[發明專利]鉗位源級驅動碳化硅半導體場效應管的電路

有效

• 申請號: 202011025266.3
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112234805B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 袁遠東;劉金虎;鄒其峰;王曉飛;劉型志
• 申請（專利權）人: 北京智芯微電子科技有限公司;西安交通大學;國網重慶市電力公司營銷服務中心;國網信息通信產業集團有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M3/335
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;王曉曉

本發明涉及集成電路技術領域，提供一種鉗位源級驅動碳化硅半導體場效應管的電路，包括驅動芯片和碳化硅MOS管，所述驅動芯片內部集成驅動電路，所述驅動芯片還集成用于控制所述碳化硅MOS管的源極電壓的硅MOS管；所述驅動芯片通過控制所述硅MOS管的導通和關斷來實現所述碳化硅MOS管的導通和關斷。本發明在SiC MOS的源極串聯一個硅MOS管，通過控制硅MOS管的導通和關斷即可控制SiC MOS的導通和關斷，電路結構簡單，避免復雜電路結構對其它器件的影響。通過在SiC MOS的柵極加一個固定的鉗位電壓，在硅MOS管關斷時實現柵極與源極的負壓差，采用鉗位源級驅動結構實現穩定的負壓輸出，保證SiC MOS導通和關斷的穩定性，提高了系統的穩定性。

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，具體地涉及一種鉗位源級驅動碳化硅半導體場效應管的電路以及一種ACDC反激式轉換器。

背景技術

SiC MOSFET(SiC Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，碳化硅金屬-氧化物半導體場效應晶體管，以下簡稱碳化硅半導體場效應管、碳化硅MOS管或SiCMOS)，具有開關速度快，開關損耗小，溫度性能好，耐壓等級高，體積小等優點。為了能夠適應更寬的輸入電壓范圍，更可靠的高溫穩定性，更高的工作頻率從而達到更小的體積，SiCMOS功率器件成為ACDC(交流直流轉換)領域的最優選擇。但是，SiC MOS的關斷驅動電壓與傳統的Si MOS(Si Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，硅金屬-氧化物半導體場效應晶體管，以下簡稱硅半導體場效應管或硅MOS管)的驅動電壓不同，關斷時需要在柵源施加一個-5V左右的負壓，而Si MOS的柵極只需要達到0V即可關斷。目前主要采用電荷泵的方式，直接產生一個負壓施加在SiC MOS的柵極上，SiC MOS的源極接零電位，來實現SiC MOS柵源負偏壓。但是，電荷泵的電路復雜且產生的負壓不穩定，SiC MOS無法獲得一個穩定可靠的負壓，會影響系統的穩定性。

發明內容

本發明的目的是提供一種鉗位源級驅動碳化硅半導體場效應管的電路，能夠很好的控制電路中SiC MOS的導通和關斷，以提高系統穩定性。

為了實現上述目的，本發明提供一種鉗位源級驅動碳化硅半導體場效應管的電路，包括驅動芯片和增強型的碳化硅MOS管，所述驅動芯片內部集成驅動電路，所述驅動芯片還集成用于控制所述碳化硅MOS管的源極電壓的硅MOS管；所述驅動芯片通過控制所述硅MOS管的導通和關斷來實現所述碳化硅MOS管的導通和關斷。

進一步地，所述硅MOS管為NMOS管。

進一步地，所述NMOS管的柵極輸入電壓信號，所述NMOS管的漏極通過所述驅動芯片的SOURCE端與所述碳化硅MOS管的源極連接，所述NMOS管的源極通過所述驅動芯片的CS端接地。

進一步地，所述碳化硅MOS管的柵極與所述驅動芯片的GATE端連接，所述驅動芯片的GATE端為所述碳化硅MOS管的柵極提供固定的鉗位電壓，以在所述NMOS管關斷時使得所述碳化硅MOS管的柵極與源極之間形成固定的負電壓差。進一步地，所述驅動芯片的GATE端通過鉗位二極管接地。

進一步地，所述鉗位電壓為15V。

進一步地，所述NMOS管的柵極輸入的電壓信號為0V～5V的方波。

進一步地，在所述NMOS管關斷時，所述碳化硅MOS管的柵極與源極的電壓差為-5V。

本發明還提供一種ACDC反激式轉換器，包括上述的鉗位源級驅動碳化硅半導體場效應管的電路。