[發(fā)明專利]一種基于輔助脈沖的SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010433826.2
• 申請(qǐng)日: 2020-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN111628633B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚文熙;陸雅婷;郭清;李武華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M1/08
• 分類號(hào): H02M1/08;H02M1/088;H02M1/44;H03K3/353
• 代理公司: 鎮(zhèn)江基德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32306
• 代理人: 張敏

本發(fā)明公開了一種基于輔助脈沖的SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，包括主驅(qū)動(dòng)模塊、輔助邏輯電路模塊、小功率MOS管Q1和限流電阻R1，由主驅(qū)動(dòng)模塊將原始驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM轉(zhuǎn)化成具有功率的門極驅(qū)動(dòng)電壓V_G，并連接至SiC?MOS管Qm的G極；原始驅(qū)動(dòng)信號(hào)VPWM同時(shí)連接至輔助邏輯電路模塊，輔助邏輯電路模塊的輸出端依次連接小功率MOS管Q1和限流電阻R1，限流電阻R1的下游連接至SiC?MOS管Qm的G極，并對(duì)主驅(qū)動(dòng)模塊的門極提供總門極充放電電流，進(jìn)而控制驅(qū)動(dòng)過程的各階段時(shí)間。本申請(qǐng)的一種基于輔助脈沖的SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)電路采用輔助邏輯電路、一個(gè)小功率MOS管Q1和限流電阻R1即可完成對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的調(diào)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)開通和關(guān)斷過程獨(dú)立的分段控制，簡單精巧，便于推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣元件驅(qū)動(dòng)技術(shù)，尤其涉及一種基于輔助脈沖的SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)電路。

背景技術(shù)

金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，簡稱金氧半場(chǎng)效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場(chǎng)效晶體管(field-effect transistor)。典型的功率MOSFET工作電路如圖1，MOSFET開關(guān)過程如圖2所示。

V_PWM是驅(qū)動(dòng)信號(hào)，高電平用于控制MOS管開通，低電平用于控制MOS管關(guān)斷。實(shí)際加在門極的電壓為V_G，由于電容結(jié)電容的充放電，門極電壓并不是理想的方波，呈現(xiàn)出若干個(gè)充電時(shí)段：其中，t1-t2階段為門極電容充電到門限電壓V_TH，此時(shí)mos管沒有動(dòng)作。t2-t3階段，門極到達(dá)門限電壓V_TH后，主電路的電流從上面續(xù)流二極管開始轉(zhuǎn)移到MOS管。

在傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路中，由于驅(qū)動(dòng)電壓和電阻都是固定的，因此設(shè)定好驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)后，各個(gè)階級(jí)的時(shí)間就都確定了。但是，這種驅(qū)動(dòng)波形并不是最優(yōu)的，尤其對(duì)于SiCMOSFET，很難兼顧開關(guān)損耗和EMI(Electromagnetic Interference，電磁干擾，簡稱EMI)問題。因此，現(xiàn)有技術(shù)中考慮分段驅(qū)動(dòng)的方法，其基本思路如下。

1.縮短t1-t2的時(shí)間，減少開通延時(shí)。

2.增加t2-t3的時(shí)間，降低電流增加的速率，以減少電流過沖。

3.縮短t3-t4的時(shí)間，降低開關(guān)損耗。

4.減少t5-t6的時(shí)間，減少關(guān)斷延時(shí)。

5.減少t6-t7的時(shí)間，加快電壓上升速度，降低關(guān)斷損耗。

6.增加t7-t8的時(shí)間，減少電流變化率，減少電壓過沖。

這些時(shí)間段可認(rèn)為是對(duì)門極電容的充放電時(shí)間。因此，控制這些時(shí)間段的措施，就是改變門極電流。增加門極電流可以減少該階段的時(shí)間，相反減少門極電流就是增加該階段的時(shí)間。

改變門極電流的方法有很多，一種是開環(huán)，比如使用開關(guān)在不同階段切入不同驅(qū)動(dòng)電阻的方法；也有些采用反饋機(jī)制來改變門極電流的方法，如通過檢測(cè)漏極電流進(jìn)行反饋控制，或通過檢測(cè)DS電壓進(jìn)行反饋控制。

對(duì)于切換電阻的驅(qū)動(dòng)方式，會(huì)提高驅(qū)動(dòng)回路的復(fù)雜性，引入額外的寄生電感，從而造成額外的諧振。而反饋的方式需要增加極高采樣速度的傳感器，并且實(shí)際效果也受限于采樣延時(shí)和采樣干擾。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于輔助脈沖的SiCMOSFET驅(qū)動(dòng)電路，其能解決傳統(tǒng)改進(jìn)門極電流的上述缺陷。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：