[發(fā)明專利]一種改進(jìn)型SiC MOSFET橋臂串?dāng)_抑制驅(qū)動電路及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010462838.8
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111600461A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉志珍;宗沙沙
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088;H02M1/32;H02M1/38
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發(fā)明公開了一種改進(jìn)型SiC MOSFET橋臂串?dāng)_抑制驅(qū)動電路及方法，包括SiC MOSFET上橋臂和SiC MOSFET下橋臂；在每一個橋臂的SiC MOSFET柵極和源極之間，分別并聯(lián)防直通電阻和由輔助三極管與輔助電容組成的串聯(lián)防直通支路。本發(fā)明能夠有效降低在高開關(guān)頻率下由于器件的快速開通關(guān)斷產(chǎn)生的正向橋臂串?dāng)_與負(fù)向橋臂串?dāng)_現(xiàn)象，以提高SiC MOSFET橋式電路的工作可靠性，同時不增加電路復(fù)雜度以及在正常工作情況下對電路的開關(guān)速度沒有任何影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及SiC MOSFET橋式電路電壓串?dāng)_抑制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種改進(jìn)型SiC MOSFET橋臂串?dāng)_抑制驅(qū)動電路及方法。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

SiC MOSFET作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體器件的代表，具有耐壓能力高、熱導(dǎo)率高散熱容易、導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗低、功率模塊體積小的特點，因此被廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域中。但是目前SIC MOSFET的應(yīng)用尚未成熟，在控制領(lǐng)域仍存在各種問題。在三相逆變電路中，SiC MOSFET以其較低的寄生參數(shù)加快了開關(guān)速度以及降低了開關(guān)損耗，但是同時也會在開關(guān)瞬間帶來較大的電壓過沖，在較高的開關(guān)頻率下，會引起橋臂震蕩與串?dāng)_現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致誤導(dǎo)通造成上下橋臂直通，損壞器件。

橋臂串?dāng)_分為兩類，一類為當(dāng)橋臂中一器件處于關(guān)斷期間另一器件開通瞬間由于漏電流流經(jīng)驅(qū)動電阻使柵源驅(qū)動電壓抬升，產(chǎn)生了正向的尖峰脈沖，如果此值超過正向門極閾值電壓，會導(dǎo)致器件誤導(dǎo)通，此為正向串?dāng)_；另一類為當(dāng)橋臂中一器件處于關(guān)斷期間另一器件關(guān)斷瞬間寄生電容放電，產(chǎn)生一個負(fù)向尖峰脈沖，由于SiC MOSFET具有較小的柵源極耐負(fù)壓能力，因此可能會造成反向擊穿，損壞器件，此為負(fù)向串?dāng)_。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有的串?dāng)_抑制技術(shù)中，大多數(shù)僅考慮抑制正向串?dāng)_，很少考慮負(fù)向串?dāng)_，而考慮負(fù)向串?dāng)_的技術(shù)則需要增加額外的控制信號，增加了驅(qū)動電路的復(fù)雜性或是通過犧牲開關(guān)速度增大開關(guān)損耗來實現(xiàn)串?dāng)_抑制。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種改進(jìn)型SiC MOSFET橋臂串?dāng)_抑制驅(qū)動電路及方法，考慮橋式電路的正向串?dāng)_與負(fù)向串?dāng)_，設(shè)計了改進(jìn)鉗位抑制電路，能夠有效降低在高開關(guān)頻率下由于器件的快速開通關(guān)斷產(chǎn)生的正向橋臂串?dāng)_與負(fù)向橋臂串?dāng)_現(xiàn)象，以提高SiCMOSFET橋式電路的工作可靠性，同時不增加電路復(fù)雜度以及在正常工作情況下對電路的開關(guān)速度沒有任何影響。

在一些實施方式中，采用如下技術(shù)方案：

一種改進(jìn)型SiC MOSFET橋臂串?dāng)_抑制驅(qū)動電路，包括SiC MOSFET上橋臂和SiCMOSFET下橋臂；在每一個橋臂的SiC MOSFET柵極和源極之間，分別并聯(lián)防直通電阻和由輔助三極管與輔助電容組成的串聯(lián)防直通支路。

作為進(jìn)一步地方案，所述輔助三極管的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)續(xù)流二極管D4。

作為進(jìn)一步地方案，所述輔助三極管的基極和發(fā)射極之間并聯(lián)反向二極管D3。

作為進(jìn)一步地方案，所述反向二極管D3的正向端口與輔助三極管的基極及驅(qū)動電阻R_g的末端相連，驅(qū)動電阻R_g的首端與驅(qū)動電源相連接；所述反向二極管D3的負(fù)向端口與輔助三極管的發(fā)射極相連。

在另一些實施方式中，采用如下技術(shù)方案：

一種改進(jìn)型SiC MOSFET橋臂串?dāng)_抑制驅(qū)動電路的工作方法，包括：

SiC MOSFET上橋臂導(dǎo)通瞬間，SiC MOSFET下橋臂的SiC MOSFET漏源極之間電壓升高，寄生電容上的密勒電流給柵源極寄生電容與防直通電阻充電，使得SiC MOSFET柵極驅(qū)動電壓升高；