[發明專利]SiCMOSFET門極驅動電壓控制電路及其控制方法

有效

• 申請號: 201811288609.8
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109240408B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 楊媛;文陽
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G05F1/569
• 分類號: G05F1/569
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 談耀文

1.SiCMOSFET門極驅動電壓控制電路，其特征在于，包括FPGA芯片(1)，所述FPGA芯片(1)分別連接有門極驅動級(2)、電流檢測電路(3)、電壓檢測電路(4)；

所述電流檢測電路(3)包括均與FPGA芯片(1)連接的電流上升沿檢測電路和電流下降沿檢測電路，所述電壓檢測電路(4)包括與FPGA芯片(1)依次連接的比較器CP₃和阻容分壓電路；

所述電流上升沿檢測電路包括三極管T₁，所述三極管T₁的集電極連接有電阻R₃，所述三極管T₁的發射極連接有電阻R₄，所述三極管T₁的集電極還連接有比較器CP₂，所述三極管T₁與比較器CP₂之間串聯有電阻，所述比較器CP₂又與FPGA芯片(1)連接，所述三極管T₁的基極接地，所述三極管T₁的基極與發射極之間連接有二極管D₂；

所述電流下降沿檢測電路包括與FPGA芯片(1)依次連接的比較器CP₁和比例分壓電路；

所述門極驅動級包括第一門極驅動器和第二門極驅動器，所述第一門極驅動器的輸出端通過門極電阻與SiC MOSFET的門極連接，所述第二門極驅動器的輸出端與SiC MOSFET的輔助源極連接，所述比例分壓電路的輸入端和電阻R₄均與SiC MOSFET的功率源極連接，所述阻容分壓電路與SiC MOSFET的漏極連接，所述電阻R₄另一端通過二極管D₂接地，所述FPGA芯片(1)分別與第一門極驅動器和第二門極驅動器的輸入端連接，且第一門極驅動器的供電電壓高于第二門極驅動器的供電電壓。

2.根據權利要求1所述的SiC MOSFET門極驅動電壓控制電路，其特征在于，所述第一門極驅動器和第二門極驅動器的型號均為IXDN609SIA。

3.SiC MOSFET的門極驅動電壓控制方法，該方法通過權利要求1所述的SiC MOSFET門極驅動電壓控制電路實現電壓控制，其特征在于，具體包括以下步驟：

將所述第一門極驅動器的輸出端通過門極電阻與SiC MOSFET的門極連接，所述第二門極驅動器的輸出端與SiC MOSFET的輔助源極連接，所述比例分壓電路的輸入端和電阻R₄均與SiC MOSFET的功率源極連接，所述阻容分壓電路與SiC MOSFET的漏極連接，所述電阻R₄另一端通過二極管D₂接地，所述FPGA芯片(1)接入PWM信號；

當接入的所述PWM信號為PWM開通信號時，所述FPGA芯片(1)控制門極驅動級(2)輸出第一門極驅動電壓對SiC MOSFET門極進行充電，SiC MOSFET門極電壓上升并達到SiC MOSFET的閾值電壓V_TH，所述電流檢測電路(3)檢測到電路電流開始上升時，比較器CP₂產生第一電平信號并將第一電平信號發送到到FPGA芯片(1)，FPGA芯片(1)自接收到第一電平信號起經過延遲時間t₁，FPGA芯片(1)控制門極驅動級(2)輸出第二驅動電壓對SiC MOSFET門極進行充電，當電壓檢測電路(4)檢測到SiC MOSFET的漏-源極電壓下降到小于10％的母線電壓時，比較器CP₃產生第二電平信號并將第二電平信號發送到FPGA芯片(1)，FPGA芯片(1)控制門極驅動級(2)輸出第三門極驅動電壓，第三門極驅動電壓與第一門極驅動電壓相同，此時，SiC MOSFET完全導通；第一門極驅動電壓為正，且第一門極驅動電壓與第一門極驅動器的供電電壓值相等，第二門極驅動電壓為正，且第二門極驅動電壓等于第一門極驅動器供電電壓與第二門極驅動器供電電壓的電壓差；

當接入的所述PWM信號為PWM關斷信號時，所述FPGA芯片(1)控制門極驅動級(2)輸出第四門極驅動電壓，所述第四門極驅動電壓為負，SiC MOSFET門極電壓下降并達到米勒平臺電壓V_Miller，當電壓檢測電路(4)檢測到SiC MOSFET的漏-源極電壓上升到大于10％的母線電壓時，比較器CP₃產生第三電平信號并將第三電平信號發送到FPGA芯片(1)，FPGA芯片(1)自接收到第三電平信號起經過延遲時間t₂后，FPGA芯片(1)控制門極驅動級(2)輸出第五門極驅動電壓，所述第五門極驅動電壓為0V，SiC MOSFET的漏-源極電壓繼續上升，當SiCMOSFET的漏-源極電壓與母線電壓相等時，SiC MOSFET的漏-源極電流下降，電流檢測電路(3)檢測到SiC MOSFET的漏-源極電流為0時，比較器CP₁產生第四電平信號并將第四電平信號發送到FPGA芯片(1)，FPGA芯片(1)控制門極驅動級(2)輸出第六門極驅動電壓，所述第六門極驅動電壓與第四門極驅動電壓相同，此時，SiC MOSFET完全關斷。