[發明專利]一種大功率碳化硅驅動電路

在審

• 申請號: 201610763244.4
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN107800416A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 李征
• 申請（專利權）人: 李征
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687;H03K17/22;H03K17/16;H03K17/081
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種大功率碳化硅驅動電路，適用于電源領域。

背景技術

碳化硅(Silicon Carbride , SiC)是一種具有寬禁帶、高擊穿電場、高飽和漂移速度和高熱導率等優越電學特性的材料，與其他材料相比其更適合在高溫、高功率和高頻的特殊條件下工作，故該材料一經誕生就引起了人們的廣泛關注。電力電子行業的發展一直與半導體器件的發展密切相關。在行業對高頻化、大功率化提出更高要求的情況下，大功率高頻感應加熱技術對SiC MOSFET的應用也進入了積極探索階段。

由于SiC材料的禁帶寬度和擊穿場強遠高于Si等材料，故在相同的耐壓水平下，SiC MOSFET的寄生電容遠小于Si MOSFET，對驅動電路的寄生參數更加敏感。SiC MOSFET更適合在-2V~+20V的驅動電壓下工作，與Si MOSFET的0V~+15V區別較大。而電壓U變為負值時，GS兩端的氧化層電容回增大，這會增加MOSFET開通及關斷時所需的電荷量，從而影響開關速度。故完全套用Si MOSFET的驅動方式，來驅動SiC MOSFET是不合理的，而是應對SiC MOSFET驅動電路進行精心設計。SiC MOSFET的開關快慢并不完全取決于器件本身，還與外電路參數有關。而驅動電路門極電阻R的大小即可強烈地影響其在開關過程中是否振蕩、關斷時的電壓尖峰是否太大以及二極管的反向恢復電流是否合適等問題，且由于SiC MOSFET工作頻率在兆赫范圍內，保證其以最小的開關損耗安全快速的完成開通、關斷轉換成為該驅動電路設計的關鍵。

發明內容

本發明提供一種大功率碳化硅驅動電路，電路結構緊湊，體積較小，工作可靠，適應性好，安全驅動，提高了工作效率，降低了電路功耗，具有良好的抗干擾性和可靠性。

本發明所采用的技術方案是。

大功率碳化硅驅動電路由改進光耦合器隔離驅動電路、過流保護及軟關斷電路、綜合故障鎖存及復位電路組成。

所述光耦合器隔離驅動電路主要分為脈沖整形放大與故障檢測兩部分。整形放大部分主要功能為實現驅動脈沖的功率放大。采用專門用于MOSFET和IGBT的高速驅動芯片IXDD614雙管并聯實現，該芯片不僅可滿足驅動電路高速、低傳輸延遲時間、低輸出阻抗、低能耗等要求。并且該芯片具有使能控制端，當使能端為低電平時，輸出為高阻狀態。故障檢測部分主要功能是實現過流故障檢測。過流保護是開關器件應用的關鍵技術，過流保護的好壞直接關系到SiC MOSFET器件本身及整個電路系統的工作性能和運行安全。BM6104FV為開關頻率高達1MHz的驅動芯片，內含短路檢測、門極米勒鉗位、軟關斷保護功能。芯片供電電壓為+5V。脈沖輸入采用施密特特性的CD4093進行整形；門極米勒嵌位三極管外置，保證主回路中的另外SiC MOSFET導通時的電壓尖峰，不會通過米勒電容對該驅動器門極造成虛高電位導致SiC MOSFET管直通，因此電路設計從門極電阻后端嵌位。

所述過流保護及軟關斷電路中，過流保護電路采用比較器LM339進行過流值比較，輸出為SC,一路給定9013三極管對IXDD614進行控制，一路給定軟關斷電路進行軟關斷?？紤]到10只并聯管子軟關斷的一致性，采用門極電阻前端軟關斷。

所述綜合故障鎖存及復位電路對故障進行相應鎖存、指示，匯總為1路光耦故障供外電路使用。其中板內故障共分五路，兩種電位。丟脈沖故障、正電平故障、負電平故障、超溫故障為高電位故障，驅動芯片提供的原副邊欠壓故障、短路故障為低電位故障。電路采用光荊進行隔離后進入鎖存電路，并提供相應的LED顯示；其余四路故障通過比較器LM339和設置門檻進行比較然后進入鎖存電路進行鎖存，提供相應的LED顯示。復位電路外接+24VDC邏輯電平，對上述鎖存電平進行復位。

本發明的有益效果是：路結構緊湊，體積較小，工作可靠，適應性好，安全驅動，提高了工作效率，降低了電路功耗，具有良好的抗干擾性和可靠性。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的光耦合器隔離驅動電路。

圖2是本發明的過流保護及軟關斷電路。

圖3是本發明的綜合故障鎖存及復位電路。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。