CN117155078B - 功率模块的控制电路、控制方法及功率模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率模块的控制电路、控制方法及功率模块，电路包括：第一开关模块的第一端与控制模块电连接，第一开关模块的第二端、第二开关模块的第一端与待控制功率模块的第一极电连接，第二开关模块的第二端与待控制功率模块的第二极电连接，第二开关模块的第三端与控制模块电连接；第一开关模块接收到控制模块输出的第一控制信号时，向待控制功率模块的第一极输出导通控制信号；第二开关模块接收到控制模块发送的第二控制信号，且待控制功率模块的第一极的接收到第一开关模块发送的导通控制信号时，使待控制功率模块的第一极与第二极之间的电位差的绝对值大于导通电压，使待控制功率模块导通。本发明可以避免功率模块误导通。

Description

功率模块的控制电路、控制方法及功率模块

技术领域

本发明涉及控制电路技术领域，尤其涉及一种功率模块的控制电路、控制方法及功率模块。

背景技术

功率模块在电力电子领域的应用十分广泛，例如IGBT功率模块因其具备耐高压、低饱和压降等优点而被广泛使用。但功率模块通常处于电磁环境复杂的工作环境下，来自驱动板的驱动信号在传输到功率模块过程中，可能会受到电磁干扰，造成功率模块误导通，进而造成电路故障或器件损坏。

发明内容

本发明提供了一种功率模块的控制电路、控制方法及功率模块，可以避免功率模块的误导通。

根据本发明的一方面，提供了一种功率模块的控制电路，包括：

控制模块、第一开关模块和第二开关模块；

所述第一开关模块的第一端与所述控制模块的第一输出端电连接，所述第一开关模块的第二端与待控制功率模块的第一极电连接；

所述第二开关模块的第一端与所述待控制功率模块的第一极电连接，所述第二开关模块的第二端与待控制功率模块的第二极电连接，所述第二开关模块的第三端与所述控制模块的第二输出端电连接；

所述第一开关模块用于在接收到所述控制模块输出的第一控制信号时，向所述待控制功率模块的第一极输出导通控制信号；

所述第二开关模块用于接收到控制模块发送的第二控制信号，且所述待控制功率模块的第一极的接收到所述第一开关模块发送的导通控制信号时，使所述待控制功率模块的第一极与第二极之间的电位差的绝对值大于导通电压，使所述待控制功率模块导通。

可选的，所述第二开关模块包括第一导通控制单元、第二导通控制单元和第一限流单元；

所述第一导通控制单元的第三端与所述控制模块的第二输出端电连接，所述第一导通控制单元的第一端、所述第一限流单元第二端以及所述第二导通控制单元的第三端电连接，所述第一导通控制单元的第二端、所述第二导通控制单元的第二端以及所述待控制功率模块的第二极电连接；

所述第一限流单元的第一端、所述第二导通控制单元的第一端以及所述待控制功率模块的第一极电连接；

所述第二导通控制单元用于在所述第一导通控制单元关闭时，且待控制功率模块的第一极接收到导通控制信号时导通，使所述待控制功率模块的第一极和第二极之间的电位差的绝对值小于或等于第一设定值，使所述待控制功率模块保持关断状态；或者，第二导通控制单元用于在第一导通控制单元关闭时处于关断状态，使所述待控制功率模块的第一极和第二极之间断开，使所述待控制功率模块保持关断状态；

所述第一导通控制单元用于在接收到所述控制模块发送的第二控制信号时导通，且控制所述第二导通控制单元维持关闭状态。

可选的，所述第一导通控制单元还用于接收到控制模块发送的第三控制信号时，维持关闭状态。

可选的，所述功率模块的控制电路还包括：

第一关断模块；

所述第一关断模块的第一端与所述控制模块的第三输出端电连接，所述第一关断模块的第二端与所述第一开关模块的第三端电连接；

所述第一关断模块用于在接收到所述控制模块输出的第四控制信号时，向所述第一开关模块发送第一停止信号；

所述第一开关模块还用于在接收到所述第一停止信号时，停止输出所述导通控制信号。

可选的，所述功率模块的控制电路还包括：

第二关断模块；

所述第二关断模块的第一端与所述控制模块的第四输出端电连接，所述第二关断模块的第二端与所述控制模块的第五输出端电连接，所述第二关断模块的第三端与所述待控制功率模块的第一极电连接；

所述第二关断模块用于在第一端接收到所述控制模块发送的第五控制信号时，向所述待控制功率模块的第一极输出关断控制信号，在第二端接收到所述控制模块发送的第六控制信号时，停止向所述待控制功率模块的第一极输出关断控制信号。

可选的，所述第二关断模块包括第一关断单元、第二关断单元和第三关断单元；

所述第一关断单元的第一端与所述控制模块的第四输出端电连接，所述第一关断单元的第二端、所述第二关断单元的第二端和所述第三关断单元的第一端电连接，所述第三关断单元的第二端与所述待控制功率模块的第一极电连接；

所述第二关断单元的第一端与所述控制模块的第五输出端电连接；

所述第一关断单元用于在接收到所述控制模块发送的第五控制信号时，向所述第三关断单元发送打开控制信号，在接收到所述控制模块发送的第七控制信号时，停止向所述第三关断单元发送所述打开控制信号；

所述第三关断单元用于在接收到所述打开控制信号时，向所述待控制功率模块的第一极输出关断控制信号；

所述第二关断单元用于在接收到所述控制模块发送的第六控制信号时，向所述第三关断单元输出第二停止信号；

所述第三关断单元用于在接收到所述第二停止信号时，停止输出所述关断控制信号。

可选的，所述第一开关模块包括第一三极管、第一晶体管、第一电阻和第二电阻；

所述第一三极管的第三极与所述控制模块的第一输出端以及所述第二电阻的第一端电连接，所述第一三极管的第一极、所述第一晶体管的第三极以及所述第一电阻的第二端电连接，所述第一三极管的第二极与所述第二电阻的第二端均接地；

所述第一晶体管的第一极与所述第一电阻的第一端均接第一电位，所述第一晶体管的第二极与所述待控制功率模块的第一极电连接。

可选的，所述第一导通控制单元包括第二晶体管和第三电阻；所述第二导通控制单元包括第三晶体管、第一稳压单元和第一二极管；

所述第二晶体管的第三极和所述第三电阻的第一端均与所述控制模块的第二输出端电连接，所述第二晶体管的第一极、所述第一稳压单元的第一端、所述第一限流单元的第二端和所述第三晶体管的第三极电连接，所述第二晶体管的第二极、所述第一稳压单元的第二端、所述第三电阻的第二端以及所述第三晶体管的第二极均接地；

所述第三晶体管的第一极和所述第一二极管的第二端电连接；

所述第一限流单元的第一端、所述第一二极管的第一端均与所述待控制功率模块的第一极电连接。

可选的，所述功率模块的控制电路还包括：

续流滤波模块和第二稳压单元；

所述续流滤波模块的第一端、所述待控制功率模块的第一极和所述第二稳压单元的第一端电连接，所述续流滤波模块的第二端与所述第一限流单元的第一端电连接；所述第二稳压单元的第二端与所述待控制功率模块的第二极电连接；

所述续流滤波模块用于对所述待控制功率模块的第一极的信号进行滤波，并在所述待控制功率模块关断时续流。

可选的，所述第一关断模块包括第二三极管、第三稳压单元和第三电阻；

所述第三稳压单元的第一端与所述控制模块的第三输出端电连接；所述第二三极管的第三极分别与所述第三稳压单元的第二端以及所述第三电阻的第一端电连接，所述第二三极管的第一极与所述第三电阻的第二端均接第一电位，所述第二三极管的第二极与所述第一开关模块的第三端电连接。

可选的，所述第一关断单元包括第三三极管和第五电阻；所述第二关断单元包括第四三极管、第四稳压单元和第七电阻；所述第三关断单元包括第四晶体管和第六电阻；

所述第三三极管的第三极、所述控制模块的第四输出端以及所述第五电阻的第一端电连接，所述第三三极管的第一极接地，所述第三三极管的第二极、所述第四三极管的第一极、所述第四晶体管的第三极以及所述第六电阻的第一端电连接；

所述第四晶体管的第一极与所述待控制功率模块的第一极电连接，所述第四晶体管的第二极、所述第五电阻的第二端以及所述第六电阻的第二端均接第二电平；

所述第四稳压单元的第一端与所述控制模块的第五输出端电连接，所述第四稳压单元的第二端、所述第七电阻的第一端和所述第四三极管的第三极电连接，所述第七电阻的第二端和所述第四三极管的第二极均接第二电平。

可选的，所述功率模块的控制电路还包括：

第一滤波模块和第二滤波模块；

所述第一滤波模块的第一端接第一电平，所述第一滤波模块的第二端与所述待控制功率模块的第一极连接；

所述第二滤波模块的第一端接第二电平，所述第二滤波模块的第二端与所述待控制功率模块的第一极连接；其中，所述第一电平和所述第二电平中一个为正一个为负。

可选的，所述功率模块的控制电路还包括：

第二限流单元和第三限流单元；所述第二限流单元的第一端与所述第一开关模块的第二端电连接，所述第二限流单元的第二端与所述待控制功率模块的第一极电连接；

所述第三限流单元的第一端与所述第二关断模块的第三端电连接，所述第三限流单元的第二端与所述待控制功率模块的第一极电连接。

可选的，所述待控制功率模块包括IGBT功率模块、GaN功率模块或SiC功率模块中的至少一种。

根据本发明的另一方面，提供了一种功率模块，包括本发明任意实施例所述的功率模块的控制电路。

根据本发明的另一方面，提供了一种功率模块的控制方法，应用于本发明任意实施例所述的功率模块的控制电路，所述功率模块的控制方法包括：

控制模块向所述第一开关模块输出的第一控制信号，使所述第一开关模块向所述待控制功率模块的第一极输出导通控制信号；

控制模块向所述第二开关模块发送第二控制信号，使所述第二开关模块控制所述待控制功率模块的第一极与第二极之间的电位差的绝对值大于导通电压，使所述待控制功率模块导通。

本发明实施例提供的功率模块的控制电路包括控制模块、第一开关模块和第二开关模块；第一开关模块用于在接收到控制模块输出的第一控制信号时，向待控制功率模块的第一极输出导通控制信号；第二开关模块用于接收到控制模块发送的第二控制信号，且待控制功率模块的第一极的接收到第一开关模块发送的导通控制信号时，使待控制功率模块的第一极与第二极之间的电位差的绝对值大于导通电压，使待控制功率模块导通。本发明实施例中第一开关模块和第二开关模块同时接收到控制模块发送的控制信号时，待控制功率模块的第一极与第二极之间的电位差的绝对值才会大于导通电压，待控制功率模块才会导通，仅待控制功率模块的第一极达到导通需要的电位，或者仅第二开关模块接收到第二控制信号，待控制功率模块的第一极与第二极之间的电位差的绝对值均不会达到导通电压，可以避免由于电磁干扰等影响造成待控制功率模块的误导通。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种功率模块的控制电路的示意图；

图2是本发明实施例提供的又一种功率模块的控制电路的示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种功率模块的控制电路的示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种功率模块的控制电路的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种功率模块的控制电路的具体电路图；

图6是本发明实施例提供的一种功率模块的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种功率模块的控制电路，图1是本发明实施例提供的一种功率模块的控制电路的示意图，参考图1，功率模块的控制电路100包括：

控制模块10、第一开关模块20和第二开关模块30；

第一开关模块20的第一端与控制模块10的第一输出端电连接，第一开关模块20的第二端与待控制功率模块200的第一极电连接；

第二开关模块30的第一端与待控制功率模块200的第一极电连接，第二开关模块30的第二端与待控制功率模块200的第二极电连接，第二开关模块30的第三端与控制模块10的第二输出端电连接；

第一开关模块20用于在接收到控制模块10输出的第一控制信号时，向待控制功率模块200的第一极输出导通控制信号；

第二开关模块30用于接收到控制模块10发送的第二控制信号，且待控制功率模块200的第一极的接收到第一开关模块20发送的导通控制信号时，使待控制功率模块200的第一极与第二极之间的电位差的绝对值大于导通电压，使待控制功率模块200导通。

其中，待控制功率模块200可以为IGBT功率模块、GaN功率模块或SiC功率模块等功率模块，本实施例对功率模块的具体类型并不做具体限定。待控制功率模块200可以包括第一极、第二极和第三极，第一极可以为门极，第二极可以为发射极，第三极可以为集电极。待控制功率模块200的导通条件为待控制功率模块200的第一极和第二极之间的电位差的绝对值大于导通电压，即待控制功率模块200的第一极和第二极之间的电位差大于导通电压，或者，待控制功率模块200的第二极和第一极之间的电位差大于导通电压。示例性的，待控制功率模块200的IGBT功率模块时，IGBT功率模块的导通条件为第一极和第二极之间的电位差大于导通电压。

控制模块10可以为FPGA等具有控制功能的模块，控制模块10可以根据待控制功率模块200的控制需要向第一开关模块20和第二开关模块30发送控制信号。例如，在需要待控制功率模块200导通时，向第一开关模块20发送第一控制信号并向第二开关模块30发送第二控制信号，在需要待控制功率模块200关闭时，停止发送第一控制信号和第二控制信号。

第一开关模块20接收到控制模块10输出的第一控制信号时，向待控制功率模块200的第一极输出导通控制信号。当待控制功率模块200的导通条件为第一极与第二极的电位差大于导通电压时，导通控制信号可以为高电压信号，示例性的，可以为15V的电压信号；当待控制功率模块200的导通条件为第二极的电位与第一极的电位差大于导通电压时，导通控制信号可以为低电压信号。待控制功率模块200的第一极接收到导通信号时，第一极的电位达到导通需要的电位。

第二开关模块30用于控制待控制功率模块200的第一极和第二极之间的电位差，第二开关模块30只有在接收到第二控制信号，且待控制功率模块200的第一极达到了导通需要的电位（接收到导通控制信号时），才使待控制功率模块200的第一极与第二极之间的电位差的绝对值大于导通电压，使待控制功率模块200导通。第二开关模块30未接收到第二控制信号时可以控制第一极和第二极之间无法形成导通通路，或者使第一极和第二极之间的压差的绝对值小于导通电压，从而使第一极和第二极之间的压差无法达到导通电压，从而使待控制功率模块200保持关断状态。

本发明实施例提供的功率模块的控制电路100包括控制模块10、第一开关模块20和第二开关模块30；第一开关模块20用于在接收到控制模块10输出的第一控制信号时，向待控制功率模块200的第一极输出导通控制信号；第二开关模块30用于接收到控制模块10发送的第二控制信号，且待控制功率模块200的第一极的接收到第一开关模块20发送的导通控制信号时，使待控制功率模块200的第一极与第二极之间的电位差的绝对值大于导通电压，使待控制功率模块200导通。本发明实施例中第一开关模块20和第二开关模块30同时接收到控制模块10发送的控制信号时，待控制功率模块200的第一极与第二极之间的电位差的绝对值才会大于导通电压，待控制功率模块200才会导通，仅待控制功率模块200的第一极达到导通需要的电位，或者仅第二开关模块30接收到第二控制信号，待控制功率模块200的第一极与第二极之间的电位差的绝对值均不会达到导通电压，可以避免由于电磁干扰等影响造成待控制功率模块200的误导通。

图2是本发明实施例提供的又一种功率模块的控制电路的示意图，参考图2，可选的，第二开关模块30包括第一导通控制单元31、第二导通控制单元32和第一限流单元33；

第一导通控制单元31的第三端与控制模块10的第二输出端电连接，第一导通控制单元31的第一端、第一限流单元33第二端以及第二导通控制单元32的第三端电连接，第一导通控制单元31的第二端、第二导通控制单元32的第二端以及待控制功率模块200的第二极电连接；

第一限流单元33的第一端、第二导通控制单元32的第一端以及待控制功率模块200的第一极电连接；

第二导通控制单元32用于在第一导通控制单元31关闭时，且待控制功率模块200的第一极接收到导通控制信号时导通，使待控制功率模块200的第一极和第二极之间的电位差的绝对值小于或等于第一设定值，使待控制功率模块200保持关断状态；或者，第二导通控制单元32用于在第一导通控制单元31关闭时处于关断状态，使待控制功率模块200的第一极和第二极之间断开，使待控制功率模块200保持关断状态；

第一导通控制单元31用于在接收到控制模块10发送的第二控制信号时导通，且控制第二导通控制单元32维持关闭状态。

其中，第一设定值小于待控制功率模块的导通电压，示例性的可以为0或接近0的值。第一导通控制单元31导通是指第一导通控制单元31的第一端和第二端导通，第一导通控制单元31关闭是指第一导通控制单元31的第一端和第二端不导通，第一导通控制单元31不输出信号。第二导通控制单元32导通是指第二导通控制单元32的第一端和第二端导通，第二导通控制单元32关闭是指第二导通控制单元32的第一端和第二端不导通，第二导通控制单元32不输出信号。

当第一导通控制单元31关闭时：若待控制功率模块200的第一极的电位达到导通需要的电位，则第二导通控制单元32的第一端和第二端导通，待控制功率模块200的第一极和第二极之间导通，且电位差小于导通电压，例如第一极和第二极之间接近等电位，使待控制功率模块200关断。若待控制功率模块200的第一极的电位未达到导通电位，则第二导通控制单元32的第一端和第二端不导通，即第二导通控制单元32关闭，待控制功率模块200的第一极和第二极之间无法形成压差，使待控制功率模块200关断。

当第一导通控制单元31接收到控制模块10发送的第二控制信号时，第一导通控制单元31导通，且控制第二导通控制单元32维持关闭状态，待控制功率模块200的第一极接收到导通控制信号时，第一极与第二极之间通过第一限流单元33和第一导通控制单元31导通，第一限流单元33和第一导通控制单元31使第一极和第二极之间的电位差的绝对值大于导通电压，使待控制功率模块200导通。

本实施例提供的第二开关模块30通过第一导通控制单元31、第二导通控制单元32和第一限流单元33的相互配合，实现仅在第一导通控制单元31接收到控制模块10发的第二控制信号，且待控制功率模块200的第一极的电位达到导通需要的电位时，才会使待控制功率模块200的第一极和第二极之间的电位差的绝对值大于导通电压，使待控制功率模块200导通，避免了待控制功率模块200的误导通。

可选的，第一导通控制单元31还用于接收到控制模块10发送的第三控制信号时，维持关闭状态。

具体的，通过向第一导通控制单元31发送第三控制信号，使第一导通控制单元31维持关闭状态，可以使待控制功率模块200锁定在关断状态，进一步避免待控制功率模块200误导通。

图3是本发明实施例提供的又一种功率模块的控制电路的示意图，参考图3，可选的，功率模块的控制电路100还包括：

第一关断模块40；

第一关断模块40的第一端与控制模块10的第三输出端电连接，第一关断模块40的第二端与第一开关模块20的第三端电连接；

第一关断模块40用于在接收到控制模块10输出的第四控制信号时，向第一开关模块20发送第一停止信号；

第一开关模块20还用于在接收到第一停止信号时，停止输出导通控制信号。

具体的，当需要关断待控制功率模块200时，控制模块10可以停止向第一开关模块20发送第一控制信号，停止向第二开关模块30发送第二控制信号，同时向第一关断模块40发送第四控制信号，第一关断模块40接收到第四控制信号后，控制第一开关模块20关断，停止向待控制功率模块200发送导通控制信号。通过设置第一关断模块40，提高了待控制功率模块200的关断速度。

此外，当需要关断待控制功率模块200时，也可以向第一开关模块20发送第一关断信号，使第一开关模块20停止输出导通控制信号，也可以向第一导通控制单元31发送第二关断信号，使第一导通控制单元31关闭，使待控制功率模块200保持关断状态。

可选的，功率模块的控制电路100还包括：

第二关断模块50；

第二关断模块50的第一端与控制模块10的第四输出端电连接，第二关断模块50的第二端与控制模块10的第五输出端电连接，第二关断模块50的第三端与待控制功率模块200的第一极电连接；

第二关断模块50用于在第一端接收到控制模块10发送的第五控制信号时，向待控制功率模块200的第一极输出关断控制信号，在第二端接收到控制模块10发送的第六控制信号时，停止向待控制功率模块200的第一极输出关断控制信号。

其中，关断控制信号用于控制待控制功率模块200关断，当导通控制信号为高电压信号时，关断控制信号可以为低电压信号，当导通控制信号为低电压信号时，关断控制信号可以为高电压信号。示例性的，导通控制信号为15V时，关断控制信号可以为-15V。

具体的，当需要关断待控制功率模块200时，控制模块10可以停止向第一开关模块20发送第一控制信号，停止向第二开关模块30发送第二控制信号，同时向第二关断模块50的第一端发送第五控制信号，使第二关断模块50向待控制功率模块200输出关断控制信号，进一步提高待控制功率模块200的关断速度。

另外，控制模块10可以在输出第五控制信号一段时长后，向第二关断模块50的在第二端发送第六控制信号时，使第二关断模块50停止向待控制功率模块200的第一极输出关断控制信号，从而降低电路功耗。

图4是本发明实施例提供的又一种功率模块的控制电路的示意图，参考图4，可选的，第二关断模块50包括第一关断单元51、第二关断单元52和第三关断单元53；

第一关断单元51的第一端与控制模块10的第四输出端电连接，第一关断单元51的第二端、第二关断单元52的第二端和第三关断单元53的第一端电连接，第三关断单元53的第二端与待控制功率模块200的第一极电连接，第二关断单元52的第一端与控制模块10的第五输出端电连接；

第一关断单元51用于在接收到控制模块10发送的第五控制信号时，向第三关断单元53发送打开控制信号，在接收到控制模块10发送的第七控制信号时，停止向第三关断单元53发送打开控制信号；

第三关断单元53用于在接收到打开控制信号时，向待控制功率模块200的第一极输出关断控制信号；

第二关断单元52用于在接收到控制模块10发送的第六控制信号时，向第三关断单元53输出第二停止信号；

第三关断单元53用于在接收到第二停止信号时，停止输出关断控制信号。

具体的，通过第三关断单元53向待控制功率模块200输出关断控制信号，可以提高待控制功率模块200的关断速度。此外，通过第一关断单元51和第二关断单元52交替控制第三关断单元53，可以降低电路功耗，提高第一关断单元51和第二关断单元52的长期运行承受能力。

图5是本发明实施例提供的一种功率模块的控制电路的具体电路图，参考图5，可选的，第一开关模块20包括第一三极管V4、第一晶体管V2、第一电阻R2和第二电阻R7；

第一三极管V4的第三极与控制模块10的第一输出端ON_RON以及第二电阻R7的第一端电连接，第一三极管V4的第一极、第一晶体管V2的第三极以及第一电阻R2的第二端电连接，第一三极管V4的第二极与第二电阻R7的第二端均接地GND；

第一晶体管V2的第一极与第一电阻R2的第一端均接第一电位VCC1，第一晶体管V2的第二极与待控制功率模块200的第一极GATE电连接。

具体的，第一三极管V4可以为NPN三极管，第一晶体管V2可以为PMOS晶体管，第一电位VCC1可以为高电位，示例性的可以为15V。第一控制信号可以为高电平信号。第一晶体管V2的第一极可以为源极，第二极可以为漏极，第三极可以为门极。需要说明的是，附图的附图标记G、S和D分别代表晶体管的门极、源极和漏极。

当控制模块10的第一输出端ON_RON输出高电平信号（第一控制信号）时，经第二电阻R7后，将第一三极管V4打开，使第一晶体管V2的第三极接地，而第一晶体管V2的第一极接第一电平VCC1（15V），从而驱动第一晶体管V2导通，第一电平VCC1将沿着第一晶体管V2的打开通道输出到待控制功率模块200的第一极GATE，此时待控制功率模块的第一极GATE为高电压，压值接近15V。

此外，当控制模块10的第一输出端ON_RON输出低电平信号时，经第二电阻R7后，第一三极管V4截止，此时第一晶体管V2的第三极接上拉电阻（第一电阻R2）到第一电平VCC1（15V），而第一晶体管V2的第一极接第一电平VCC1（15V），从而使第一晶体管V2截止，待控制功率模块的第一极GATE将无电压。

此外，第一开关模块20还可以包括限流电阻R5。

可选的，第一导通控制单元包括第二晶体管V13和第三电阻R18；第二导通控制单元包括第三晶体管V12、第一稳压单元V14和第一二极管V8；

第二晶体管V13的第三极和第三电阻R18的第一端均与控制模块10的第二输出端GATE_GUARD-N电连接，第二晶体管V13的第一极、第一稳压单元V14的第一端、第一限流单元33的第二端和第三晶体管V12的第三极电连接，第二晶体管V13的第二极、第一稳压单元V14的第二端、第三电阻R18的第二端以及第三晶体管V12的第二极均接地；

第三晶体管V2的第一极和第一二极管V8的第二端电连接；

第一限流单元33的第一端、第一二极管V8的第一端均与待控制功率模块的第一极GATE电连接。

其中，第一限流单元33可以包括第八电阻R17，第一稳压单元V14可以为稳压管。

具体的，待控制功率模块的通断由第一极GATE和第二极EMITTER的电位差决定。第一极GATE和第二极EMITTER的电位差大于导通电压，待控制功率模块导通。示例性的，待控制功率模块为IGBT功率模块时，第一极GATE为门极，第二极EMITTER为发射极，门极和发射极的电位差大于导通电压时，IGBT功率模块导通。

当控制模块10的第二输出端GATE_GUARD-N输出高电平信号（第二控制信号）时，第二晶体管V13导通，导致第三晶体管V12截止，此时待控制功率模块的通断由第一极GATE和第二极EMITTER的电位差决定，当第一极GATE电压是高电平15V（第一极GATE接收到导通控制信号）时，待控制功率模块导通。

当控制模块10的第二输出端GATE_GUARD-N输出低电平信号（第三控制信号）时，第二晶体管V13截止，如果第一极GATE电压是高电平15V时，其电压经第一限流单元33后被第一稳压单元V14稳定在固定电压，使第三晶体管V12导通，此时第一极GATE和第二极EMITTER将导通，使第一极极GATE和第二极EMITTER接近等电位，使待控制控制功率模块关断。如果第一极GATE电压是低电平-15V或0V时，第三晶体管V12都将截止，此时第一极GATE和第二极EMITTER无法形成正向电压差，而使待控制功率模块保持关断状态。

可选的，功率模块的控制电路还包括：

续流滤波模块60和第二稳压单元70；

续流滤波模块60的第一端、待控制功率模块200的第一极和第二稳压单元70的第一端电连接，续流滤波模块60的第二端与第一限流单元33的第一端电连接；第二稳压单元70的第二端与待控制功率模块的第二极EMITTER电连接；

续流滤波模块60用于对待控制功率模块的第一极GATE的信号进行滤波，并在待控制功率模块关断时续流。

具体的，续流滤波模块60用于对待控制功率模块的第一极GATE的信号进行滤波，保护待控制功率模块。续流滤波模块60还用于在待控制功率模块关断时进行续流，与第一限流单元33和第一稳压单元V14一起提供电荷释放通路，避免待控制功率模块关断后，电荷无法释放对用户或其他电路造成损害。

示例性的，参考图5，续流滤波模块60可以包括两个第二二极管V5、第九电阻R13和第一电容C3。

此外，第二稳压单元70可以包括TVS管V11，可有效保护待控制功率模块，使待控制功率模块在正反向过压状态下均不易损坏。

可选的，继续参考图5，第一关断模块40包括第二三极管V1、第三稳压单元41和第三电阻R1；

第三稳压单元41的第一端与控制模块10的第三输出端ON_ROFF-N电连接；第二三极管V1的第三极分别与第三稳压单元41的第二端以及第三电阻R1的第一端电连接，第二三极管V1的第一极与第三电阻R1的第二端均接第一电位VCC1，第二三极管V1的第二极与第一开关模块20的第三端电连接。

其中，第二三极管V1可以为PNP三极，第三稳压单元41可以包括第十电阻R3和第一稳压管V3。

具体的，当控制模块10的第三输出端ON_ROFF-N输出低电平信号（第四控制信号）时，第二三极管V1导通，使第一晶体管V2的第三极与第一极电压相同，导致第一晶体管V2截止，此时待控制功率模块的第一极GATE将为低电压，压值接近0V，待控制功率模块关断。

当控制模块10的第三输出端ON_ROFF-N输出高电平信号时，第二三极管V1截止，使第一晶体管V2的第三极与第一极电压相同，第一晶体管V2管截止，此时待控制功率模块的第一极GATE端将无电压，待控制功率模块维持关断状态。

本实施例中，第一开关模块20中的第一三极管V4和第一关断模块40中的第二三极管V1构成上P下N推挽电路，可提高电路的负载能力和开关速度，实现第一三极管V4和第二三极管V1交替工作，降低电路功耗，提高开关管的长期运行承受能力。

可选的，继续参考图5，第一关断单元包括第三三极管V6和第五电阻R12；第二关断单元包括第四三极管V10、第四稳压单元501和第七电阻R15；第三关断单元包括第四晶体管V9和第六电阻R16；

第三三极管V6的第三极、控制模块10的第四输出端OFF_RON-N以及第五电阻R12的第一端电连接，第三三极管V6的第一极接地，第三三极管V6的第二极、第四三极管V10的第一极、第四晶体管V9的第三极以及第六电阻R16的第一端电连接；

第四晶体管V9的第一极与待控制功率模块的第一极GATE电连接，第四晶体管V9的第二极、第五电阻R12的第二端以及第六电阻R16的第二端均接第二电平VCC2；

第四稳压单元501的第一端与控制模块10的第五输出端OFF_ROFF电连接，第四稳压单元501的第二端、第七电阻R15的第一端和第四三极管V10的第三极电连接，第七电阻R15的第二端和第四三极管V10的第二极均接第二电平VCC2。

其中，第三三极管V6可以为PNP三极管，第四三极管V10可以为NPN三极管，第四晶体管V9可以为NMOS管。第四稳压单元501可以包括第十一电阻R14和第二稳压管V7。第一关断单元还可以包括限流电阻R10和电阻R8。

当控制模块10的第四输出端OFF_RON-N输出低电平信号（第五控制信号）时，经限流电阻R10和第五电阻R12后，第三三极管V6打开，使第四晶体管V9的第三极接地，而第四晶体管V9的第二极接第二电平VCC2（-15V），从而驱动第四晶体管V9导通，第二电平VCC2的电压将沿着第四晶体管V9的打开通道输出到待控制功率模块的第一极GATE，此时第一极GATE将为低电压，压值接近-15V，待控制功率模块关断。

当控制模块10的第四输出端OFF_RON-N输出高电平信号（第七控制信号）时，经限流电阻R10和第五电阻R12后，第三三极管V6截止，使第四晶体管V9的第三极与第二极电位均为VCC2，从而使第四晶体管V9截止，待控制功率模块的第一极GATE将无电压，待控制功率模块保持关断。

当控制模块10的第五输出端OFF_ROFF输出高电平信号（第六控制信号）时，第四三极管V10将导通，使第四晶体管V9的第三极与第二极电压相同，导致第四晶体管V9管截止，此时待控制功率模块的第一极GATE为低电压，压值接近0V，待控制功率模块保持关断。

当控制模块10的第五输出端OFF_ROFF输出低电平信号时，第四三极管V10截止，使第四晶体管V9的第三极与第二极电压相同，导致第四晶体管V9截止，此时待控制功率模块的第一极GATE将无电压，待控制功率模块保持关断。

本发明实施例设置多路关断控制电路，实现待控制功率模块开通状态时实时关断，并锁定关断状态。并且，第二关断模块50中第三三极管V6和第四三极管V10构成上P下N推挽式结构进行独立控制，可有效提升负载驱动能力和开关速度，输出电压几乎等于供电电源，并且可以实现第三三极管V6和第四三极管V10交替工作，降低电路功耗，提高开关管的长期运行承受能力。并且，第一开关模块20和第一关断模块40与第二关断模块50再次构成上P下N推挽式，进一步提升负载驱动能力和开关速度，可有效控制待控制功率模块死区。

可选的，继续参考图5，控制电路还包括：

第一滤波模块80和第二滤波模块90；

第一滤波模块80的第一端接第一电平VCC1，第一滤波模块80的第二端与待控制功率模块的第一极GATE连接；

第二滤波模块90的第一端接第二电平VCC2，第二滤波模块90的第二端与待控制功率模块的第一极GATE连接；其中，第一电平VCC1和第二电平VCC2中一个为正一个为负。

具体的，第一滤波模块80和第二滤波模块90分别直接接第一电平VCC1和第二电平VCC2，第一滤波模块80和第二滤波模块90可实现在待控制功率模块工作前完成软启动，对电流尖峰等进行滤波，避免电流冲击控制功率模块，有效保护待控制功率模块。

示例性的，第一滤波模块80可以包括第十二电阻R4和第二电容C1，第二滤波模块90可以包括第十三电阻R11和第三电容C2。

可选的，控制电路还包括：

第二限流单元101和第三限流单元102；第二限流单元101的第一端与第一开关模块20的第二端电连接，第二限流单元101的第二端与待控制功率模块的第一极GATE电连接；

第三限流单元102的第一端与第二关断模块50的第三端电连接，第三限流单元102的第二端与待控制功率模块的第一极GATE电连接。

具体的，可以通过第二限流单元101和第三限流单元102调节流过待控制功率模块的第一极GATE的电流。第二限流单元101可以包括第十四电阻R6，第三限流单元102可以包括第十五电阻R9。

可选的，待控制功率模块包括IGBT功率模块、GaN功率模块或SiC功率模块中的至少一种。

本发明实施例还提供了一种功率模块，包括本发明任意实施例所述的功率模块的控制电路。

本发明实施例还提供了一种功率模块的控制方法，应用于本发明任意实施例所述的功率模块的控制电路。

图6是本发明实施例提供的一种功率模块的控制方法的流程图，参考图6，功率模块的控制方法包括：

S110、控制模块向第一开关模块输出的第一控制信号，使第一开关模块向待控制功率模块的第一极输出导通控制信号。

S120、控制模块向第二开关模块发送的第二控制信号，使第二开关模块控制所述待控制功率模块的第一极与第二极之间的电位差的绝对值大于导通电压，使所述待控制功率模块导通。

本发明实施例提供的功率模块的控制方法与本发明任意实施例提供的功率模块的控制电路属于相同的发明构思，具有相同的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节详见本发明任意实施例提供的功率模块的控制电路。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (15)

1.一种功率模块的控制电路，其特征在于，包括：

控制模块、第一开关模块和第二开关模块；

所述第一开关模块的第一端与所述控制模块的第一输出端电连接，所述第一开关模块的第二端与待控制功率模块的第一极电连接；

所述第二开关模块的第一端与所述待控制功率模块的第一极电连接，所述第二开关模块的第二端与待控制功率模块的第二极电连接，所述第二开关模块的第三端与所述控制模块的第二输出端电连接；

所述第一开关模块用于在接收到所述控制模块输出的第一控制信号时，向所述待控制功率模块的第一极输出导通控制信号；

所述第二开关模块用于接收到控制模块发送的第二控制信号，且所述待控制功率模块的第一极接收到所述第一开关模块发送的导通控制信号时，使所述待控制功率模块的第一极与第二极之间的电位差的绝对值大于导通电压，使所述待控制功率模块导通；

所述第二开关模块包括第一导通控制单元、第二导通控制单元和第一限流单元；

所述第一导通控制单元的第三端与所述控制模块的第二输出端电连接，所述第一导通控制单元的第一端、所述第一限流单元第二端以及所述第二导通控制单元的第三端电连接，所述第一导通控制单元的第二端、所述第二导通控制单元的第二端以及所述待控制功率模块的第二极电连接；

所述第一限流单元的第一端、所述第二导通控制单元的第一端以及所述待控制功率模块的第一极电连接；

所述第二导通控制单元用于在所述第一导通控制单元关闭时，且待控制功率模块的第一极接收到导通控制信号时导通，使所述待控制功率模块的第一极和第二极之间的电位差的绝对值小于或等于第一设定值，使所述待控制功率模块保持关断状态；或者，第二导通控制单元用于在第一导通控制单元关闭时处于关断状态，使所述待控制功率模块的第一极和第二极之间断开，使所述待控制功率模块保持关断状态；

所述第一导通控制单元用于在接收到所述控制模块发送的第二控制信号时导通，且控制所述第二导通控制单元维持关闭状态。

2.根据权利要求1所述的功率模块的控制电路，其特征在于：

所述第一导通控制单元还用于接收到控制模块发送的第三控制信号时，维持关闭状态。

3.根据权利要求1所述的功率模块的控制电路，其特征在于，还包括：

第一关断模块；

所述第一关断模块的第一端与所述控制模块的第三输出端电连接，所述第一关断模块的第二端与所述第一开关模块的第三端电连接；

所述第一关断模块用于在接收到所述控制模块输出的第四控制信号时，向所述第一开关模块发送第一停止信号；

所述第一开关模块还用于在接收到所述第一停止信号时，停止输出所述导通控制信号。

4.根据权利要求1所述的功率模块的控制电路，其特征在于，还包括：

第二关断模块；

所述第二关断模块的第一端与所述控制模块的第四输出端电连接，所述第二关断模块的第二端与所述控制模块的第五输出端电连接，所述第二关断模块的第三端与所述待控制功率模块的第一极电连接；

所述第二关断模块用于在第一端接收到所述控制模块发送的第五控制信号时，向所述待控制功率模块的第一极输出关断控制信号，在第二端接收到所述控制模块发送的第六控制信号时，停止向所述待控制功率模块的第一极输出关断控制信号。

5.根据权利要求4所述的功率模块的控制电路，其特征在于：

所述第二关断模块包括第一关断单元、第二关断单元和第三关断单元；

所述第一关断单元的第一端与所述控制模块的第四输出端电连接，所述第一关断单元的第二端、所述第二关断单元的第二端和所述第三关断单元的第一端电连接，所述第三关断单元的第二端与所述待控制功率模块的第一极电连接；

所述第二关断单元的第一端与所述控制模块的第五输出端电连接；

所述第一关断单元用于在接收到所述控制模块发送的第五控制信号时，向所述第三关断单元发送打开控制信号，在接收到所述控制模块发送的第七控制信号时，停止向所述第三关断单元发送所述打开控制信号；

所述第三关断单元用于在接收到所述打开控制信号时，向所述待控制功率模块的第一极输出关断控制信号；

所述第二关断单元用于在接收到所述控制模块发送的第六控制信号时，向所述第三关断单元输出第二停止信号；

所述第三关断单元用于在接收到所述第二停止信号时，停止输出所述关断控制信号。

6.根据权利要求1所述的功率模块的控制电路，其特征在于：

所述第一开关模块包括第一三极管、第一晶体管、第一电阻和第二电阻；

所述第一三极管的第三极与所述控制模块的第一输出端以及所述第二电阻的第一端电连接，所述第一三极管的第一极、所述第一晶体管的第三极以及所述第一电阻的第二端电连接，所述第一三极管的第二极与所述第二电阻的第二端均接地；

所述第一晶体管的第一极与所述第一电阻的第一端均接第一电位，所述第一晶体管的第二极与所述待控制功率模块的第一极电连接。

7.根据权利要求1所述的功率模块的控制电路，其特征在于：

所述第一导通控制单元包括第二晶体管和第三电阻；所述第二导通控制单元包括第三晶体管、第一稳压单元和第一二极管；

所述第二晶体管的第三极和所述第三电阻的第一端均与所述控制模块的第二输出端电连接，所述第二晶体管的第一极、所述第一稳压单元的第一端、所述第一限流单元的第二端和所述第三晶体管的第三极电连接，所述第二晶体管的第二极、所述第一稳压单元的第二端、所述第三电阻的第二端以及所述第三晶体管的第二极均接地；

所述第三晶体管的第一极和所述第一二极管的第二端电连接；

所述第一限流单元的第一端、所述第一二极管的第一端均与所述待控制功率模块的第一极电连接。

8.根据权利要求7所述的功率模块的控制电路，其特征在于，还包括：

续流滤波模块和第二稳压单元；

所述续流滤波模块的第一端、所述待控制功率模块的第一极和所述第二稳压单元的第一端电连接，所述续流滤波模块的第二端与所述第一限流单元的第一端电连接；所述第二稳压单元的第二端与所述待控制功率模块的第二极电连接；

所述续流滤波模块用于对所述待控制功率模块的第一极的信号进行滤波，并在所述待控制功率模块关断时续流。

9.根据权利要求3所述的功率模块的控制电路，其特征在于：

所述第一关断模块包括第二三极管、第三稳压单元和第三电阻；

所述第三稳压单元的第一端与所述控制模块的第三输出端电连接；所述第二三极管的第三极分别与所述第三稳压单元的第二端以及所述第三电阻的第一端电连接，所述第二三极管的第一极与所述第三电阻的第二端均接第一电位，所述第二三极管的第二极与所述第一开关模块的第三端电连接。

10.根据权利要求5所述的功率模块的控制电路，其特征在于：

所述第一关断单元包括第三三极管和第五电阻；所述第二关断单元包括第四三极管、第四稳压单元和第七电阻；所述第三关断单元包括第四晶体管和第六电阻；

所述第三三极管的第三极、所述控制模块的第四输出端以及所述第五电阻的第一端电连接，所述第三三极管的第一极接地，所述第三三极管的第二极、所述第四三极管的第一极、所述第四晶体管的第三极以及所述第六电阻的第一端电连接；

所述第四晶体管的第一极与所述待控制功率模块的第一极电连接，所述第四晶体管的第二极、所述第五电阻的第二端以及所述第六电阻的第二端均接第二电平；

所述第四稳压单元的第一端与所述控制模块的第五输出端电连接，所述第四稳压单元的第二端、所述第七电阻的第一端和所述第四三极管的第三极电连接，所述第七电阻的第二端和所述第四三极管的第二极均接第二电平。

11.根据权利要求1所述的功率模块的控制电路，其特征在于，还包括：

第一滤波模块和第二滤波模块；

所述第一滤波模块的第一端接第一电平，所述第一滤波模块的第二端与所述待控制功率模块的第一极连接；

所述第二滤波模块的第一端接第二电平，所述第二滤波模块的第二端与所述待控制功率模块的第一极连接；其中，所述第一电平和所述第二电平中一个为正一个为负。

12.根据权利要求4所述的功率模块的控制电路，其特征在于，还包括：

第二限流单元和第三限流单元；所述第二限流单元的第一端与所述第一开关模块的第二端电连接，所述第二限流单元的第二端与所述待控制功率模块的第一极电连接；

所述第三限流单元的第一端与所述第二关断模块的第三端电连接，所述第三限流单元的第二端与所述待控制功率模块的第一极电连接。

13.根据权利要求1所述的功率模块的控制电路，其特征在于：

所述待控制功率模块包括IGBT功率模块、GaN功率模块或SiC功率模块中的至少一种。

14.一种功率模块，其特征在于，包括权利要求1-13任一项所述的功率模块的控制电路。

15.一种功率模块的控制方法，应用于权利要求1-13任一项所述的功率模块的控制电路，其特征在于：

所述功率模块的控制方法包括：

控制模块向所述第一开关模块输出的第一控制信号，使所述第一开关模块向所述待控制功率模块的第一极输出导通控制信号；

控制模块向所述第二开关模块发送第二控制信号，使所述第二开关模块控制所述待控制功率模块的第一极与第二极之间的电位差的绝对值大于导通电压，使所述待控制功率模块导通。