CN118074686A - 一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压集成电路技术领域，特别是一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路，其中故障时长保持单元用于外接的电流采样信号电压V2与内设的基准电压VF3比较，当V2>VF3时，则为低电平，且为低电平的最少保持时间受温度恢复时间控制单元所控制；温度恢复时间控制单元内设有多个基准电压VF来划分多个信号范围，每个信号范围对应一个输出信号为低电平的最少保持时间；温度恢复时间控制单元用于外接的温度采样信号电压V1，判断温度采样信号电压V1所对应的信号范围，相应控制输出信号为低电平的最少保持时间，故障逻辑控制电路低电平有效；从而可在高频故障时避免开关器件频繁开断导致结温升高。

Description

一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路

技术领域

本发明涉及高压集成电路技术领域，特别是一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路。

背景技术

高压集成电路，即HVIC，是一种把MCU信号转换成驱动IGBT信号的集成电路产品。HVIC把PMOS管、NMOS管、三极管、二极管、稳压管、电阻、电容集成在一起，形成斯密特、低压电平转换、高压电平转换、脉冲发生电路、死区电路、互锁电路、延时电路、滤波电路、过电流保护电路和过热保护电路、欠压保护电路等内部电路。HVIC一方面接收MCU的控制信号，驱动后续IGBT或MOS工作，另一方面将系统的状态检测信号送回MCU，是智能功率模块（IPM）的内部关键芯片，也是IPM判断内部故障的核心电路。

随着工业迅速发展，IPM广泛被应用各领域，特别在白色家电领域中，随着家用产品的智能化、小型化，用户对变频电控主板体积设计小型化以及用电器安全可靠性的要求越来越高，进而IPM出现的故障类型也越来越复杂，而传统型IPM的HVIC虽然集成有过流保护和过热保护电路，但是仅是用于故障判断以及执行故障保护动作，并没有考虑到从故障判断到执行故障保护动作的过程中有可能不能顺利按照保护目的正常运行的状况，难以适应发展需求。

比如在IPM发生故障(短时间内多次过流或短路故障)时，如没有一个合理的故障保持时间，在没有故障清除前，IPM就恢复工作，IPM会在短时间出现多次过流冲击，导致开关器件（比如IGBT）结温过高，或者开关器件过电应力失效，从而HVIC、IPM损坏，进而使得HVIC和IPM抗干扰能力差，不适应被广泛应用于各领域，市场竞争力弱。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路，可在高频故障时避免开关器件频繁开断导致结温升高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路，包括信号接收电路和故障逻辑控制电路；还包括温度恢复时间控制单元和故障时长保持单元；当所述信号接收电路的输入端用作TVC端时，所述信号接收电路的输出端与所述温度恢复时间控制单元的输入端电连接；当所述信号接收电路的输入端用作ITRIP端时，所述信号接收电路的输出端与所述故障时长保持单元的输入端电连接；

所述温度恢复时间控制单元的输出端和所述故障时长保持单元的控制端电连接，所述故障时长保持单元的输出端和所述故障逻辑控制电路的输入端电连接；

所述故障时长保持单元用于通过所述信号接收电路外接电流采样信号电压V2与内设的基准电压VF3比较，生成输出信号；当V2>VF3时，所述输出信号为低电平，且所述输出信号为低电平的最少保持时间受所述温度恢复时间控制单元所控制；

所述温度恢复时间控制单元内设有多个基准电压VF来划分多个信号范围，每个所述信号范围对应一个所述输出信号为低电平的最少保持时间；所述温度恢复时间控制单元用于通过所述信号接收电路外接温度采样信号电压V1，判断所述温度采样信号电压V1所对应的所述信号范围，相应控制所述输出信号为低电平的最少保持时间；

所述故障逻辑控制电路用于当接收到所述输出信号为低电平时，输出故障保护信号。

进一步的，所述多个基准电压VF包括基准电压VF1和基准电压VF2，所述温度恢复时间控制单元用于将所述温度采样信号电压V1分别与所述基准电压VF1和所述基准电压VF2比较；当V1<VF1时，控制所述输出信号为低电平的最少保持时间为T1；当VF1<V1<VF2时，控制所述输出信号为低电平的最少保持时间为T2；当V1>VF2时，控制所述输出信号为低电平的最少保持时间为T3。

进一步的，T1<T2<T3，且T1大于从输出所述故障保护信号到输出直接作用于开关器件的关断信号的时间。

进一步的，所述温度恢复时间控制单元包括信号范围选择电路、保持时间选择电路、T1时间电路、T2时间电路和T3时间电路；所述信号范围选择电路的输入端用作所述温度恢复时间控制单元的输入端，所述保持时间选择电路的输出端用作所述温度恢复时间控制单元的输出端；

所述信号范围选择电路的第一输出端和所述保持时间选择电路的第一输入端电连接，所述信号范围选择电路的第二输出端和所述保持时间选择电路的第二输入端电连接，所述保持时间选择电路的第一选择端和所述T时间电路的输出端电连接，所述保持时间选择电路的第二选择端和所述T时间电路的输出端电连接，所述保持时间选择电路的第三选择端和所述T时间电路的输出端电连接；

所述信号范围选择电路用于接收所述温度采样信号电压V1分别与内设的所述基准电压VF1和所述基准电压VF2比较，生成第一选择信号、第二选择信号和第三选择信号；当V1<VF1时，生成所述第一选择信号；当VF1<V1<VF2时，生成所述第二选择信号；当V1>VF2时，生成所述第三选择信号；

所述保持时间选择电路用于当接收到所述第一选择信号时，连通所述T1时间电路；所述保持时间选择电路用于当接收到所述第二选择信号时，连通所述T2时间电路；所述保持时间选择电路用于当接收到所述第三选择信号时，连通所述T3时间电路；

所述T1时间电路、所述T2时间电路和所述T3时间电路分别用于与所述保持时间选择电路连通时控制所述输出信号为低电平的最少保持时间为T1、T2和T3。

进一步的，所述信号范围选择电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、比较器CMP1和比较器CMP2；所述比较器CMP1或所述比较器CMP2的正输入端用作所述信号范围选择电路的输入端，所述比较器CMP1的输出端用作所述信号范围选择电路的第一输出端，所述比较器CMP2的输出端用作所述信号范围选择电路的第二输出端；

所述电阻R1的一端接VCC电源，所述电阻R1的另一端、所述电阻R2的一端均和所述比较器CMP1的负输入端电连接，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R3的一端接VCC电源，所述电阻R3的另一端和所述比较器CMP1的输出端电连接，所述电阻R4的一端接VCC电源，所述电阻R4的另一端、所述电阻R5的一端均和所述比较器CMP2的负输入端电连接，所述电阻R5的另一端接地，所述电阻R6的一端接VCC电源，所述电阻R6的另一端和所述比较器CMP2的输出端电连接，所述比较器CMP1的正输入端和所述比较器CMP2的正输入端电连接。

进一步的，所述保持时间选择电路包括非门N1、非门N2、与门A1、与门A2、与门A3、与门A4和或门Q1；所述非门N1的输入端用作所述保持时间选择电路的第一输入端，所述非门N2的输入端用作所述保持时间选择电路的第一输入端，所述与门A2的第一输入端用作所述保持时间选择电路的第一选择端，所述与门A3的第一输入端用作所述保持时间选择电路的第二选择端，所述与门A4的第一输入端用作所述保持时间选择电路的第三选择端，所述或门Q1的输出端用作所述保持时间选择电路的输出端；

所述非门N1的输出端和所述与门A2的第二输入端电连接，所述非门N1的输入端和所述与门A1的第一输入端电连接，所述非门N2的输出端和所述与门A1的第二输入端电连接，所述与门A1的输出端和所述与门A3的第二输入端电连接，所述非门N2的输入端和所述与门A4的第二输入端电连接，所述与门A2、所述与门A3和所述与门A4的输出端分别和所述或门Q2的第一输入端、第二输入端和第三输入端电连接。

进一步的，所述T1时间电路包括电阻R7和电容C1；所述电容C1的一端用作所述T1时间电路的输出端；所述电阻R7的一端接VCC电源，所述电阻R7的另一端和所述电容C1的一端电连接，所述电容C1的另一端接地；

所述T2时间电路包括电阻R8和电容C2；所述电容C2的一端用作所述T2时间电路的输出端；所述电阻R8的一端接VCC电源，所述电阻R8的另一端和所述电容C2的一端电连接，所述电容C2的另一端接地；

所述T3时间电路包括电阻R9和电容C3；所述电容C3的一端用作所述T3时间电路的输出端；所述电阻R9的一端接VCC电源，所述电阻R9的另一端和所述电容C3的一端电连接，所述电容C3的另一端接地。

进一步的，所述故障时长保持单元包括故障判断及保持电路和故障时长判断电路；所述故障判断及保持电路的输入端用作所述故障时长保持单元的输入端，所述故障判断及保持电路的输出端用作所述故障时长保持单元的输出端，所述故障时长判断电路的输入端用作所述故障时长保持单元的控制端；

所述故障判断及保持电路的第一反馈端和所述故障时长判断电路的第一反馈端电连接，所述故障判断及保持电路的第二反馈端和所述故障时长判断电路的第二反馈端电连接，所述故障判断及保持电路的第三反馈端和所述故障时长判断电路的第三反馈端电连接，所述故障判断及保持电路的控制端和所述故障时长判断电路的输出端电连接；

所述故障判断及保持电路用于接收所述电流采样信号电压V2与内设的所述基准电压VF3比较，当V2<VF3时，控制所述故障时长判断电路充电；当V2>VF3时，控制所述故障时长判断电路放电；

仅当所述故障时长判断电路充电至阀值时生成置高电平信号；否侧所述故障时长判断电路生成置低电平信号；

所述故障判断及保持电路还用于当接收到所述置高电平信号时，生成所述输出信号为高电平；当接收到所述置低电平信号时，生成所述输出信号为低电平。

进一步的，所述故障判断及保持电路包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、比较器CMP3和与门A5；所述比较器CMP3的负输入端用作所述故障判断及保持电路的输入端，所述与门A5的第二输入端用作所述故障判断及保持电路的控制端，所述与门A5的输出端用作所述故障判断及保持电路的输出端，所述比较器CMP3的输出端用作所述故障判断及保持电路的第一反馈端，所述电阻R12的一端用作所述故障判断及保持电路的第二反馈端，所述电阻R12的另一端用作所述故障判断及保持电路的第三反馈端；

所述电阻R10的一端接VREF电源，所述电阻R10的另一端、所述电阻R11的一端均和所述比较器CMP3的正输入端电连接，所述电阻R11的另一端和所述电阻R12的一端电连接，所述电阻R12的另一端接地，所述比较器CMP3的输出端、所述电阻R13的一端均和所述与门A5的第一输入端电连接，所述电阻R13的另一端接VCC电源。

进一步的，所述故障时长判断电路包括非门N3、施密特触发器Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和非门N4；所述非门N4的输入端用作所述故障时长判断电路的第一反馈端，所述MOS管Q5的漏极用作所述故障时长判断电路的第二反馈端，所述MOS管Q5的源极用作所述故障时长判断电路的第三反馈端，所述施密特触发器Q3的输入端用作所述故障时长判断电路的输入端，所述非门N3的输出端用作所述故障时长判断电路的输出端；

所述非门N4的输出端、所述MOS管Q5的栅极和所述MOS管Q4的栅极电连接，所述MOS管Q5的源极和所述MOS管Q4的源极电连接，所述MOS管Q4的漏极和所述施密特触发器Q3的输入端电连接，所述施密特触发器Q3的输出端和所述非门N3的输入端电连接；

当所述MOS管Q4和所述MOS管Q5均关断时，所述故障时长判断电路充电；当所述MOS管Q4和所述MOS管Q5均导通时，所述故障时长判断电路放电。

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：故障时长保持单元用于判断IPM此时是否出现故障（以过流故障为例），以电流采样信号电压V2作为检测信号，通过其和内设的基准电压VF3比较即可得知，若当V2<VF3，即代表此时IPM没有故障，输出信号置为高电平来使能故障逻辑控制电路不动作；当V2>VF3时，即代表此时IPM有故障，输出信号置为低电平来使能故障逻辑控制电路动作，输出故障保护信号来驱动后继电路实现开关器件关断；基于上述原理，在故障时长保持单元的输出信号为低电平时刻引入温度恢复时间控制单元对输出信号为低电平的保持时间进行控制即可确保开关器件结温恢复到安全工作温度后再进行工作，同时可避免短时间内多次故障导致的开关器件的频繁开断引起结温进一步升高，有效避免了开关器件过电应力失效，HVIC、IPM损坏，进而提高HVIC和IPM的抗干扰能力，适用于更多应用场景，提高市场竞争力。

附图说明

图1是本发明的其中一个实施例的一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路的局部原理图。

图2是如图1所示的温度恢复时间控制单元的电路图。

图3是如图1所示的故障时长保持单元的电路图。

其中：信号接收电路1、故障逻辑控制电路2、温度恢复时间控制单元3、故障时长保持单元4、信号范围选择电路31、保持时间选择电路32、T1时间电路33、T2时间电路34、T3时间电路35、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、比较器CMP1、比较器CMP2、非门N1、非门N2、与门A1、与门A2、与门A3、与门A4、或门Q1、电阻R7、电容C1、电阻R8、电容C2、电阻R9、电容C3、故障判断及保持电路41、故障时长判断电路42、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、比较器CMP3、与门A5、非门N3、施密特触发器Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、非门N4。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的实施方式的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的实施方式的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的实施方式中的具体含义。

下面结合图1至图3，描述本发明实施例的一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路。

一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路，包括信号接收电路1和故障逻辑控制电路2；还包括温度恢复时间控制单元3和故障时长保持单元4；当信号接收电路1的输入端用作TVC端时，信号接收电路1的输出端与温度恢复时间控制单元3的输入端电连接；当信号接收电路1的输入端用作ITRIP端时，信号接收电路1的输出端与故障时长保持单元4的输入端电连接；

温度恢复时间控制单元3的输出端和故障时长保持单元4的控制端电连接，故障时长保持单元4的输出端和故障逻辑控制电路2的输入端电连接；

故障时长保持单元4用于通过信号接收电路1外接电流采样信号电压V2与内设的基准电压VF3比较，生成输出信号；当V2>VF3时，输出信号为低电平，且输出信号为低电平的最少保持时间受温度恢复时间控制单元3所控制；

温度恢复时间控制单元3内设有多个基准电压VF来划分多个信号范围，每个信号范围对应一个输出信号为低电平的最少保持时间；温度恢复时间控制单元3用于通过信号接收电路1外接温度采样信号电压V1，判断温度采样信号电压V1所对应的信号范围，相应控制输出信号为低电平的最少保持时间；

故障逻辑控制电路2用于当接收到输出信号为低电平时，输出故障保护信号。

本发明提出的一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路优选实施例中，如图1所示，故障时长保持单元4用于判断IPM此时是否出现故障（以过流故障为例），以电流采样信号电压V2作为检测信号，通过其和内设的基准电压VF3比较即可得知，若当V2<VF3，即代表此时IPM没有故障，输出信号置为高电平来使能故障逻辑控制电路2不动作，但是若在输出信号为低电平的最少保持时间内则输出信号依然为低电平；当V2>VF3时，即代表此时IPM有故障，输出信号置为低电平来使能故障逻辑控制电路2动作，输出故障保护信号来驱动后继电路实现开关器件关断；基于上述原理，在故障时长保持单元4的输出信号为低电平时刻引入温度恢复时间控制单元3对输出信号为低电平的保持时间进行控制即可确保开关器件结温恢复到安全工作温度后再进行工作，同时可避免短时间内多次故障导致的开关器件的频繁开断引起结温进一步升高，有效避免了开关器件过电应力失效，HVIC、IPM损坏，进而提高HVIC和IPM的抗干扰能力，适用于更多应用场景，提高市场竞争力。

具体的，温度恢复时间控制单元3可通过内设多个基准电压VF来划分多个信号范围，每个信号范围对应一个输出信号为低电平的最少保持时间，从而可以有针对性地对开关器件所处的每个温度阶段配置最匹配的保持时间，在确保开关器件结温恢复正常的同时减少对IPM正常运作影响；因此，温度恢复时间控制单元3通过接收电路1外接温度采样信号电压V1（比如0～5V直流模拟信号，可以代表不同的温度值）判断温度采样信号电压V1所对应的信号范围，相应控制输出信号为低电平的最少保持时间，即可实现设计目的。

进一步的，多个基准电压VF包括基准电压VF1和基准电压VF2，温度恢复时间控制单元3用于将温度采样信号电压V1分别与基准电压VF1和基准电压VF2比较；当V1<VF1时，控制输出信号为低电平的最少保持时间为T1；当VF1<V1<VF2时，控制输出信号为低电平的最少保持时间为T2；当V1>VF2时，控制输出信号为低电平的最少保持时间为T3。

本实施例中，一般的故障并不会引起开关器件的结温高于安全工作结温，通常是在短时间内高频次出现的故障状况才会引起开关器件的结温过高，所以需要保持的时间并不会很长，最高保持时间也不会超出开关器件正常开断时间间隔太多，因此不需要划分过多的信号范围，会造成集成电路复杂度增大，所以优选为温度恢复时间控制单元3内设基准电压VF1和基准电压VF2两个基准电压，划分三个信号范围。

需要说明的是，基于常规电子电路中起到信号范围选择功能的电路(比如双比较器选择电路)选定信号通常采用数字信号，即比如以双比较器选择电路为例，两个比较器输出电平组合分别为00、01和11，分别代表一个信号范围，所以基于比较器的自身特性，当比较器正、负输入端输入信号相同（即V1=VF1或V1=VF2）时，比较器输出电平可能是0（低电平），也可能是1（高电平），这种情况只有在电压差距极小的情况才会出现，在基于故障造成波动浮动会相当大以及电子器件（比较器）一般精度比较高的情况下，这种情况基本不会出现；既使出现了这种情况，无论选择哪个信号范围都预留有足够给开关器件，故障时间段末端的极短时间扰动不会造成影响，因此V1=VF1和V1=VF2的情况不作限定。同理，本实施例中其余判断范围的等值情况均不作限定。

进一步的，T1<T2<T3，且T1大于从输出故障保护信号到输出直接作用于开关器件的关断信号的时间。

本实施例中，在将信号范围划分为三个的情况下，每个信号范围所对应的保持时间通常也顺应三个信号范围的信号变化，温度采样信号电压V1通常是越大代表温度越高，相匹配地就要更多时间来恢复正常工作温度，因此时间大小顺序为T1<T2<T3。更重要的是，开关器件结温恢复的时间应该基于故障排除（即故障保护动作至少成功执行一次）的情况下进行更有意义，因此最小的保持时间T1应大于从输出故障保护信号到输出直接作用于开关器件的关断信号的时间，避免在高频故障的情况下，在上一次故障还没来得及实现保护动作时又被下一次故障所打断；更重要的是，即使开关器件不存在结温也可以在检测到有故障时，使故障时长保持单元4的输出信号为低电平始终保持T1时间，确保每次故障动作都能完成保护动作。

进一步的，温度恢复时间控制单元3包括信号范围选择电路31、保持时间选择电路32、T1时间电路33、T2时间电路34和T3时间电路35；信号范围选择电路31的输入端用作温度恢复时间控制单元3的输入端，保持时间选择电路32的输出端用作温度恢复时间控制单元3的输出端；

信号范围选择电路31的第一输出端和保持时间选择电路32的第一输入端电连接，信号范围选择电路31的第二输出端和保持时间选择电路32的第二输入端电连接，保持时间选择电路32的第一选择端和T1时间电路33的输出端电连接，保持时间选择电路32的第二选择端和T2时间电路34的输出端电连接，保持时间选择电路32的第三选择端和T3时间电路35的输出端电连接；

信号范围选择电路31用于接收温度采样信号电压V1分别与内设的基准电压VF1和基准电压VF2比较，生成第一选择信号、第二选择信号和第三选择信号；当V1<VF1时，生成第一选择信号；当VF1<V1<VF2时，生成第二选择信号；当V1>VF2时，生成第三选择信号；

保持时间选择电路32用于当接收到第一选择信号时，连通T1时间电路33；保持时间选择电路32用于当接收到第二选择信号时，连通T2时间电路34；保持时间选择电路32用于当接收到第三选择信号时，连通T3时间电路35；

T1时间电路33、T2时间电路34和T3时间电路35分别用于与保持时间选择电路32连通时控制输出信号为低电平的最少保持时间为T1、T2和T3。

本实施例中，温度恢复时间控制单元3如图2所示，先由信号范围选择电路31对温度采样信号电压V1进行判断，对应生成第一选择信号、第二选择信号和第三选择信号，其中三个信号分别由信号范围选择电路31的第一输出端和第二输出端的高、低电平信号组合代表，即第一选择信号为第一输出端为低电平、第二输出端为低电平，第二选择信号为第一输出端为高电平、第二输出端为低电平和第三选择信号为第一输出端为低电平、第二输出端为高电平；然后由保持时间选择电路32的逻辑网络根据第一选择信号、第二选择信号和第三选择信号选择连通对应的时间电路；最后时间电路接通后，对应的时间电路将接入故障时长保持单元4，使其输出信号为低电平时最少保持对应时间。

进一步的，信号范围选择电路31包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、比较器CMP1和比较器CMP2；比较器CMP1或比较器CMP2的正输入端用作信号范围选择电路31的输入端，比较器CMP1的输出端用作信号范围选择电路31的第一输出端，比较器CMP2的输出端用作信号范围选择电路31的第二输出端；

电阻R1的一端接VCC电源，电阻R1的另一端、电阻R2的一端均和比较器CMP1的负输入端电连接，电阻R2的另一端接地，电阻R3的一端接VCC电源，电阻R3的另一端和比较器CMP1的输出端电连接，电阻R4的一端接VCC电源，电阻R4的另一端、电阻R5的一端均和比较器CMP2的负输入端电连接，电阻R5的另一端接地，电阻R6的一端接VCC电源，电阻R6的另一端和比较器CMP2的输出端电连接，比较器CMP1的正输入端和比较器CMP2的正输入端电连接。

本实施例中，信号范围选择电路31分别由电阻R1和电阻R2以及电阻R4和电阻R5组成两组分压电路形成基准电压VF1和VF2，再由两个比较器接收温度采样信号电压V1和基准电压比较，判断V1对应的信号范围，相应生成第一选择信号、第二选择信号和第三选择信号；从而完成温度采样信号电压V1的判断。

进一步的，保持时间选择电路32包括非门N1、非门N2、与门A1、与门A2、与门A3、与门A4和或门Q1；非门N1的输入端用作保持时间选择电路32的第一输入端，非门N2的输入端用作保持时间选择电路32的第一输入端，与门A2的第一输入端用作保持时间选择电路32的第一选择端，与门A3的第一输入端用作保持时间选择电路32的第二选择端，与门A4的第一输入端用作保持时间选择电路32的第三选择端，或门Q1的输出端用作保持时间选择电路32的输出端；

非门N1的输出端和与门A2的第二输入端电连接，非门N1的输入端和与门A1的第一输入端电连接，非门N2的输出端和与门A1的第二输入端电连接，与门A1的输出端和与门A3的第二输入端电连接，非门N2的输入端和与门A4的第二输入端电连接，与门A2、与门A3和与门A4的输出端分别和或门Q2的第一输入端、第二输入端和第三输入端电连接。

本实施例中，保持时间选择电路32则由各种逻辑器件组合成逻辑判断网络，根据第一选择信号、第二选择信号或第三选择信号执行相应的连通方式，使对应的T1时间电路33、T2时间电路34或T3时间电路35与故障时长保持单元4连通。

进一步的，T1时间电路33包括电阻R7和电容C1；电容C1的一端用作T1时间电路33的输出端；电阻R7的一端接VCC电源，电阻R7的另一端和电容C1的一端电连接，电容C1的另一端接地；

T2时间电路34包括电阻R8和电容C2；电容C2的一端用作T2时间电路34的输出端；电阻R8的一端接VCC电源，电阻R8的另一端和电容C2的一端电连接，电容C2的另一端接地；

T3时间电路35包括电阻R9和电容C3；电容C3的一端用作T3时间电路35的输出端；电阻R9的一端接VCC电源，电阻R9的另一端和电容C3的一端电连接，电容C3的另一端接地。

本实施例中,时间电路的保持时长限定主要通过电阻和电容组成RC充放电电路实现，即T1=R7*C1，T2=R8*C2，T3=R9*C3。

进一步的，故障时长保持单元4包括故障判断及保持电路41和故障时长判断电路42；故障判断及保持电路41的输入端用作故障时长保持单元4的输入端，故障判断及保持电路41的输出端用作故障时长保持单元4的输出端，故障时长判断电路42的输入端用作故障时长保持单元4的控制端；

故障判断及保持电路41的第一反馈端和故障时长判断电路42的第一反馈端电连接，故障判断及保持电路41的第二反馈端和故障时长判断电路42的第二反馈端电连接，故障判断及保持电路41的第三反馈端和故障时长判断电路42的第三反馈端电连接，故障判断及保持电路41的控制端和故障时长判断电路42的输出端电连接；

故障判断及保持电路41用于接收电流采样信号电压V2与内设的基准电压VF3比较，当V2<VF3时，控制故障时长判断电路42充电；当V2>VF3时，控制故障时长判断电路42放电；

仅当故障时长判断电路42充电至阀值时生成置高电平信号；否侧故障时长判断电路42生成置低电平信号；

故障判断及保持电路41还用于当接收到置高电平信号时，生成输出信号为高电平；当接收到置低电平信号时，生成输出信号为低电平。

本实施例中，故障时长保持单元4如图3所示，电流采样信号电压V2用于代表IPM内部检测是否存在故障的结果（以过流故障为例），首先由故障判断及保持电路41接收电流采样信号电压V2与内设的基准电压VF3比较，判断是否处于故障状态，若V2<VF3，即不存在故障，反馈控制故障时长判断电路42对T1时间电路33、T2时间电路34或T3时间电路35充电，验证充电期间是否遇到V2>VF3存在故障的情况(即判断是否为高频故障)，其RC电路没有充电到故障时长判断电路42的阀值时，故障时长判断电路42生成置低电平信号（即验证过程IPM一直保持关断状态），仅有充电到阀值时才生成置高电平信号，充电至阀值的时间即是T1时间电路33、T2时间电路34或T3时间电路35对应的最少保持时间，从而保证每次故障保护动作的全部程序能执行一次，避免此时遇到的是高频故障每两次故障之间的短暂恢复期；若V2>VF3，即存在故障，反馈至故障时长判断电路42，控制其对T1时间电路33、T2时间电路34或T3时间电路35放电，所以此时不可能充电至故障时长判断电路42的阀值，恒输出置低电平信号；输出的置低电平信号或置高电平信号最后都反馈至故障判断及保持电路41，控制故障判断及保持电路41相应生成输出信号为低电平或高电平使能故障逻辑控制电路2；根据上述原理即可知，当两次甚至多次故障之间的时间间隔太短时，控制故障判断及保持电路41就会一直对所接的RC电路放电或充电不到阀值，从而一直保持输出信号是低电平，保持故障保护动作，关断开关器件，达到降温目的。

进一步的，故障判断及保持电路41包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、比较器CMP3和与门A5；比较器CMP3的负输入端用作故障判断及保持电路41的输入端，与门A5的第二输入端用作故障判断及保持电路41的控制端，与门A5的输出端用作故障判断及保持电路41的输出端，比较器CMP3的输出端用作故障判断及保持电路41的第一反馈端，电阻R12的一端用作故障判断及保持电路41的第二反馈端，电阻R12的另一端用作故障判断及保持电路41的第三反馈端；

电阻R10的一端接VREF电源，电阻R10的另一端、电阻R11的一端均和比较器CMP3的正输入端电连接，电阻R11的另一端和电阻R12的一端电连接，电阻R12的另一端接地，比较器CMP3的输出端、电阻R13的一端均和与门A5的第一输入端电连接，电阻R13的另一端接VCC电源。

本实施例中，故障判断及保持电路41采用分压电路获取基准电压VF3，比较器CMP3作为判断元器件将判断结果反馈至故障时长判断电路42，与门A5作为控制元器件受故障时长判断电路42的判断结果所控制生成输出信号。

进一步的，故障时长判断电路42包括非门N3、施密特触发器Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和非门N4；非门N4的输入端MOS管Q4的栅极用作故障时长判断电路42的第一反馈端，MOS管Q5的漏极用作故障时长判断电路42的第二反馈端，MOS管Q5的源极用作故障时长判断电路42的第三反馈端，施密特触发器Q3的输入端用作故障时长判断电路42的输入端，非门N3的输出端用作故障时长判断电路42的输出端；

非门N4的输出端、MOS管Q5的栅极和MOS管Q4的栅极电连接，MOS管Q5的源极和MOS管Q4的源极电连接，MOS管Q4的漏极和施密特触发器Q3的输入端电连接，施密特触发器Q3的输出端和非门N3的输入端电连接；

当MOS管Q4和MOS管Q5均关断时，故障时长判断电路42充电；当MOS管Q4和MOS管Q5均导通时，故障时长判断电路42放电。

本实施例中，故障时长判断电路42采用了两个MOS管组成的具有滞回效果的判断电路，接收故障判断及保持电路41的判断结果，从而决定所接的RC电路是处于放电状态还是充电状态，其滞回效果（MOS管Q4和MOS管Q5均导通时，MOS管的导通电阻相对电阻R12是非常小的）可以使基准电压VF3在一定范围内浮动，为开关器件降温提供一定裕量，可以让开关器件降温至比正常结温略低，即：

故障时长判断电路42被控制对RC电路充电时：

VF3=VREF*(R11+R12)/(R10+R11+R12)；

故障时长判断电路42被控制对RC电路放电时：

VF3≈VREF*(R12)/(R10+R11+R12)；

从而在没有故障时以确定的VF3值判断，在存在故障时利用略小的浮动VF3判断。

需要说明的是，与电容C的电压比较的阀值电压实则是施密特触发器Q3的正向阀值电压，以此钳制每两次故障间隔时间必须满足RC电路所设定时间，而非门N3则是用于在满足施密特触发器Q3的正向阀值电压触发翻转时将电平翻转回来，确保后继的使能于故障逻辑控制电路2的逻辑正确。

根据本发明实施例的一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路，包括信号接收电路和故障逻辑控制电路；其特征在于：还包括温度恢复时间控制单元和故障时长保持单元；当所述信号接收电路的输入端用作TVC端时，所述信号接收电路的输出端与所述温度恢复时间控制单元的输入端电连接；当所述信号接收电路的输入端用作ITRIP端时，所述信号接收电路的输出端与所述故障时长保持单元的输入端电连接；

所述温度恢复时间控制单元的输出端和所述故障时长保持单元的控制端电连接，所述故障时长保持单元的输出端和所述故障逻辑控制电路的输入端电连接；

所述故障时长保持单元用于通过所述信号接收电路外接的电流采样信号电压V2与内设的基准电压VF3比较，生成输出信号；当V2>VF3时，所述输出信号为低电平，且所述输出信号为低电平的最少保持时间受所述温度恢复时间控制单元所控制；

所述温度恢复时间控制单元内设有多个基准电压VF来划分多个信号范围，每个所述信号范围对应一个所述输出信号为低电平的最少保持时间；所述温度恢复时间控制单元用于通过所述信号接收电路外接的温度采样信号电压V1，判断所述温度采样信号电压V1所对应的所述信号范围，相应控制所述输出信号为低电平的最少保持时间；

所述故障逻辑控制电路用于当接收到所述输出信号为低电平时，输出故障保护信号。

2.根据权利要求1所述的一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路，其特征在于：所述多个基准电压VF包括基准电压VF1和基准电压VF2，所述温度恢复时间控制单元用于将所述温度采样信号电压V1分别与所述基准电压VF1和所述基准电压VF2比较；当V1<VF1时，控制所述输出信号为低电平的最少保持时间为T1；当VF1<V1<VF2时，控制所述输出信号为低电平的最少保持时间为T2；当V1>VF2时，控制所述输出信号为低电平的最少保持时间为T3。

3.根据权利要求2所述的一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路，其特征在于：T1<T2<T3，且T1大于从输出所述故障保护信号到输出直接作用于开关器件的关断信号的时间。

4.根据权利要求2所述的一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路，其特征在于：所述温度恢复时间控制单元包括信号范围选择电路、保持时间选择电路、T1时间电路、T2时间电路和T3时间电路；所述信号范围选择电路的输入端用作所述温度恢复时间控制单元的输入端，所述保持时间选择电路的输出端用作所述温度恢复时间控制单元的输出端；

所述信号范围选择电路的第一输出端和所述保持时间选择电路的第一输入端电连接，所述信号范围选择电路的第二输出端和所述保持时间选择电路的第二输入端电连接，所述保持时间选择电路的第一选择端和所述T1时间电路的输出端电连接，所述保持时间选择电路的第二选择端和所述T2时间电路的输出端电连接，所述保持时间选择电路的第三选择端和所述T3时间电路的输出端电连接；

所述信号范围选择电路用于接收所述温度采样信号电压V1分别与内设的所述基准电压VF1和所述基准电压VF2比较，生成第一选择信号、第二选择信号和第三选择信号；当V1<VF1时，生成所述第一选择信号；当VF1<V1<VF2时，生成所述第二选择信号；当V1>VF2时，生成所述第三选择信号；

所述保持时间选择电路用于当接收到所述第一选择信号时，连通所述T1时间电路；所述保持时间选择电路用于当接收到所述第二选择信号时，连通所述T2时间电路；所述保持时间选择电路用于当接收到所述第三选择信号时，连通所述T3时间电路；

所述T1时间电路、所述T2时间电路和所述T3时间电路分别用于与所述保持时间选择电路连通时控制所述输出信号为低电平的最少保持时间为T1、T2和T3。

5.根据权利要求4所述的一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路，其特征在于：所述信号范围选择电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、比较器CMP1和比较器CMP2；所述比较器CMP1或所述比较器CMP2的正输入端用作所述信号范围选择电路的输入端，所述比较器CMP1的输出端用作所述信号范围选择电路的第一输出端，所述比较器CMP2的输出端用作所述信号范围选择电路的第二输出端；

所述电阻R1的一端接VCC电源，所述电阻R1的另一端、所述电阻R2的一端均和所述比较器CMP1的负输入端电连接，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R3的一端接VCC电源，所述电阻R3的另一端和所述比较器CMP1的输出端电连接，所述电阻R4的一端接VCC电源，所述电阻R4的另一端、所述电阻R5的一端均和所述比较器CMP2的负输入端电连接，所述电阻R5的另一端接地，所述电阻R6的一端接VCC电源，所述电阻R6的另一端和所述比较器CMP2的输出端电连接，所述比较器CMP1的正输入端和所述比较器CMP2的正输入端电连接。

6.根据权利要求1所述的一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路，其特征在于：所述保持时间选择电路包括非门N1、非门N2、与门A1、与门A2、与门A3、与门A4和或门Q1；所述非门N1的输入端用作所述保持时间选择电路的第一输入端，所述非门N2的输入端用作所述保持时间选择电路的第一输入端，所述与门A2的第一输入端用作所述保持时间选择电路的第一选择端，所述与门A3的第一输入端用作所述保持时间选择电路的第二选择端，所述与门A4的第一输入端用作所述保持时间选择电路的第三选择端，所述或门Q1的输出端用作所述保持时间选择电路的输出端；

所述非门N1的输出端和所述与门A2的第二输入端电连接，所述非门N1的输入端和所述与门A1的第一输入端电连接，所述非门N2的输出端和所述与门A1的第二输入端电连接，所述与门A1的输出端和所述与门A3的第二输入端电连接，所述非门N2的输入端和所述与门A4的第二输入端电连接，所述与门A2、所述与门A3和所述与门A4的输出端分别和所述或门Q2的第一输入端、第二输入端和第三输入端电连接。

7.根据权利要求4所述的一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路，其特征在于：所述T1时间电路包括电阻R7和电容C1；所述电容C1的一端用作所述T1时间电路的输出端；所述电阻R7的一端接VCC电源，所述电阻R7的另一端和所述电容C1的一端电连接，所述电容C1的另一端接地；

所述T2时间电路包括电阻R8和电容C2；所述电容C2的一端用作所述T2时间电路的输出端；所述电阻R8的一端接VCC电源，所述电阻R8的另一端和所述电容C2的一端电连接，所述电容C2的另一端接地；

所述T3时间电路包括电阻R9和电容C3；所述电容C3的一端用作所述T3时间电路的输出端；所述电阻R9的一端接VCC电源，所述电阻R9的另一端和所述电容C3的一端电连接，所述电容C3的另一端接地。

8.根据权利要求1所述的一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路，其特征在于：所述故障时长保持单元包括故障判断及保持电路和故障时长判断电路；所述故障判断及保持电路的输入端用作所述故障时长保持单元的输入端，所述故障判断及保持电路的输出端用作所述故障时长保持单元的输出端，所述故障时长判断电路的输入端用作所述故障时长保持单元的控制端；

所述故障判断及保持电路的第一反馈端和所述故障时长判断电路的第一反馈端电连接，所述故障判断及保持电路的第二反馈端和所述故障时长判断电路的第二反馈端电连接，所述故障判断及保持电路的第三反馈端和所述故障时长判断电路的第三反馈端电连接，所述故障判断及保持电路的控制端和所述故障时长判断电路的输出端电连接；

所述故障判断及保持电路用于接收所述电流采样信号电压V2与内设的所述基准电压VF3比较，当V2<VF3时，控制所述故障时长判断电路充电；当V2>VF3时，控制所述故障时长判断电路放电；

仅当所述故障时长判断电路充电至阀值时生成置高电平信号；否侧所述故障时长判断电路生成置低电平信号；

所述故障判断及保持电路还用于当接收到所述置高电平信号时，生成所述输出信号为高电平；当接收到所述置低电平信号时，生成所述输出信号为低电平。

9.根据权利要求8所述的一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路，其特征在于：所述故障判断及保持电路包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、比较器CMP3和与门A5；所述比较器CMP3的负输入端用作所述故障判断及保持电路的输入端，所述与门A5的第二输入端用作所述故障判断及保持电路的控制端，所述与门A5的输出端用作所述故障判断及保持电路的输出端，所述比较器CMP3的输出端用作所述故障判断及保持电路的第一反馈端，所述电阻R12的一端用作所述故障判断及保持电路的第二反馈端，所述电阻R12的另一端用作所述故障判断及保持电路的第三反馈端；

所述电阻R10的一端接VREF电源，所述电阻R10的另一端、所述电阻R11的一端均和所述比较器CMP3的正输入端电连接，所述电阻R11的另一端和所述电阻R12的一端电连接，所述电阻R12的另一端接地，所述比较器CMP3的输出端、所述电阻R13的一端均和所述与门A5的第一输入端电连接，所述电阻R13的另一端接VCC电源。

10.根据权利要求8所述的一种根据温度适配故障保持时长的高压集成电路，其特征在于：所述故障时长判断电路包括非门N3、施密特触发器Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和非门N4；所述非门N4的输入端用作所述故障时长判断电路的第一反馈端，所述MOS管Q5的漏极用作所述故障时长判断电路的第二反馈端，所述MOS管Q5的源极用作所述故障时长判断电路的第三反馈端，所述施密特触发器Q3的输入端用作所述故障时长判断电路的输入端，所述非门N3的输出端用作所述故障时长判断电路的输出端；

所述非门N4的输出端、所述MOS管Q5的栅极和所述MOS管Q4的栅极电连接，所述MOS管Q5的源极和所述MOS管Q4的源极电连接，所述MOS管Q4的漏极和所述施密特触发器Q3的输入端电连接，所述施密特触发器Q3的输出端和所述非门N3的输入端电连接；

当所述MOS管Q4和所述MOS管Q5均关断时，所述故障时长判断电路充电；当所述MOS管Q4和所述MOS管Q5均导通时，所述故障时长判断电路放电。