[發(fā)明專利]一種基于橋式電路的SiC MOSFET門極輔助電路

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010541881.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN111614236A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李珅;張宇;李先允
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號(hào): H02M1/08
• 分類號(hào): H02M1/08;H02M1/088;H02M1/32
• 代理公司: 南京睿之博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32296
• 代理人: 劉菊蘭

本發(fā)明公開了一種基于橋式電路的SiC MOSFET門極輔助電路，包括驅(qū)動(dòng)回路、負(fù)壓產(chǎn)生模塊和串?dāng)_抑制模塊；其中，驅(qū)動(dòng)回路包括驅(qū)動(dòng)電阻，負(fù)壓產(chǎn)生模塊由電容與齊納二極管并聯(lián)后再與電源模塊串聯(lián)構(gòu)成，串?dāng)_抑制模塊包括反并聯(lián)的三極管和二極管，后與抑制電容相連，三極管基極與發(fā)射極和驅(qū)動(dòng)電阻并聯(lián)；各SiC MOSFET的柵極與源極之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)回路，負(fù)壓產(chǎn)生模塊與驅(qū)動(dòng)回路串聯(lián)，串?dāng)_抑制模塊與驅(qū)動(dòng)回路并聯(lián)。本發(fā)明電路均由無(wú)源器件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；無(wú)需額外增加驅(qū)動(dòng)負(fù)壓電源，且驅(qū)動(dòng)負(fù)壓可由齊納二極管調(diào)節(jié)，可滿足各種驅(qū)動(dòng)需求；有效解決串聯(lián)擾動(dòng)發(fā)生時(shí)的電壓尖峰問(wèn)題，保證器件安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種基于橋式電路的SiC MOSFET門極輔助電路。

背景技術(shù)

SiC MOSFET作為新型電力電子器件擁有SiC材料的眾多優(yōu)點(diǎn)，成為應(yīng)用于高頻、高壓電路中的理想選擇。但是，隨著器件開關(guān)速度的不斷加快，以往在橋式電路中不被重視的寄生參數(shù)成為威脅應(yīng)用SiC MOSFET電路的首要因素。寄生電容在橋臂拓?fù)涓哳l應(yīng)用下容易產(chǎn)生串聯(lián)擾動(dòng)現(xiàn)象，串聯(lián)擾動(dòng)正壓尖峰會(huì)造成器件誤導(dǎo)通，負(fù)壓尖峰會(huì)導(dǎo)致器件損壞，因此傳統(tǒng)門極驅(qū)動(dòng)電路已不能滿足SiC MOSFET在高頻下的可靠性，需要進(jìn)行改進(jìn)。

目前，在抑制串聯(lián)擾動(dòng)方面，根據(jù)原理的不同可大致分為門極阻抗控制和門極電壓控制兩類方法，門極阻抗控制中最典型的方法是并聯(lián)一個(gè)輔助電容，但是輔助電容的接入會(huì)減低器件開斷速度，增大開斷損耗，門極電壓控制中最簡(jiǎn)單的方法是增加一個(gè)負(fù)向電壓源，這利用了SiC MOSFET器件耐負(fù)壓的特點(diǎn)。許多方案都能實(shí)現(xiàn)對(duì)串?dāng)_的抑制，但都有降低開斷速度、控制復(fù)雜等缺點(diǎn)。基于此，本文提出一套基于柵源電壓比較控制的門極輔助電路。該方法抑制了串聯(lián)擾動(dòng)現(xiàn)象，提高了關(guān)斷速度且降低了控制復(fù)雜程度。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明公開了一種基于橋式電路的SiCMOSFET門極輔助電路，能夠抑制橋臂結(jié)構(gòu)串聯(lián)擾動(dòng)，提高器件關(guān)斷速度。

技術(shù)方案：本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于橋式電路的SiC MOSFET門極輔助電路，其特征在于，包括驅(qū)動(dòng)回路、負(fù)壓產(chǎn)生模塊和串?dāng)_抑制模塊；其中，橋式電路包括多個(gè)SiC MOSFET，各SiC MOSFET分別串接于橋式電路中各依次相鄰接的橋臂中，各SiC MOSFET的柵極與源極之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)回路，驅(qū)動(dòng)回路與負(fù)壓產(chǎn)生模塊串聯(lián)，驅(qū)動(dòng)回路與串?dāng)_抑制模塊并聯(lián)。

優(yōu)選的，驅(qū)動(dòng)回路包括電源模塊、脈沖模塊、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、驅(qū)動(dòng)電阻和驅(qū)動(dòng)內(nèi)阻；其中，電源模塊通過(guò)串聯(lián)的第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和驅(qū)動(dòng)電阻連接到SiCMOSFET的源極，驅(qū)動(dòng)內(nèi)阻的一端連接到第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的公共端，驅(qū)動(dòng)內(nèi)阻的另一端連接到SiC MOSFET的柵極，脈沖模塊分別連接到第一開關(guān)管和第二開關(guān)管。

優(yōu)選的，負(fù)壓產(chǎn)生模塊包括負(fù)壓電阻、負(fù)壓電容和齊納二極管；其中，負(fù)壓電容和齊納二極管并聯(lián)后再串聯(lián)到第二開關(guān)管和驅(qū)動(dòng)電阻之間，齊納二極管正極連接第二開關(guān)管，齊納二極管負(fù)極連接驅(qū)動(dòng)電阻，齊納二極管負(fù)極通過(guò)負(fù)壓電阻連接到電源模塊。

優(yōu)選的，負(fù)壓電阻的值為10kΩ，負(fù)壓電容的值為10uF，齊納二極管的耐壓為5.1V。

優(yōu)選的，串?dāng)_抑制模塊包括抑制電容、三極管和二極管；其中，三極管為NPN型三極管，抑制電容的一端連接SiC MOSFET的柵極，抑制電容的另一端連接三極管的集電極和二極管的負(fù)極，三極管的基極、發(fā)射極與驅(qū)動(dòng)電阻并聯(lián)，三極管的發(fā)射極和二極管的正極連接SiC MOSFET的源極。

優(yōu)選的，抑制電容的值為100nF。

優(yōu)選的，第一開關(guān)管和第二開關(guān)管采用推挽方式接入。

有益效果：本發(fā)明具有如下有益效果：