[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于跨導(dǎo)增益負(fù)反饋機(jī)理的柵源電壓擾動(dòng)抑制電路

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011102001.9
• 申請(qǐng)日: 2020-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112436725A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵天驄;李志君;鄭瓊林;黃波;王俊興
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京交通大學(xué);泰科天潤(rùn)半導(dǎo)體科技（北京）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/32
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/32;H03F1/34
• 代理公司: 福州市鼓樓區(qū)京華專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 35212
• 代理人: 王牌

本發(fā)明提供了一種基于跨導(dǎo)增益負(fù)反饋機(jī)理的柵源電壓擾動(dòng)抑制電路，用于驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)功率MOSFET(Q₁)，被驅(qū)動(dòng)功率MOSFET(Q₁)通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片作開(kāi)關(guān)動(dòng)作，包括一驅(qū)動(dòng)管(Q₂)；通過(guò)驅(qū)動(dòng)管(Q₂)的跨導(dǎo)增益，經(jīng)過(guò)被驅(qū)動(dòng)功率MOSFET(Q₁)內(nèi)部寄生電阻，產(chǎn)生位移電流，對(duì)被驅(qū)動(dòng)功率MOSFET(Q₁)的寄生輸入電容充放電，基于跨導(dǎo)增益構(gòu)建負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，在外界干擾下，控制柵源電壓保持穩(wěn)定，同時(shí)抑制柵源電壓正向和負(fù)向電壓發(fā)散振蕩。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種基于跨導(dǎo)增益負(fù)反饋機(jī)理的柵源電壓擾動(dòng)抑制電路。

【背景技術(shù)】

功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)在使用中，漏源電壓和電流的劇烈變化通過(guò)米勒電容反射，影響柵源電壓穩(wěn)定性。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步，采用SiC、GaN等寬禁帶半導(dǎo)體材料生成的功率MOSFET具有耐壓高、開(kāi)關(guān)速度快的優(yōu)勢(shì)，然而，這一優(yōu)勢(shì)確迫使漏源電壓和電流的變化率變得更高，嚴(yán)重挑戰(zhàn)著柵源電壓的穩(wěn)定性。特別不穩(wěn)定的柵源電壓將增加變換器損耗，甚至引發(fā)橋臂直通、柵極電解質(zhì)擊穿，嚴(yán)重威脅著MOSFET的性能提升和安全可靠應(yīng)用。

目前已經(jīng)有多種有源驅(qū)動(dòng)技術(shù)解決柵源電源的穩(wěn)定性問(wèn)題。在驅(qū)動(dòng)電路中增加有源的輔助半導(dǎo)體器件，并通過(guò)控制諧振達(dá)到抑制擾動(dòng)的目的；參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1:一種SiCMOSFET的柵極擾動(dòng)抑制電路及驅(qū)動(dòng)電路，申請(qǐng)?zhí)?01810059420.5；參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)2:驅(qū)動(dòng)電平組合優(yōu)化的橋臂擾動(dòng)抑制驅(qū)動(dòng)電路及其控制方法，申請(qǐng)?zhí)?01610459751.9；參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)3:一種諧振型SiC MOSFET橋臂擾動(dòng)抑制驅(qū)動(dòng)電路及其控制方法，申請(qǐng)?zhí)?01811451477.6；參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)4:一種抑制SiC MOSFET橋臂擾動(dòng)的改進(jìn)門(mén)極驅(qū)動(dòng)裝置，申請(qǐng)?zhí)?01710703079.8。上述的專(zhuān)利文獻(xiàn)的技術(shù)方案，均依賴(lài)于諧振機(jī)理，調(diào)整驅(qū)動(dòng)回路阻抗特性或輸出電壓，旁路或抵消結(jié)電容位移電流影響。為此，需要額外增加邏輯電路控制輔助半導(dǎo)體器件，需要額外增加具有一定體積的儲(chǔ)能元件(一般為電容)。此外，由于諧振點(diǎn)隨電路雜散參數(shù)變化，擾動(dòng)抑制元件的參數(shù)需要針對(duì)不同電路進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，抑制效果嚴(yán)重依賴(lài)雜散參數(shù)提取精度，解決方法的環(huán)境適應(yīng)性較差。實(shí)際應(yīng)用中，急需驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)可靠性強(qiáng)的擾動(dòng)抑制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于提供一種基于跨導(dǎo)增益負(fù)反饋機(jī)理的柵源電壓擾動(dòng)抑制電路，基于跨導(dǎo)增益構(gòu)建負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，在外界干擾下，控制柵源電壓保持穩(wěn)定，同時(shí)抑制柵源電壓正向和負(fù)向電壓發(fā)散振蕩。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于跨導(dǎo)增益負(fù)反饋機(jī)理的柵源電壓擾動(dòng)抑制電路，用于驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)功率MOSFET(Q₁)，被驅(qū)動(dòng)功率MOSFET(Q₁)通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片作開(kāi)關(guān)動(dòng)作，包括一驅(qū)動(dòng)管(Q₂)；通過(guò)驅(qū)動(dòng)管(Q₂)的跨導(dǎo)增益，經(jīng)過(guò)被驅(qū)動(dòng)功率MOSFET(Q₁)內(nèi)部寄生電阻，產(chǎn)生位移電流，對(duì)被驅(qū)動(dòng)功率MOSFET(Q₁)的寄生輸入電容充放電。

進(jìn)一步地，還包括驅(qū)動(dòng)電阻(R_g2)、驅(qū)動(dòng)電阻(R_g1)、開(kāi)通偏置電壓以及關(guān)斷偏置電壓，所述驅(qū)動(dòng)芯片輸出電源正端口連接至開(kāi)通偏置電壓的正極，所述驅(qū)動(dòng)芯片輸出電源負(fù)端口連接至關(guān)斷偏置電壓的負(fù)極，所述驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)輸出端口連接至所述被驅(qū)動(dòng)功率MOSFET(Q₁)的柵極，所述驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)輸出端口連接至所述驅(qū)動(dòng)管(Q₂)的柵極，所述驅(qū)動(dòng)管(Q₂)的源極連接至所述被驅(qū)動(dòng)功率MOSFET(Q₁)的柵極，所述驅(qū)動(dòng)管(Q₂)的漏極連接至所述關(guān)斷偏置電壓的負(fù)極，所述開(kāi)通偏置電壓負(fù)極以及關(guān)斷偏置電壓的正極均連接至所述被驅(qū)動(dòng)功率MOSFET(Q₁)的源極。