[實用新型]基于氮化鎵功率器件的驅動器、橋臂、多相逆變電路以及印制電路板布局

有效

• 申請號: 201821259506.4
• 申請日: 2018-08-06
• 公開（公告）號: CN208836020U
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 駱光照;崔龍然;邱蔡;薛釗;陶雪成;趙國棟;張澤良
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/088;H02M1/32
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本實用新型涉及一種基于氮化鎵功率器件的驅動器、橋臂、多相逆變電路以及印制電路板布局，氮化鎵功率晶體管和驅動芯片之間的電阻R2、電阻R1、變阻抗高頻抑制器、穩壓二極管和尖峰吸收模塊；電阻R2并聯于驅動芯片的輸出端，電阻R1與變阻抗高頻抑制器串聯與氮化鎵功率晶體管de柵極連接，穩壓二極管與電阻R1及變阻抗高頻抑制器并聯后連接于驅動芯片的輸出端GND端；尖峰吸收模塊并聯于氮化鎵功率晶體管輸出端的漏極與源極。本實用新型能夠在保證穩定驅動氮化鎵功率器件的同時，縮減驅動電路的元器件使用數量，降低驅動電路的成本，同時能夠抑制氮化鎵功率晶體管高頻工作下柵極驅動振蕩、降低氮化鎵功率晶體管開關過程的電壓尖峰等問題。

技術領域

本發明屬于功率變換領域，特別是DC-AC兩電平單相、三相逆變功率變換技術領域，涉及一種基于氮化鎵功率器件的驅動器、橋臂、多相逆變電路以及印制電路板布局。

背景技術

功率變換應用領域中提高功率器件的開關頻率能夠有效降低能量變換輸出諧波，獲得更好的能量輸出，達到更高精度的控制效果，但是傳統硅功率器件的反向恢復能量高，極大增加了功率變換過程中的能量損耗，降低了功率變換的效率；同時，功率變換的應用環境也存在高溫等惡劣工況，在這種環境下，傳統硅功率器件的應用收到了一定的限制，高溫下降額輸出，導致功率變換效率降低。

隨著現代功率器件的發展，高效率、高頻、高溫、高功率密度是功率器件發展的必然方向，而在此需求下傳統硅材料的電力電子功率器件逐步無法滿足電力電子、功率半導體的要求，寬禁帶功率半導體成為替代傳統硅器件的理想材料。

以碳化硅和氮化鎵為代表的功率半導體器件打破了現有半導體的格局，耐壓高、高電子遷移率和導熱性能好以及抗干擾能力強等突出優點使得寬禁帶半導體逐步應用到更加廣泛的領域中，比如：航空航天、軍事、射頻、無線充電和醫療設備等領域中。

目前，高壓氮化鎵功率器件的耐壓能力均可達到650V，最大漏極電流能力在50A左右，在在中小功率領域具有較大應用潛力。

應用氮化鎵功率器件雖然可提高功率變換中開關頻率，但是快速的開關過程意味著更高的瞬時變化量dv/dt、di/dt，這就表明氮化鎵功率器件對印刷電路板及功率回路的雜散電感、寄生參數更加敏感，驅動過程中容易發生振蕩，振蕩有可能導致驅動失控，器件漏源極兩端過壓擊穿或者器件一個橋臂間直通過流，這種工況下器件無法正常工作甚至造成永久性損壞。

公開號為CN105896992A，申請日為2016年5月27日，公布日為2016年8月 24日的中國專利，提出一種氮化鎵功率器件的超高頻驅動方法，該專利要求的驅動方法從系統上闡述了超高頻下柵極(門極)驅動方式及控制方法，但針對于氮化鎵功率器件在高頻工作下由于印制電路板和系統線路的寄生參數所帶來的開關干擾、柵極振蕩等問題并未提出有效的解決方案。

公開號為CN102611288A，申請日為2012年3月19日，公布日為2012年7月 25日的中國專利，提出一種氮化鎵功率晶體管的三電平驅動方法，該專利針對氮化鎵功率晶體管在反向導通機制下導通壓降大的問題，降低反向導通損耗，能夠在一定程度上提高變換器的工作效率，但是針對驅動方式和公開號為CN105896992A存在相似的問題，在此不再贅述。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種基于氮化鎵功率器件的驅動器、橋臂、多相逆變電路以及印制電路板布局，運用氮化鎵功率器件進行DC-AC功率變換，提出一種降低氮化鎵功率器件門極振蕩的電路和對應的印制電路板器件布局布線方法。

技術方案