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智能功率芯片(Smart Power ICs, SPIC),具有体积小、功耗低、可靠性高等优点,在高可靠性电力电子领域(如电机驱动、汽车电子)得到广泛应用。由于功率器件IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)被集成在芯片内部,IGBT短路引起的高压大电流所导致的器件性能退化和失效,会对智能功率芯片的可靠性产生负面影响。因此,对智能功率驱动芯片中IGBT的短路保护设计具有重要意义。本文在对SPIC发生短路故障的类型以及短路故障导致SPIC失效机理的深入研究基础上,详细分析了传统的IGBT短路保护技术的不足。研究发现,传统的保护技术由于对IGBT短路检测和处理响应时间长的缺点,会使得IGBT长时间受高压大电流的影响,导致IGBT器件失效。本文提出了一种基于栅极瞬态行为检测的短路保护电路,通过分别检测IGBT导通过程的密勒平台和栅极过冲来分别判断IGBT发生硬短路(Hard Switching Fault, HSF)和软短路(Fault Under Load, FUL),能快速、可靠地对IGBT短路故障进行检测处理,进而提高了智能功率芯片的可靠性。本文提出的栅极瞬态行为检测的短路保护电路基于600V 0.5μm SOI-BCI工艺进行流片。测试结果表明HSF短路检测的时间为150ns@1A, FUL短路检测的时间为130ns@1A,短路处理电路的关断时间为360ns@3.5A,短路时的软关端di/dt<95A/μs,整体短路检测处理响应时间低于550ns。本文提出的短路保护方案,达到了预期指标要求。