[發明專利]一種碳化硅MOSFET的并聯均流結構

有效

• 申請號: 201910038511.5
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109861506B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 龐云亭;郭心銘;韋統振;霍群海
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088;H01F27/30
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

一種碳化硅MOSFET的并聯均流結構，由n級構成，n≥2，n為正整數。每一級由碳化硅MOSFET Q₁、Q₂、……、Q_n及其驅動電路組成；驅動電路中，每個驅動電源串聯一個均流電感器，均流電感器連接驅動電阻，驅動電阻連接一個單體MOSFET，即驅動電源u_g1、u_g2、……、u_gn的正極連接均流電感器L_g1、L_g2、……、L_gn的一端a1、a2、……、an，均流電感器L_g1、L_g2、……、L_gn的另一端b1、b2、……、bn連接驅動電阻R_g1、R_g2、……、R_gn的一端，驅動電阻R_g1、R_g2、……、R_gn的另一端連接單體碳化硅MOSFET Q₁、Q₂、……、Q_n的柵極。

技術領域

本發明涉及一種碳化硅開關器件拓撲。

背景技術

當前廣泛使用的開關器件主要是硅基底的MOSFET和IGBT。硅基底MOSFET開關損耗低，但要做到1700V及以上耐壓則導通損耗很高，IGBT導通損耗低，但由于尾流則開關損耗很高，一般不能用于很高的開關頻率，如10kHz以上。而使用碳化硅基底的MOSFET開關器件，相對硅基底的MOSFET具有低導通損耗的優點，相對IGBT具有低尾流低開關損耗的優點。

單體碳化硅MOSFET往往功率較小，當需要用在更大功率的場合時，需要并聯使用以增加通過電流能力。但并聯碳化硅MOSFET使用時，由于驅動在時間和幅值上的誤差、主功率電路寄生參數差異等影響會導致器件開通關斷電流不相等，過大的電流在開關器件關斷時會產生較大的電壓應力，使開關器件被過壓擊穿損壞。

現有的MOSFET驅動電路大多數是基于硅器件MOSFET設計，對于碳化硅MOSFET的驅動電路設計較少，專利CN107800416A-一種大功率碳化硅驅動電路中提出了一種碳化硅MOSFET驅動電路，其具有隔離、保護、軟關斷功能。但是沒有考慮到大功率應用場合中碳化硅并聯可能遇到的脈沖不一致問題。

發明內容

本發明針對以上技術上的不足，提出一種新的碳化硅MOSFET并聯均流結構。本發明解決了傳統并聯碳化硅MOSFET并聯結構因驅動信號不一致導致的誤開通問題，達到并滿足碳化硅MOSFET大功率的設計要求。

本發明碳化硅MOSFET并聯均流結構為n個子模塊并聯，n的最小值為總設計功率除以單個碳化硅MOSFET設計功率，n為正整數。每一個子模塊由一個碳化硅MOSFET及一個驅動電路組成，碳化硅MOSFET和驅動電路連接。驅動電路中，驅動電源的正極連接均流電感器的一端，均流電感器的另一端連接驅動電阻的一端，驅動電阻的另一端連接碳化硅MOSFET。