[發明專利]高抗擾SiC MOSFET驅動電路及工作方法

有效

• 申請號: 202010059526.2
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111181362B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 張承慧;徐英輝;段彬;丁文龍;王孝乾;宋金秋
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M1/088;H02M1/32
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種高抗擾SiC MOSFET驅動電路及工作方法，包括：依次串聯連接的用于產生負壓的負壓產生電路、用于調整充放電回路柵極電阻阻值的可變柵極電阻、以及正負壓串擾尖峰吸收電路；本發明電路能夠快速吸收正壓尖峰和負壓尖峰，仿真結果表明能夠有效抑制串擾，抗擾性強，保證SiC器件和功率變換拓撲的可靠工作。

技術領域

本發明涉及寬禁帶半導體器件驅動技術領域，尤其涉及一種高抗擾SiC MOSFET驅動電路及工作方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

作為第三代寬禁帶半導體的代表性器件，SiC MOSFET具有開關速度快、關損耗低、耐壓高等顯著優勢，是提高功率變換器效率和功率密度等性能的有效途徑。然而，由于SiCMOSFET開關速度高和寄生電容等的存在，在器件開關瞬態會產生較高的dv/dt，從而引發電壓尖峰，嚴重威脅功率器件和拓撲的安全。這也就是常說的橋臂串擾問題，是研究解決的熱點和難點。

目前主要有三種串擾抑制方法：

1、增大柵源極電容值，即在器件的柵源極并聯額外的大電容為米勒電流提供分流支路來抑制電壓尖峰，但同時會增大開關管的開通和關斷時間，降低器件開關速度；

2、減小柵極電阻值，來降低米勒電流產生的串擾電壓，但在開關管關斷期間會引發開關振蕩；

3、設計有源米勒箝位驅動電路，靈活可控性好，但是橋臂電路中開關管關斷速度過快造成互補開關管的負向串擾尖峰嚴重。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種高抗擾SiC MOSFET驅動電路及工作方法，不僅能夠在大幅減小串擾電壓的同時保證開關速度，而且沒有引入額外電壓源及額外控制元件等，還可自動產生負壓保證SiC器件的可靠關斷。

在一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種高抗擾SiC MOSFET驅動電路，包括：依次串聯連接的用于產生負壓的負壓產生電路、用于調整充放電回路柵極電阻阻值的可變柵極電阻、以及正負壓串擾尖峰吸收電路；

所述正負壓串擾尖峰吸收電路包括依次串聯連接的負壓尖峰吸收電路和正壓尖峰吸收電路；所述負壓尖峰吸收電路包括三極管Q2、連接在三極管Q2發射極和SiC MOSFET源極之間電阻R6、連接在三極管Q2基極和發射極之間的電阻R4、以及連接在三極管Q2集電極和正壓尖峰吸收電路之間的電容C2與二極管D2的并聯支路。

進一步地，所述正壓尖峰吸收電路包括三極管Q1、連接在三極管Q1基極和發射極之間的電阻R5、以及連接在三極管Q1集電極和SiC MOSFET源極之間的電容C3。

進一步地，所述負壓產生電路包括：驅動電源、推挽電路和RC并聯分壓電路；

所述推挽電路包括上NPN型三極管S1和下PNP型三極管S2，驅動電源正極與三極管S1的集電極相連，驅動電源負極與三極管S2的集電極相連；所述 RC并聯分壓電路連接在推挽電路的中點處。

所述RC并聯分壓電路包括：并聯連接的電阻R1和電容C1、以及與R1、 C1并聯的電阻R2。

進一步地，所述可變柵極電阻包括：并聯連接的二極管D1和電阻R3；所述電阻R3一端連接負壓產生電路的RC并聯分壓電路，另一端連接負壓尖峰吸收電路。

在另一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種半橋電路，包括：由SiC MOSFET構成的上橋臂和下橋臂；所述SiC MOSFET均采用上述的高抗擾SiC MOSFET驅動電路。

在另一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種半橋電路的工作方法，包括：