控制器的igbt过流检测信号输入端均连接；所述开关器件控制端通过所述驱动电阻与基准电位连接，所述开关器件第二端通过所述分压电阻后作为所述igbt过流检测电路的检测端，用于与所述待检测的igbt集电极相接。
本发明实施例提供的igbt过流检测电路，通过开关器件的导通或截止以及开关器件第一段的电位，控制igbt过流检测电路是否向控制器的igbt过流检测信号输入端输出高电平，从而触发控制器识别igbt是否发生短路故障。当本发明实施例提供的igbt过流检测电路用于rb-igbt的过流保护时，在rb-igbt反向阻断的情况下，由开关器件，如三极管中的基极-集电极pn结承担rb-igbt的负高压，不会将负电位引入控制器，从而避免负电位损坏igbt驱动保护电路，解决了现有技术中传统的igbt短路保护电路不适用于rb-igbt过流保护的问题。此外，在控制器的igbt驱动信号输出端输出高电平时，电流会经限流电阻及开关器件，如三极管中导通的pn结流至基准电位，从而形成与传统的二极管隔离过流采样电路类似的等效电路，实现对igbt的过流保护。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，igbt过流检测电路还包括第一二极管；所述第一二极管与所述限流电阻并联连接，且所述第一二极管的阴极与所述igbt驱动信号输出端连接。。
本发明实施例提供的igbt过流检测电路，通过在开关器件和控制器的igbt驱动信号输出端之间增设第一二极管，使得在igbt驱动信号输出端输出低电平时，即igbt不工作时，能够将开关器件，如三极管发射极的电位钳制在低电平，从而避免开关器件，如三极管向igbt过流检测信号输入端输出高电平。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述限流电阻、分压电阻和igbt驱动信号输出端满足以下调节：当所述开关器件导通时，vout≥ve＞vc，其中，vout为所述igbt驱动信号输出端的电位，ve为所述开关器件第一端的电位，vc为所述开关器件第二端的电位。
结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述igbt过流检测电路还包括第二二极管；所述第二二极管连接在所述开关器件第二端和所述检测端之间，并且所述第二二极管的导通方向指向所述检测端。
本发明实施例提供的igbt过流检测电路，通过在开关器件和igbt之间增设第二二极管，使得在igbt驱动信号输出端输出低电平时，即igbt不工作时，能够隔离igbt的正高压。
结合第一方面或第一方面第一至第三中的任一实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述待检测的igbt为rb-igbt，rb-igbt包括两个反向并联的子igbt，所述待检测的igbt集电极、igbt发射极和igbt驱动极为同一个子igbt的不同连接端。
结合第一方面或第一方面第一至第三中的任一实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述开关器件为pnp型三极管。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种芯片，所述芯片包括如第一方面或第一方面任一实施方式所述的igbt过流检测电路。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括如第一方面或第一方面任一实施方式所述的igbt过流检测电路。
根据第四方面，本发明实施例提供了另一种电子设备，所述电子设备包括如第三方面所述的芯片。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是传统的igbt短路保护电路原理图；
图2是传统的igbt短路保护应用于rb-igbt的电路原理图；
图3是本发明实施例提供的igbt过流检测电路的一个具体示例的电路原理图；
图4是本发明实施例提供的igbt过流检测电路的另一个具体示例的电路原理图；
图5是本发明实施例提供的igbt过流检测电路的第三个具体示例的电路原理图；
图6是本发明实施例提供的igbt过流检测电路的第四个具体示例的电路原理图；
图7是本发明实施例提供的芯片的一个具体示例的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的电子设备的一个具体示例的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的电子设备的另一个具体示例的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
本发明实施例提供了一种igbt过流检测电路，如图3所示，该igbt过流检测电路可以包括控制器u、限流电阻r1、三极管q1和分压电阻r2。
具体的，限流电阻r1的一端与控制器u的igbt驱动信号输出端out连接，限流电阻r1的另一端与三极管q1的发射极连接，三极管q1的发射极与控制器u的igbt过流检测信号输入端in连接。三极管q1的基极与基准电位连接，三极管q1的集电极与分压电阻r2的一端连接，分压电阻r2的另一端与igbtq2的集电极相接。图3所示igbt为rb-igbt，当rb-igbt出现反向阻断时，其集电极和发射极之间会产生较大的负电压。
rb-igbt是具有两个并联子开关的器件，且两个子开关分别对应驱动信号。当靠上子开关导通时，靠下子开关形成反向高压或反向阻断；当靠下子开关导通时，靠上子开关形成反向高压或反向阻断。rb-igbt正向阻断对应于图3至图6中q1导通，q2、q3均关断；rb-igbt反向阻断对应于图3至图6中q3、q2上管导通，q1和q2下管关断；rb-igbt导通对应于图3至图6中q1、q2下管导通，q3、q2上管关断。上述rb-igbt正向阻断、反向阻断以及导通所对应的开关组合方式，只是图3至图6所示电路的三种开关方式，可能存在其他控制方式也能够实现rb-igbt正向阻断、反向阻断以及导通，本申请实施例对此不作限制。
对于图3所示的igbt过流检测电路，当igbtq2的驱动为高电平时，电流由限流电阻r1并通过三极管q1的pn结到基准电位，三极管q1的pn结正偏，处于导通状态，相对应的，三极管q1的发射极电位ve约为0.7v(在将igbt集电极电压限定为0v的前提下计算)。由于三极管q1的发射极与控制器u的igbt过流检测信号输入端in连接，使得igbt过流检测信号输入端in的电位同样约为0.7v，不足以触发控制器u的过流保护动作。用户可以预先设定控制器u执行过流保护动作的触发临界点，例如将该触发临界点设定为1v，则只有在igbt过流检测信号输入端in的电位达到1v以上，才会触发控制器u的过流保护动作。
当igbtq2的驱动为低电平时，三极管q1截止；当igbtq2的集电极和发射极之间的电位差vce为正高压时，三极管q1的发射极电位ve约为0v；当igbtq2的集电极和发射极之间的电位差vce为负高压时，可能存在反向电流回路对芯片或器件造成反向高压，甚至反向高压会超过芯片或器件的耐压值，损坏芯片或器件。由于三极管q1的发射极与控制器u的igbt过流检测信号输入端in连接，使得igbt过流检测信号输入端in的电位同样约为0v，不会触发控制器u的过流保护动作。当igbtq2为rb-igbt且处于反向截止时，rb-igbt产生的负高压将由三极管q1中基极-集电极pn结承担。
当igbtq2的驱动为高电平时，三极管q1导通；若rb-igbt发生短路，其集电极和发射极之间的电位差vce会迅速上升，从而使三极管q1的发射极电位ve迅速上升。由于三极管q1的发射极与控制器u的igbt过流检测信号输入端in连接，使得igbt过流检测信号输入端in的电位同样迅速上升。当igbt过流检测信号输入端in的电位达到控制器u的过流检测动作电压时，控制器u执行igbt过流检测保护动作。
需要说明的是，图3中选用pnp型三极管q1作为开关器件控制igbt过流检测信号输入端in的电位，在实际应用中，用户也可以根据需要选用其他开关器件，例如场效应管等，本发明实施例对此不作限制。图5为采用三极管或场效应管等开关器件，实现igbt过流检测的一个具体示例的电路原理图。在图5所示的igbt过流检测电路中，限流电阻r1的一端与控制器u的igbt驱动信号输出端out连接，限流电阻r1的另一端与控制器u的igbt过流检测信号输入端in连接。开关器件t的第一端与控制器u的igbt过流检测信号输入端in连接，开关器件t的第二端用于与待检测的igbt的驱动端连接。
图6为场效应管q3代替图3中的三极管q1，实现igbt过流检测的一个具体示例的电路原理图。在图6所示的igbt过流检测电路中，限流电阻r1的一端与控制器u的igbt驱动信号输出端out连接，限流电阻r1的另一端与场效应管q3的漏极连接，场效应管q3的漏极还与控制器u的igbt过流检测信号输入端in连接。场效应管q3的栅极可以直接与基准电位连接，或者，场效应管q3的栅极经驱动电阻r3后与基准电位连接。场效应管q3的源极与分压电阻的一端连接。分压电阻的另一端可以直接与igbt的集电极相接，或者，分压电阻的另一端经过第二二极管d2与igbt的集电极相接。此外，还可以在场效应管q3的漏极和栅极之间设置电阻r5。
在图6所示的igbt过流检测电路中，当待检测的igbtq2的驱动为高电平时，场效应管q3导通，形成与传统的二极管隔离过流采样相同的等效电路，待检测的igbtq2的过流检测电压值就约等于实际值加0.7v。当待检测的igbtq2的驱动为低电平时，场效应管q3截止；当vce是正高压时，二极管d2起到隔离高压的作用,二极管d2上的漏电流通过电阻r3和二极管d3到基准电位0v；此时，待检测的igbtq2的过流检测电压值约等于0v。当待检测的igbtq2的驱动为低电平时，场效应管q3截止；当vce是负高压时，场效应管q3的vgd承担高压状态，待检测的igbtq2的过流检测电压值约等于0v。
本发明实施例提供的igbt过流检测电路，通过三极管的导通或截止以及三极管发射极的电位，控制igbt过流检测电路是否向控制器的igbt过流检测信号输入端输出高电平，从而触发控制器识别igbt是否发生短路故障。当本发明实施例提供的igbt过流检测电路用于rb-igbt的过流保护时，在rb-igbt反向阻断的情况下，由三极管中基极-集电极pn结承担rb-igbt的负高压，不会将负电位引入控制器，从而避免负电位损坏igbt驱动保护电路，解决了现有技术中传统的igbt短路保护电路不适用于rb-igbt过流保护的问题。
本发明实施例还提供了另一种igbt过流检测电路，如图4所示，该igbt过流检测电路包括图3所示igbt过流检测电路中的全部器件，为避免重复，在此不再赘述。与图3所示igbt过流检测电路相比，图4所示igbt过流检测电路还包括第一二极管d1。在一具体实施方式中，第一二极管d1的阳极与三极管q1的发射极连接，第一二极管d1的阴极与控制器u的igbt驱动信号输出端out连接。通过在三极管q1和控制器u的igbt驱动信号输出端out之间增设第一二极管d1，使得在igbt驱动信号输出端out输出低电平时，即igbt不工作时，能够将三极管q1发射极的电位钳制在低电平，从而避免三极管q1向igbt过流检测信号输入端in输出高电平。同理，参照图4，还可以在图6中的对应位置增设第一二极管d1。
可选的，如图4所示，igbt过流检测电路还可以包括第二二极管d2。在一具体实施方式中，第二二极管d2的阳极与三极管q1的集电极连接，第二二极管d2的阴极与igbtq2的集电极连接。通过在三极管q1和igbtq2之间增设第二二极管d2，使得在igbt驱动信号输出端out输出低电平时，即igbt不工作时，隔离igbt的正高压。同理，参照图4，还可以在图6中的对应位置增设第二二极管d2。
可选的，如图4所示，igbt过流检测电路还可以包括驱动电阻r3。在一具体实施方式中，驱动电阻r3连接在三极管q1的基极与基准电位之间。通过在三极管q1基极上串联驱动电阻，实现对三极管q1的驱动电压调控，有利于提高igbt过流检测电路的整体可靠性。同理，参照图4，还可以在图6中的对应位置增设驱动电阻r3。
本发明实施例还提供了一种芯片，如图7所示，该芯片200包括如图3或图4所示的igbt过流检测电路100。在芯片200中，igbt过流检测电路100可以用于芯片200中各类igbt的过流保护。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图8所示，该电子设备300包括如图3或图4所示的igbt过流检测电路100。在电子设备300中，igbt过流检测电路100可以用于电子设备300中各类igbt的过流保护。
本发明实施例还提供了另一种电子设备，如图9所示，该电子设备300包括如图7所示的芯片200。由于芯片200中包含如图3或图4所示的igbt过流检测电路100，因此，在电子设备300中，芯片200及其包含的igbt过流检测电路100可以用于电子设备300中各类igbt的过流保护。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种igbt过流检测电路，包括控制器，其特征在于，还包括：
限流电阻、开关器件、驱动电阻和分压电阻；
所述限流电阻的一端与控制器的igbt驱动信号输出端连接，所述igbt驱动信号输出端用于与待检测的igbt驱动端连接，所述限流电阻的另一端与所述开关器件第一端、所述控制器的igbt过流检测信号输入端均连接；
所述开关器件控制端通过所述驱动电阻与基准电位连接，所述开关器件第二端通过所述分压电阻后作为所述igbt过流检测电路的检测端，用于与所述待检测的igbt集电极相接。
2.如权利要求1所述的igbt过流检测电路，其特征在于，所述igbt过流检测电路还包括第一二极管；
所述第一二极管与所述限流电阻并联连接，且所述第一二极管的阴极与所述igbt驱动信号输出端连接。
3.如权利要求2所述的igbt过流检测电路，其特征在于，所述限流电阻、分压电阻和igbt驱动信号输出端满足以下调节：当所述开关器件导通时，vout≥ve＞vc，其中，vout为所述igbt驱动信号输出端的电位，ve为所述开关器件第一端的电位，vc为所述开关器件第二端的电位。
4.如权利要求3所述的igbt过流检测电路，其特征在于，所述igbt过流检测电路还包括第二二极管；
所述第二二极管连接在所述开关器件第二端和所述检测端之间，并且所述第二二极管的导通方向指向所述检测端。
5.如权利要求1至4中任一项所述的igbt过流检测电路，其特征在于，所述待检测的igbt为rb-igbt，rb-igbt包括两个反向并联的子igbt，所述待检测的igbt集电极、igbt发射极和igbt驱动极为同一个子igbt的不同连接端。
6.如权利要求1至4中任一项所述的igbt过流检测电路，其特征在于，所述开关器件为pnp型三极管。
7.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括如权利要求1至6中任一项所述的igbt过流检测电路。
8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至6中任一项所述的igbt过流检测电路。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求7所述的芯片。
技术总结