[發明專利]一種適用于高頻應用的諧振門極驅動電路

在審

• 申請號: 201910121215.1
• 申請日: 2019-02-19
• 公開（公告）號: CN109698612A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 張建忠;吳海富;朱耀東;趙進
• 申請（專利權）人: 東南大學;嘉興學院
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

本發明公開了一種適用于高頻應用的諧振門極驅動電路，包括諧振電容C_r、諧振電感L_r、輔助開關管一、輔助開關管二、主開關管一、主開關管二以及主功率器件Q₁；所述諧振電容C_r與諧振電感L_r串聯，諧振電感L_r與輔助開關管一的源極相連，輔助開關管一的漏極與輔助開關管二的漏極相連，輔助開關管二的源極與主開關管一的源極、主開關管二的漏極以及主功率器件Q₁的門極相連，主開關管一的漏極連接到正電源電壓V_CC，主開關管二的源極連接負電源電壓V_EE。本發明驅動電路利用諧振電感L_r和諧振電容C_r以及四個開關管S₁～S₄實現門極諧振驅動，驅動電路能夠回收門極驅動功率，減小驅動回路損耗，縮短主功率器件的導通和關斷時間。

技術領域

本發明屬于電路驅動領域，具體是涉及到一種適用于高頻應用的諧振門極驅動電路拓撲設計。

背景技術

隨著電力電子器件的發展，寬禁帶半導體器件越來越多的被人們所關注，電力電子裝置朝著高頻化、集成化的方向發展。目前電力電子器件的開關頻率能夠達到MHz以上，這對高頻驅動電路的設計帶來了很大的挑戰。減小驅動回路寄生參數以及減小驅動電路損耗成了研究熱點。

目前許多公司像CREE、羅姆等都設計出適合高頻應用的驅動電路，它們使用最多的驅動電路結構就是將驅動的推挽輸出級通過一個門極電阻Rg的形式加到功率開關管的門極，或者在門極使用不同的驅動電阻Ron和關斷電阻Roff，這樣不僅減緩了開關管的門極的導通速度和關斷速度，而且增大了門極驅動損耗，同時門極雜散電感的存在也會影響到驅動脈沖的性能。因此需要設計出一款諧振門極驅動電路來加快開關速度和減小損耗。

發明內容

本發明的目的在于為解決現有技術的不足，提供一種適用于高頻應用的諧振門極驅動電路，來提高開關速度和減小驅動損耗。

本發明采用的技術方案為：一種適用于高頻應用的諧振門極驅動電路，包括諧振電容C_r、諧振電感L_r、輔助開關管一、輔助開關管二、主開關管一、主開關管二以及主功率器件Q₁；

所述諧振電容C_r與諧振電感L_r串聯，諧振電感L_r與輔助開關管一的源極相連，輔助開關管一的漏極與輔助開關管二的漏極相連，輔助開關管二的源極與主開關管一的源極、主開關管二的漏極以及主功率器件Q₁的門極相連，主開關管一的漏極連接到正電源電壓V_CC，主開關管二的源極連接負電源電壓V_EE；

所述的諧振門極驅動電路包括8個工作模態，通過順序導通S₁～S₄可以有效的驅動主功率器件，8個工作模態包括：

模態1，[t₀-t₁]階段：t₀時刻之前，主開關管二處于導通狀態，主功率器件Q₁的門極電壓被鉗位在負電源電壓V_EE，主功率器件Q₁處于關閉狀態。在[t₀-t₁]階段，輔助開關管二零電流導通，諧振電容C_r如同一個穩定的電壓源開始對諧振電感L_r進行預充電，電流流通路徑為諧振電容C_r-諧振電感L_r-輔助開關管一-輔助開關管二-主開關管二，電感電流i_L線性上升，主功率器件Q₁門極電壓為負電源電壓V_EE并處于關斷狀態；