CN116318090A - 一种逻辑保护电路及其控制方法、功率模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种逻辑保护电路及其控制方法、功率模块，包括：边沿触发器以及逻辑变换模块；所述边沿触发器的输入端接入故障信号，所述边沿触发器的时钟信号端接入输入信号，所述边沿触发器的置位端接入所述故障信号；所述逻辑变换模块的一个输入端接入所述输入信号，所述逻辑变换模块的另一个输入端与所述边沿触发器的输出端连接；本发明通过所述边沿触发器对所述输入信号与所述故障信号的位置关系进行限定，并通过所述逻辑变换电路，使在所述输入信号为高电平，所述第一信号为低电平时进行输出，从而实现在故障结束后所述逻辑变换电路的输出信号不会及时跟随当前输入周期的变化而变化，进而降低对外部器件的干扰。

Description

一种逻辑保护电路及其控制方法、功率模块

技术领域

本发明涉及芯片技术领域，尤其涉及的是一种逻辑保护电路及其控制方法、功率模块。

背景技术

智能功率模块（IPM，Atelligent Power Module）是一种先进的功率开关器件，具有高功率密度、低饱和电压和耐高压的优点，以及高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点，在电力电子领域得到了越来越广泛的应用。

但是在智能功率模块（IPM，Atelligent Power Module）触发故障保护时以及触发故障保护后，智能功率模块（IPM，Atelligent Power Module）的输出信号还是跟随当前输入信号周期的变化而变化，对外部器件存在干扰。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种逻辑保护电路及其控制方法、功率模块，以解决现有技术中在功率模块触发故障保护时以及触发故障保护后，功率触发模块的输出信号还是跟随当前输入信号周期的变化而变化，对外部器件存在干扰的问题。

本发明的技术方案如下：

一种逻辑保护电路，包括：边沿触发器以及逻辑变换模块；

所述边沿触发器的输入端接入故障信号，所述边沿触发器的时钟信号端接入输入信号，所述边沿触发器的置位端接入所述故障信号；所述边沿触发器用于根据所述输入信号的边沿信号对所述故障信号进行跟随以输出第一信号，其中，所述故障信号对所述第一信号进行置位；

所述逻辑变换模块的一个输入端接入所述输入信号，所述逻辑变换模块的另一个输入端与所述边沿触发器的输出端连接；所述逻辑变换模块用于在所述输入信号为高电平，所述第一信号为低电平时进行输出。

本发明的进一步设置，所述边沿触发器为D触发器。

本发明的进一步设置，所述逻辑变换模块包括：反相器以及或非门；

所述反相器的输入端接入输入信号；

所述或非门的第一输入端连接所述D触发器的输出端，所述或非门的第二输入端连接所述反相器的输出端。

本发明的进一步设置，所述或非门的第三输入端接入故障信号。

本发明的进一步设置，还包括或门；

所述或门的一个输入端接入欠压信号，所述或门的另一个输入端接入故障信号；

所述D触发器的输入端接入所述故障信号，所述D触发器的时钟信号端接入输入信号，所述D触发器的输出端与所述逻辑变换模块连接。

本发明还提供一种功率模块，包括如上所述的逻辑保护电路，还包括检测模块、控制模块以及驱动模块；

所述检测模块与所述控制模块连接，用于检测故障信息，并将所述故障信息传输至所述控制模块；

所述控制模块与所述逻辑保护电路连接，用于根据所述故障信息输出所述故障信号至所述逻辑保护电路；

所述逻辑保护电路接入输入信号并分别与所述控制模块以及所述驱动模块连接，用于根据所述故障信号以及所述输入信号输出输出信号至所述驱动模块；

所述驱动模块用于根据所述输出信号驱动外部器件进行运作。

本发明还提供一种应用于如上所述逻辑保护电路的逻辑保护控制方法，所述方法包括：

控制边沿触发器根据输入信号的边沿信号对故障信号进行跟随以输出第一信号，其中，所述故障信号对所述第一信号进行置位；

控制逻辑变换模块在所述输入信号为高电平，所述第一信号为低电平时进行输出。

本发明的进一步设置，所述边沿信号为上升沿信号。

本发明的进一步设置，所述控制边沿触发器根据输入信号的边沿信号对故障信号进行跟随以输出第一信号，其中，所述故障信号对所述第一信号进行置位的步骤包括：

控制边沿触发器根据输入信号的边沿信号对故障信号进行跟随以输出第一信号，其中，在所述故障信号输出至边沿触发器时，或者在欠压信号输出至边沿触发器时，对所述第一信号进行置位。

本发明的进一步设置，所述欠压信号为系统发生欠压保护时发生的信号。

本发明所提供的一种逻辑保护电路及其控制方法、功率模块，包括：边沿触发器以及逻辑变换模块；所述边沿触发器的输入端接入故障信号，所述边沿触发器的时钟信号端接入输入信号，所述边沿触发器的置位端接入所述故障信号；所述边沿触发器用于根据所述输入信号的边沿信号对所述故障信号进行跟随以输出第一信号，其中，所述故障信号对所述第一信号进行置位；所述逻辑变换模块的一个输入端接入所述输入信号，所述逻辑变换模块的另一个输入端与所述边沿触发器的输出端连接；所述逻辑变换模块用于在所述输入信号为高电平，所述第一信号为低电平时进行输出。本发明通过所述边沿触发器对所述输入信号与所述故障信号的位置关系进行限定，并通过所述逻辑变换电路，使在所述输入信号为高电平，所述第一信号为低电平时进行输出，从而实现在故障保护状态结束后，所述逻辑变换模块的输出信号不再跟随当前周期的所述输入信号的状态发生改变，而是等待下一个所述输入信号周期的边沿出现之后才能发生改变，有利于在故障结束后所述输出信号不会及时跟随当前输入周期的变化而变化，降低对外部器件的干扰。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，对于本领域普通人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明中逻辑保护电路的电路结构图。

图2是本发明中逻辑保护电路实施例一的电路图。

图3是本发明中逻辑保护电路实施例一的时序图。

图4是本发明中逻辑保护电路实施例二的电路图。

图5是本发明中逻辑保护电路实施例三的电路图。

图6是本发明中逻辑保护电路实施例三的时序图。

图7是本发明中功率模块的电路结构图。

图8是本发明中逻辑电路控制方法的流程图。

图9是本发明中逻辑电路控制方法中对第一信号进行置位的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种逻辑保护电路及其控制方法、功率模块，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。 应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请同时参阅图1至图6，本发明提供了一种逻辑保护电路的较佳实施例。

如图1所示，所述边沿触发器100的输入端X接入故障信号B，所述边沿触发器100的时钟信号端CLK接入输入信号A，所述边沿触发器100的置位端SET接入所述故障信号B；所述边沿触发器100用于根据所述输入信号A的边沿信号对所述故障信号B进行跟随以输出第一信号Y1，其中，所述故障信号B对所述第一信号Y1进行置位；所述逻辑变换模块200的一个输入端接入所述输入信号A，所述逻辑变换模块200的另一个输入端与所述边沿触发器100的输出端连接；所述逻辑变换模块200用于在所述输入信号A为高电平，所述第一信号Y1为低电平时进行输出；在所述输入信号A以及所述第一信号Y1为其他情况是则不进行输出。即在所述输入信号A以及所述第一信号Y1皆为高电平或者皆为低电平的情况下，以及在所述输入信号A为低电平，所述第一信号Y1为高电平的情况下，所述逻辑变换模块200不进行输出。

具体地，所述故障信号B为系统发生故障时产生的保护信号，所述边沿信号为上升沿信号。正常情况下，即当系统没有产生所述故障信号B时，可以理解为所述故障信号B为低电平时，由于所述边沿触发器100的输出端输出的第一信号Y1根据所述输入信号A的边沿信号对所述故障信号B进行跟随，因此，当所述输入信号A的边沿信号到来时（可以理解为高电平到来时），所述第一信号Y1跟随所述故障信号B进行变换，即输出低电平至所述逻辑变换模块200，而由于所述逻辑变换模块200在所述输入信号A为高电平，所述第一信号Y1为低电平时进行输出，也就是说，此时所述逻辑变换模块200会进行输出。即在正常情况下，所述逻辑变换模块200输出的输出信号C会跟随所述输入信号A进行变化。

在系统发生故障产生保护信号时，可以理解为所述故障信号B为高电平时，由于所述边沿触发器100的输出端输出的第一信号Y1根据所述输入信号A的边沿信号对所述故障信号B进行跟随，因此，在所述边沿触发器100在所述输入信号A的边沿信号到来时，所述第一信号Y1跟随所述故障信号B进行变换，即输出高电平至所述逻辑变换模块200，而由于在所述输入信号A以及所述第一信号Y1皆为高电平或者皆为低电平的情况下，以及在所述输入信号A为低电平，所述第一信号Y1为高电平的情况下，所述逻辑变换模块200不进行输出。因此，所述逻辑变换模块200将不再进行输出，即所述逻辑变换模块200的输出不再跟随所述输入信号A的状态而改变，而是要等待下一周期的所述输入信号A边沿出现之后才进行改变。并且通过所述边沿触发器100的置位端SET接入所述故障信号B，以避免在所述输入信号周期内出现所述故障信号B时以及在所述输入信号A周期内所述故障信号B为完全截止时，所述逻辑变换模块无法关闭输出，对外部器件造成干扰。

在一种实施例中，图2为实施例一的电路图，如图2所示，所述边沿触发器100为D触发器。所述D触发器的输入端D接入所述故障信号B，所述D触发器的时钟信号端CLK接入所述输入信号A，所述D触发器的置位端SET接入所述故障信号B；所述D触发器用于根据所述输入信号A的边沿信号对所述故障信号B进行跟随以输出第一信号Y1，其中，所述故障信号B对所述第一信号Y1进行置位；所述逻辑变换模块200包括：反相器201以及或非门202；所述反相器201的输入端接入输入信号A；所述或非门202的第一输入端连接所述D触发器的输出端，所述或非门202的第二输入端连接所述反相器201的输出端。

具体地，如图3所示，图3为实施例一的时序图，在t1至t2这段时间，为正常输入输出模式。在所述输入信号A的上升沿到来时（t1），所述故障信号B为低电平。所述第一信号Y1跟随所述故障信号B进行变化而变化，即所述D触发器的输出端输出低电平至所述或非门202，所述或非门202的输出信号C跟随所述输入信号A进行变化而变化。即实现在正常情况下，所述或非门202的输出信号C跟随所述输入信号A进行变化。

当在t3时刻，即为所述故障信号B产生在所述输入信号A之前的情况，由于所述D触发器的置位端SET接入所述故障信号B，因此，在所述故障信号B产生时，所述第一信号Y1则转变为高电平，并且在所述输入信号A的上升沿出现时，由于所述故障信号B仍为高电平，因此，所述第一信号Y1需等到下一个周期的所述输入信号A的上升沿时，即t4时刻才发生改变为低电平，在t3至t4这段时间，所述或非门202的输出信号C不再跟随所述输入信号A进行变化。

在t5至t6这个时间段，为系统发生故障，且所述故障信号B产生在所述输入信号A的周期之内，在所述故障信号B产生时，由于所述D触发器的置位端SET接入所述故障信号B，因此，所述第一信号Y1会进行置位，即转换为高电平，并且在t6时刻系统故障结束时，所述输出信号C不会跟随所述输入信号A的变化而变化，需等到下一个周期输入信号A的上升沿出现时才发生改变。从而实现在系统保护状态结束后，并且所述输入信号A仍在所述故障信号B前的周期，所述输出信号C不会产生任何开关动作，以降低对外部器件产生及时的信号干扰。

在实施例二中，所述或非门202的第三输入端接入故障信号B。

具体地，如图4所示，由于所述故障信号B需要经过所述D触发器才能停止关闭输出信号C，因此，通过将所述或非门202的第三输入端接入故障信号B，从而实现在出现所述故障信号B时，以及时关闭输出所述输入信号A。

在实施例三中，如图5所示，所述逻辑保护电路还包括或门300；所述或门300的一个输入端接入欠压信号E，所述或门300的另一个输入端接入故障信号B；所述D触发器的输入端接入所述故障信号B，所述D触发器的时钟信号端CLK接入输入信号A，所述D触发器的输出端与所述逻辑变换模块连接。其中，所述欠压信号E为系统发生欠压保护时发生的信号。

具体地，如图6所示，在t1至t2这段时间，为正常输入输出模式，所述或非门202的输出信号C跟随所述输入信号A进行变化。当在t3时刻，系统欠压发生，所述欠压信号E为高电平，所述与非门的输出端停止输出，且在t4时刻所述欠压信号E变为低电平时，尽管所述输入信号A仍为高电平，但由于所述D触发器输出的所述第一信号Y1保持高电平，因此，所述或非门202输出端的所述输出信号C不再跟随所述输入信号A进行变化。在t5时刻，尽管所述输入信号A上升沿出现，但由于所述故障信号B仍为高电平，此时可认为还是故障发生的状态。因此，所述输出信号C等到下一个周期的输入信号A的上升沿来t6时刻才发生改变为高电平。在t7至t8这端时间，系统发生故障，所述故障信号B为高电平，当t8时刻系统故障结束，所述输出信号C不再跟随输入信号A变化而变化，需等到下一个周期输入信号A的上升沿出现时才发生改变。以实现在系统发生故障以及欠压任一事故时，所述输出信号C不再跟随当前的周期的所述输入信号A的状态变化而变化，从而降低系统外部器件在系统事故恢复后受到输入信号A的干扰。

本发明还提供一种功率模块，如图7所示，包括如上所述的逻辑保护电路10，还包括检测模块20、控制模块30以及驱动模块40；所述检测模块20与所述控制模块30连接，用于检测故障信息，并将所述故障信息传输至所述控制模块30；所述控制模块30与所述逻辑保护电路10连接，用于根据所述故障信息输出所述故障信号至所述逻辑保护电路10；所述逻辑保护电路10分别接入输入信号并分别与所述控制模块30以及所述驱动模块40连接，用于根据所述故障信号以及所述输入信号输出输出信号至所述驱动模块；所述驱动模块40用于根据所述输出信号驱动外部器件进行运作。具体如一种逻辑保护电路的实施例所述，在此不再赘述。

本发明还提供一种应用于所述逻辑保护电路的控制方法，如图8所示，包括：

S100、控制边沿触发器根据输入信号的边沿信号对故障信号进行跟随以输出第一信号，其中，所述故障信号对所述第一信号进行置位；其中，所述边沿信号为上升沿信号。具体如一种逻辑保护电路的实施例所述，在此不再赘述。

在一种实施例中，如图9所示，所述控制边沿触发器根据输入信号的边沿信号对故障信号进行跟随以输出第一信号，其中，所述故障信号对所述第一信号进行置位的步骤S100包括：

S110、控制边沿触发器根据输入信号的边沿信号对故障信号进行跟随以输出第一信号，其中，在所述故障信号输出至边沿触发器时，或者在欠压信号输出至边沿触发器时，对所述第一信号进行置位；其中，所述欠压信号为系统发生欠压保护时发生的信号。

S200、控制逻辑变换模块在所述输入信号为高电平，所述第一信号为低电平时进行输出。具体如一种逻辑保护电路的实施例所述，在此不再赘述。

综上所述，本发明所提供的一种逻辑保护电路及其控制方法、功率模块，包括：边沿触发器以及逻辑变换模块；所述边沿触发器的输入端接入故障信号，所述边沿触发器的时钟信号端接入输入信号，所述边沿触发器的置位端接入所述故障信号；所述边沿触发器用于根据所述输入信号的边沿信号对所述故障信号进行跟随以输出第一信号，其中，所述故障信号对所述第一信号进行置位；所述逻辑变换模块的一个输入端接入所述输入信号，所述逻辑变换模块的另一个输入端与所述边沿触发器的输出端连接；所述逻辑变换模块用于在所述输入信号为高电平，所述第一信号为低电平时进行输出。本发明通过所述边沿触发器对所述输入信号与所述故障信号的位置关系进行限定，并通过所述逻辑变换电路，使在所述输入信号为高电平，所述第一信号为低电平时进行输出，从而实现在故障保护状态结束后，所述逻辑变换模块的输出信号不再跟随当前周期的所述输入信号的状态发生改变，而是等待下一个所述输入信号周期的边沿出现之后才能发生改变，有利于在故障结束后所述输出信号不会及时跟随当前输入周期的变化而变化，降低对外部器件的干扰。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种逻辑保护电路，其特征在于，包括：边沿触发器以及逻辑变换模块；

所述边沿触发器的输入端接入故障信号，所述边沿触发器的时钟信号端接入输入信号，所述边沿触发器的置位端接入所述故障信号；所述边沿触发器用于根据所述输入信号的边沿信号对所述故障信号进行跟随以输出第一信号，其中，所述故障信号对所述第一信号进行置位；

所述逻辑变换模块的一个输入端接入所述输入信号，所述逻辑变换模块的另一个输入端与所述边沿触发器的输出端连接；所述逻辑变换模块用于在所述输入信号为高电平，所述第一信号为低电平时进行输出。

2.根据权利要求1所述的逻辑保护电路，其特征在于，所述边沿触发器为D触发器。

3.根据权利要求2所述的逻辑保护电路，其特征在于，所述逻辑变换模块包括：反相器以及或非门；

所述反相器的输入端接入输入信号；

所述或非门的第一输入端连接所述D触发器的输出端，所述或非门的第二输入端连接所述反相器的输出端。

4.根据权利要求3所述的逻辑保护电路，其特征在于，所述或非门的第三输入端接入故障信号。

5.根据权利要求2所述的逻辑保护电路，其特征在于，还包括或门；

所述或门的一个输入端接入欠压信号，所述或门的另一个输入端接入故障信号；

所述D触发器的输入端接入所述故障信号，所述D触发器的时钟信号端接入输入信号，所述D触发器的输出端与所述逻辑变换模块连接。

6.一种功率模块，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的逻辑保护电路，还包括检测模块、控制模块以及驱动模块；

所述检测模块与所述控制模块连接，用于检测故障信息，并将所述故障信息传输至所述控制模块；

所述控制模块与所述逻辑保护电路连接，用于根据所述故障信息输出所述故障信号至所述逻辑保护电路；

所述逻辑保护电路接入输入信号并分别与所述控制模块以及所述驱动模块连接，用于根据所述故障信号以及所述输入信号输出输出信号至所述驱动模块；

所述驱动模块用于根据所述输出信号驱动外部器件进行运作。

7.一种应用于如权利要求1-5任一项所述逻辑保护电路的逻辑保护控制方法，其特征在于，包括：

控制边沿触发器根据输入信号的边沿信号对故障信号进行跟随以输出第一信号，其中，所述故障信号对所述第一信号进行置位；

控制逻辑变换模块在所述输入信号为高电平，所述第一信号为低电平时进行输出。

8.根据权利要求7所述的逻辑保护控制方法，其特征在于，所述边沿信号为上升沿信号。

9.根据权利要求7所述的逻辑保护控制方法，其特征在于，所述控制边沿触发器根据输入信号的边沿信号对故障信号进行跟随以输出第一信号，其中，所述故障信号对所述第一信号进行置位的步骤包括：

控制边沿触发器根据输入信号的边沿信号对故障信号进行跟随以输出第一信号，其中，在所述故障信号输出至边沿触发器时，或者在欠压信号输出至边沿触发器时，对所述第一信号进行置位。

10.根据权利要求9所述的逻辑保护控制方法，其特征在于，所述欠压信号为系统发生欠压保护时发生的信号。

Images