[發明專利]一種SiC MOSFET驅動保護電路及其保護方法

有效

• 申請號: 201810968972.8
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109302169B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 任強;趙雪峰;席小鷺
• 申請（專利權）人: 北京長峰天通科技有限公司
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687;H03K17/16
• 代理公司: 長沙啟昊知識產權代理事務所(普通合伙) 43266
• 代理人: 謝珍貴

本發明屬于電路控制技術領域，尤其涉及一種SiC MOSFET驅動保護電路及其驅動保護方法。該電路包括采樣比較模塊、信號鎖存及邏輯控制模塊、外部控制模塊和誤開通抑制執行模塊。該驅動電路能夠解決SiC MOSFET工作過程中由于各種原因引起的誤開通問題，同時可通過處理器監控誤開通抑制信號的頻率，判斷當前電路工作的環境，實時調節SiC MOSFET的開關頻率和工作狀態，可以大大增加電路的可靠性，延長器件的壽命。

技術領域

本發明屬于電路控制技術領域，尤其涉及一種SiC MOSFET驅動保護電路及其驅動保護方法。

背景技術

SiC材料作為一種新型的材料，具有禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導率高等優秀的物理化學性質，人們通過使用SiC材料的功率器件，能夠大幅提高器件的開關速度，降低裝置的功耗，縮小裝置的體積。SiC MOSFET，作為目前SiC材料主流功率器件，在電力電子領域得到了廣泛的關注。

要充分發揮SiC MOSFET的特性優勢，提高器件的開關速度，達到降低裝置功耗以及縮小裝置體積的目的，必須先明確SiC MOSFET的開關特性和驅動特性。SiC MOSFET的開關特性主要與極間非線性寄生電容有關。同規格SiC MOSFET的寄生電容只有普通SiMOSFET的1/5～1/10。MOSFET寄生電容值越小，開關速度越快，開關轉換時間越短，從而減少了開關損耗。

SiC MOSFET的驅動特性主要指影響驅動性能的因素及相互關系。驅動電源、柵極電阻、開關頻率是影響其驅動性能的關鍵因素。與普通Si MOSFET相比，SiC MOSFET的柵極閾值電壓更低，更容易開通，在外部有擾動信號的情況下，容易誤開通；SiC MOSFET的正常工作電壓更高，更大的dv/dt容易導致柵極發熱損壞，可靠性更低；SiC MOSFET的寄生電容更小，電容越小，開關越快，損耗更小。

目前，為了充分發揮SiC MOSFET的特性優勢，經常通過設置不同的開通和關斷電阻、在柵極和源極之間并聯電容、在柵極和源極之間并聯電阻，增加泄放回路、采用負電源的方式來避免誤開通，提高可靠性。

然而，設置不同的開通和關斷電阻，雖然能通過減小關斷電阻有效抑制因米勒電容引起的誤導通，但是由于雜散電感的存在，較小的關斷電阻會產生很高的過壓尖峰和柵極震蕩，存在可靠性問題；在柵極和源極之間并聯電容，雖然可以改善dv/dt，抑制柵極電壓過沖，但是增加的電容會分擔柵極充電電流，導致開關速度降低，開關損耗增加；在柵極和源極之間并聯電阻，增加泄放回路，雖然同樣可以改善dv/dt，抑制柵極電壓過沖，但是增加的電阻或泄放回路同樣會增加開關損耗；采用負電源，提高門限電壓，通過負電源關斷，能夠很好抑制由于米勒電容引起的關斷問題，但是由于MOSFET的晶體管結構能夠承受的dv/dt有限，而SiC驅動電壓一般比較高，在較高的開關動作情況下，漏源極電壓變化率大，經寄生參數作用下，柵極電阻將形成較大的電壓尖峰，導致柵極擊穿，在關斷過程中，由于SiCMOSFET較低的開通電壓，柵極電壓尖峰可能導致誤開通。

以上方案都沒有提到干擾信號的大小，只是針對可能的干擾信號做定性處理，且均不能完全抑制SiC MOSFET的誤開通，且同時引起了新的問題，比如功耗增加，開關頻率降低，可靠性不夠等，與采用SiC MOSFET的初衷不符。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對現有存在的技術問題，本發明提供一種SiC MOSFET驅動保護電路及其驅動保護方法，該驅動電路能夠解決SiC MOSFET在關斷期間，由于各種原因引起的誤開通問題，同時可通過處理器監控誤開通抑制信號的頻率，判斷當前電路工作的環境，實時調節SiCMOSFET的開關頻率和工作狀態，可以大大增加電路的可靠性，延長器件的壽命。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：