[發(fā)明專(zhuān)利]碳化硅與硅混合并聯(lián)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010580501.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111669034B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付永升;任海鵬;王云
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/088
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/088
• 代理公司: 西安新思維專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發(fā)明涉及一種碳化硅與硅混合并聯(lián)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路的參數(shù)達(dá)到4種驅(qū)動(dòng)模式的需求。本發(fā)明包括一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)高壓開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)器(Driver)，以用來(lái)接收處理器發(fā)出來(lái)的PWM信號(hào)；在驅(qū)動(dòng)高壓SiCsubgt;mosfet/subgt;的電路中，驅(qū)動(dòng)器(Driver)與SiCsubgt;mosfet/subgt;之間添加了兩組輔助電路，電容Csubgt;d1/subgt;一端與原有的驅(qū)動(dòng)器(Driver)相連，同時(shí)與低壓的N溝道MOSFET(Ssubgt;d1/subgt;)源極相連，另一端與電阻Rsubgt;d1/subgt;相連，同時(shí)與低壓的N溝道MOSFET(Ssubgt;d1/subgt;)柵極相連，電阻的另一端與高壓開(kāi)關(guān)管的源極和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參考地相連，輔助電路②包含電容Csubgt;d2/subgt;、電阻Rsubgt;d2/subgt;、和一個(gè)低壓的P溝道MOSFET(Ssubgt;d2/subgt;)；電容Csubgt;d2/subgt;與低壓的N溝道MOSFET(Ssubgt;d1/subgt;)漏極相連，電阻Rsubgt;d2/subgt;一端與低壓的P溝道MOSFET(Ssubgt;d2/subgt;)的柵極相連，另一端與高壓開(kāi)關(guān)管的源極和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參考地相連。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步涉及一種混合半導(dǎo)體器件并聯(lián)使用時(shí)柵-源極的驅(qū)動(dòng)電路技術(shù)，具體涉及一種多個(gè)驅(qū)動(dòng)模式可變的碳化硅與硅混合并聯(lián)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路。

技術(shù)背景：

寬禁帶半導(dǎo)體器件(如：碳化硅金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，SiliconCarbide-Metal?Oxide?Semiconductor?Field-Effect?Transistor-SiC-MOSFET；氮化鎵，Gallium?Nitride-GaN)具有耐高溫、高開(kāi)關(guān)頻率、低開(kāi)關(guān)損耗的特性，為實(shí)現(xiàn)高功率密度、高效率的電力電子設(shè)備提供了更多的可能性，但昂貴的價(jià)格對(duì)其廣泛應(yīng)用造成了困難。而傳統(tǒng)的硅基開(kāi)關(guān)管(硅絕緣柵雙極型晶體管，Silicon-Insulated?Gate?BipolarTransistor；硅金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，Silicon-Metal?Oxide?SemiconductorField-Effect?Transistor))雖然開(kāi)關(guān)損耗較大，但因價(jià)格低廉，目前工業(yè)界電能變換系統(tǒng)仍以其為核心器件。隨著控制技術(shù)的迅速發(fā)展，將寬禁帶半導(dǎo)體器件與傳統(tǒng)的硅基器件并聯(lián)混合使用受到了廣泛關(guān)注。其相比于純寬禁帶半導(dǎo)體器件降低了系統(tǒng)成本，同時(shí)相比于純硅基器件，不僅可以提升系統(tǒng)的功率密度，也可以降低系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)損耗。目前混合開(kāi)關(guān)并聯(lián)的驅(qū)動(dòng)模式有：

A、Si-IGBT或Si-MOSFET作為主開(kāi)關(guān)管，由正常的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)工作。分別在PWM信號(hào)的上升沿與下降沿生成較窄的脈沖信號(hào)完成對(duì)SiC-MOSFET或GaN的驅(qū)動(dòng)，以降低主開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通與關(guān)斷損耗。該驅(qū)動(dòng)模式主要應(yīng)用在硬開(kāi)關(guān)模式下。

B、Si-IGBT或Si-MOSFET作為主開(kāi)關(guān)管，由正常的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)工作。在Si-IGBT或Si-MOSFET關(guān)斷前生成較窄的脈沖信號(hào)完成對(duì)SiC-MOSFET或GaN的驅(qū)動(dòng)，使SiC-MOSFET或GaN遲于Si-IGBT或Si-MOSFET關(guān)斷，以降低抓開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷損耗。此模式適用于軟開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)。

C、Si-IGBT或Si-MOSFET與SiC-MOSFET或GaN均作為主開(kāi)關(guān)管，Si-IGBT或Si-MOSFET由正常的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)工作，且同時(shí)開(kāi)通和關(guān)斷。該模式不能有效減小Si-IGBT或Si-MOSFET關(guān)斷時(shí)的損耗。

D、Si-IGBT或Si-MOSFET與SiC-MOSFET或GaN均作為主開(kāi)關(guān)管，Si-IGBT或Si-MOSFET由正常的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)工作，并將PWM信號(hào)做一定的延時(shí)用于驅(qū)動(dòng)SiC-MOSFET或GaN，該模式適用于軟開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)。