[發明專利]一種抑制SiC MOSFET門極串擾與振蕩的驅動電路

有效

• 申請號: 201910404032.0
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110212740B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 李小強;王文杰;賀生鵬;林銘恩;伍小杰;余超;紀明理;徐塑哲;周子奇;董云鶴;何承原
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H02M1/092
• 分類號: H02M1/092
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發明提供了一種抑制SiC MOSFET門極串擾與振蕩的驅動電路，屬于電力電子開關器件驅動電路技術領域。其技術方案為：一種抑制SiC MOSFET門極串擾與振蕩的驅動電路，包括推挽電路和電容輔助電路，推挽電路和電容輔助電路連接在主電路上構成完整的工作電路；所述主電路由連接在同一橋臂上的上下兩個SiC MOSFET開關管組成。本發明的有益效果為：本發明可以在不減慢兩SiC MOSFET開關管的開通和關斷速度的前提下，有效降低了由同一橋臂上下兩SiC MOSFET開關管相互產生的串擾電壓，并且有效減小了兩SiC MOSFET開關管驅動輸出電壓在開關過程中的震蕩。

技術領域

本發明涉及電力電子開關器件驅動電路技術領域，尤其涉及一種抑制SiC MOSFET門極串擾與振蕩的驅動電路。

背景技術

SiC MOSFET具有開關速度快、導通電阻低、耐高溫、散熱性好等優勢，適用高功率密度、高開關頻率、高效率及環境惡劣場合。然而，開關速度的大幅提升會使漏源之間產生很大的dv/dt，容易對橋臂的其他開關器件的驅動產生串擾，同時使器件驅動本身發生振蕩。由于SiC MOSFET的開通閾值較低且柵極最大負壓較小，串擾嚴重時可能導致誤開通或者柵源極負壓擊穿，驅動振蕩嚴重時可能會導致開通過程中柵源正壓擊穿，嚴重制約的SiCMOSFET的應用。

為了抑制串擾與驅動振蕩的影響，通常使用的方法為：增加驅動電阻阻值或者增加柵源之間的并聯電容容值。這種方案能夠較好的抑制串擾影響，但會導致開關速度的降低，在硬開關情況下必然會增大開關損耗，同時也會降低開關器件的工作開關頻率，從而不能完全發揮碳化硅器件的優勢。因此，國內外提出了多種驅動改造設計方案，其主要分為兩類。一類方案采用可變的門極驅動電壓，使用兩個推挽電路實現驅動電壓四個等級的變化。可變的門極驅動電壓可以根據開關各個狀態下串擾的極性，預置相應的電壓等級，從而抑制串擾。可變的門極驅動電壓電路結構復雜，需要提供額外的隔離控制信號，并且沒有抑制開關過程中的驅動振蕩的能力，同時需要對串擾極性做出預判，特別是對于三相電路不同工作狀態串擾極性較難預判；另外一類方案為可變柵源電容的方案可變的門極驅動電壓，通過采用有源器件使SiC MOSFET在可能受到串擾影響時，在其柵源極并聯一個容值較大的電容，從而達到抑制串擾的目的。可變的門極驅動電壓僅僅可作用于SiC MOSFET關斷完成后至下一次開通之前的階段，對開關過程中的驅動振蕩沒有抑制能力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種抑制SiC MOSFET門極串擾與振蕩的驅動電路，通過兩組三極管使柵源并聯的電容與驅動電阻可控，在不減緩SiC MOSFET開通和關斷速度，以及不需要額外控制信號的情況下，抑制SiC MOSFET開關管開通和關斷過程中的驅動振蕩和串擾。

本發明是通過如下措施實現的：一種抑制SiC MOSFET門極串擾與振蕩的驅動電路，其中，包括推挽電路、電容輔助電路，所述推挽電路和電容輔助電路連接在主電路上構成完整的工作電路，所述主電路由連接在同一橋臂上的上下兩個SiC MOSFET開關管構成；

在控制器的兩控制信號輸出端分別連接于兩個光耦芯片輸入端，兩所述光耦芯片的輸出端分別連接所述兩推挽電路和所述兩電容輔助電路的控制信號輸入端，所述兩推挽電路的兩輸出端分別與所述主電路的同一橋臂上的兩個SiC MOSFET開關管的柵極連接，所述兩推挽電路的輸入端分別接兩隔離電源芯片的+20V和-5V輸出管腳；

兩所述光耦芯片信號輸出端分別連接在所述電容輔助電路中兩組三極管的基極，所述電容輔助電路中兩組三極管的集電極分別通過兩組輔助電容與所述主電路的同一橋臂上兩個SiC MOSFET開關管的源極相連接；

兩組所述三極管的發射極分別連接到所述主電路的同一橋臂上下兩SiC MOSFET開關管的柵極，兩組所述三極管的發射極和集電極之間分別反并聯兩組二極管，所述同一橋臂上下兩SiC MOSFET的源極分別接兩隔離電源芯片的0V輸出管腳。