[發明專利]一種具有直通保護的常通型SiC JFET驅動電路

有效

• 申請號: 201610115239.2
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105634261B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 徐克峰;秦海鴻;徐華娟;聶新
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發明所解決的技術問題在于提供一種具有直通保護的常通型SiC JFET驅動電路，通過在驅動電路中增加自保護電路，使其在直通故障時對下管SiC JFET的柵極施加一個負向安全偏置電壓，迫使下管SiC JFET快速關斷，達到直通保護的目的，驅動電路中的輔助電路能有效抑制誤導通，減少自保護電路動作次數，從而減少驅動電路的功耗，提高直通保護能力。

技術領域

本發明屬于電力電子電路領域，尤其是涉及一種具有直通保護的常通型SiC JFET驅動電路。

背景技術

由于SiC JFET(Silicon Carbide Junction Field Effect Transistor)具有熱導率高、通態電阻低、開關速度快等性能優勢，非常適用于高溫、高效、高頻場合得到廣泛應用。SiC JFET功率器件有常通型和常斷型兩種類型。相比常通型SiC JFET，常斷型SiC JFET的通態電阻較大，且驅動較為復雜；另外，常斷型SiC JFET閾值電壓很低(小于0.7V)，易受干擾而導致誤導通，不適合用于高頻橋臂電路。

橋臂電路是各類橋式電力電子變換器中的基本單元，若驅動和保護電路設計不合理，很容易發生直通故障，導致開關管產生額外的功率損耗，嚴重時甚至損壞器件，使電路無法正常工作。另外，常通型JFET柵極擊穿電壓與夾斷電壓僅相差幾伏，在快速開關瞬態，高dv/dt與器件的寄生參數相互作用會使柵源極電壓產生振蕩，易導致器件誤開通。

另外，對于常通型器件組成的橋臂電路，若上電瞬間驅動電路不能快速提供足夠高的負向關斷電壓或驅動電源斷電時，也會導致橋臂直通。此外，常通型SiC JFET的夾斷電壓具有負溫度系數，高溫環境下柵極擊穿電壓與夾斷電壓之間的差值更小，使得直通問題更加嚴峻。因此，對于常通型SiC JFET構成的橋臂電路，必須要有直通保護電路以確保電路安全可靠工作。

目前，國內外對于常通型SiC JFET橋臂直通保護方法的研究較少。直通保護的常用辦法是在電路中串聯一個繼電器或固態斷路開關，但是由于其響應時間較長，并不能滿足SiC JFET橋臂直通保護的快速性要求。另外一種辦法是橋臂上、下管驅動電路采用互鎖結構或在驅動信號中加入死區時間，但是這種辦法并不能解決上電瞬間驅動電路不能快速提供足夠高的負向關斷電壓或驅動電源斷電導致的直通問題，不適合用于常通型SiC JFET橋臂電路。

因此，需要尋求一種能夠實現直通保護且低損耗、高可靠性的常通型SiC JFET驅動電路。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種具有直通保護的常通型SiC JFET驅動電路，通過在驅動電路中增加自保護電路，使其在直通故障時對下管SiC JFET的柵極施加一個負向安全偏置電壓，迫使下管SiC JFET快速關斷，達到直通保護的目的，驅動電路中的輔助電路能有效抑制誤導通，減少自保護電路動作次數，從而減少驅動電路的功耗，提高直通保護能力。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種具有直通保護的常通型SiC JFET驅動電路，包括：

自保護電路，其輸入端接入母線電壓，輸出端與橋臂電路下管相連；

橋臂電路下管，包括下管驅動模塊、下管輔助電路和下管SiC JFET，所述下管驅動模塊和下管輔助電路并聯連接后一端與下管SiC JFET的柵極相連，另一端與下管SiC JFET的源極相連；

橋臂電路上管，包括上管驅動模塊、上管輔助電路和上管SiC JFET，所述上管驅動模塊和上管輔助電路并聯連接后一端與上管SiC JFET的柵極相連，另一端與上管SiC JFET的源極相連，上管SiC JFET的源極還與下管SiC JFET的漏極相連。