[發(fā)明專(zhuān)利]一種抑制串?dāng)_的碳化硅MOSFET橋臂電路及設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011109387.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112147480B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔武斌;涂鈞耀;劉恒陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/26
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/26
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種抑制串?dāng)_的碳化硅MOSFET橋臂電路的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)設(shè)計(jì)待測(cè)電路：

包括直流電壓源V_DC、上管Q₁、上管驅(qū)動(dòng)回路、上管漏源緩沖回路、下管Q₂、下管驅(qū)動(dòng)電路、下管漏源緩沖電路；直流電壓源V_DC的正極接上管Q₁的漏極，上管Q₁的源極接下管Q₂的漏極，下管Q₂的源極接直流電壓源V_DC的負(fù)極；上管驅(qū)動(dòng)回路連接在上管Q₁的柵極和源極之間；下管驅(qū)動(dòng)回路連接在下管Q₂的柵極和源極之間；所述上管漏源緩沖回路包括上管緩沖電容C_buffer1和上管緩沖電阻R_buffer1，上管緩沖電容C_buffer1和上管緩沖電阻R_buffer1為串聯(lián)關(guān)系；下管漏源緩沖回路包括下管緩沖電容C_buffer2和下管緩沖電阻R_buffer2，下管緩沖電容C_buffer2和下管緩沖電阻R_buffer2為串聯(lián)關(guān)系；

(2)對(duì)待測(cè)電路上橋臂進(jìn)行雙脈沖測(cè)試，直流側(cè)接入額定工況下電壓，將空心電感并聯(lián)在下管Q₂兩端，給上管Q₁發(fā)送兩個(gè)開(kāi)通脈沖信號(hào)，寬度記為T(mén)₁、T₂，調(diào)整T₁的大小，使得第二個(gè)脈沖信號(hào)流過(guò)上管Q₁的電流大小額定工況下的電流，調(diào)整T₂的大小，使得上管Q₁在第二個(gè)脈沖信號(hào)控制下，完成額定的電壓電流情況下的開(kāi)通關(guān)斷過(guò)程，測(cè)量并記錄上管Q₁開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程中，上管柵源電壓U_gs1、下管源極電流I_s2、下管漏源電壓U_ds2、下管柵源電壓U_gs2的波形；

(3)對(duì)(2)中獲得的開(kāi)通關(guān)斷波形進(jìn)行分段，確定t₁～t₂、t₂～t₃、t₃～t₄、t₈～t₉、t₉～t₁₀幾個(gè)關(guān)鍵時(shí)間段：

t₁～t₂：該階段特征為下管的體二極管的續(xù)流電流：由最大減小至零，上管柵源電壓U_gs1達(dá)到米勒平臺(tái)；

t₂～t₃：該階段特征為下管漏源電壓U_ds2開(kāi)始線(xiàn)性上升，下管源極電流I_s2增大至最大值；

t₃～t₄：該階段特征為下管漏源電壓U_ds2繼續(xù)線(xiàn)性上升，上升至直流電壓V_DC，管源極電流I_s2開(kāi)始減小；

t₈～t₉：該階段特征為下管漏源電壓U_ds2開(kāi)始線(xiàn)性下降，降至負(fù)向的二極管導(dǎo)通壓降，管源極電流I_s2近似線(xiàn)性下降；

t₉～t₁₀：該階段特征為下管漏源電壓U_ds2不變，下管源極電流I_s2下降至額定電流-I_L；

(4)如果開(kāi)通過(guò)程t₁～t₄期間下管受到的正向串?dāng)_電壓超過(guò)了下管柵源極的導(dǎo)通門(mén)限電壓，或者關(guān)斷過(guò)程t₈～t₁₀期間下管受到的負(fù)向串?dāng)_超過(guò)了下管柵源極的負(fù)向安全電壓，則需要增大下管漏源緩沖回路中的下管緩沖電容C_buffer2，然后回到步驟(2)；反之，則當(dāng)前的下管漏源緩沖回路中的下管緩沖電容C_buffer2為符合要求的設(shè)計(jì)值；

如果開(kāi)通過(guò)程t₁～t₄期間下管受到的負(fù)向串?dāng)_電壓超過(guò)了下管柵源極的負(fù)向安全電壓，或者關(guān)斷過(guò)程t₈～t₁₀期間下管受到的正向串?dāng)_超過(guò)了下管柵源極的導(dǎo)通門(mén)限電壓，需要增大下管漏源緩沖回路中的下管緩沖電阻R_buffer2，然后回到步驟(2)；反之，則當(dāng)前的下管漏源緩沖回路中的下管緩沖電阻R_buffer2為符合要求的設(shè)計(jì)值；

(5)對(duì)待測(cè)電路下橋臂進(jìn)行雙脈沖測(cè)試，直流側(cè)接入額定工況下電壓，將空心電感并聯(lián)在上管Q₁兩端，給下管Q₂發(fā)送兩個(gè)開(kāi)通脈沖控制信號(hào)，寬度記為T(mén)₁'、T₂'，調(diào)整T₁'的大小，使得第二個(gè)脈沖時(shí)刻流過(guò)下管Q₂的電流大小等于額定工況下的電流，調(diào)整T₂'的大小，使得下管Q₂在第二個(gè)脈沖信號(hào)控制下，完成額定的電壓電流情況下的開(kāi)通關(guān)斷過(guò)程，測(cè)量并記錄下管Q₂開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程中，下管柵源電壓U_gs2、上管源極電流I_s1、上管漏源電壓U_ds1、上管柵源電壓U_gs1的波形；

(6)對(duì)(5)中獲得的開(kāi)通關(guān)斷波形進(jìn)行分段，確定t₁'～t₂'、t₂'～t₃'、t₃'～t₄'、t₈'～t₉'、t₉'～t₁₀'幾個(gè)關(guān)鍵時(shí)間段；

t₁'～t₂'：該階段特征為上管的體二極管的續(xù)流電流由最大減小至零，下管柵源電壓U_gs2達(dá)到米勒平臺(tái)；

t₂'～t₃'：該階段特征為上管漏源電壓U_ds1開(kāi)始線(xiàn)性上升，上管源極電流I_s1增大至最大值；

t₃'～t₄'：該階段特征為上管漏源電壓U_ds1繼續(xù)線(xiàn)性上升，上升至直流電壓V_DC，上管源極電流I_s1開(kāi)始減小；

t₈'～t₉'：該階段特征為上管漏源電壓U_ds1開(kāi)始線(xiàn)性下降，降至負(fù)向的二極管導(dǎo)通壓降，上管源極電流I_s1近似線(xiàn)性下降；

t₉'～t₁₀'：該階段特征為上管漏源電壓U_ds1幾乎不變，上管源極電流I_s1下降至-I_L；

(7)如果開(kāi)通過(guò)程t₁'～t₄'期間上管受到的正向串?dāng)_電壓超過(guò)了上管柵源極的導(dǎo)通門(mén)限電壓，或者關(guān)斷過(guò)程t₈'～t₁₀'期間上管受到的負(fù)向串?dāng)_超過(guò)了上管柵源極的負(fù)向安全電壓，則需要增大上管漏源緩沖回路中的上管緩沖電容C_buffer1，然后回到步驟(5)；反之，則當(dāng)前的上管漏源緩沖回路中的上管緩沖電容C_buffer1為符合要求的設(shè)計(jì)值；

如果開(kāi)通過(guò)程t₁'～t₄'期間上管受到的負(fù)向串?dāng)_電壓超過(guò)了上管柵源極的負(fù)向安全電壓，或者關(guān)斷過(guò)程t₈'～t₁₀'期間上管受到的正向串?dāng)_超過(guò)了上管柵源極的導(dǎo)通門(mén)限電壓，需要增大上管漏源緩沖回路中的上管緩沖電阻R_buffer1，然后回到步驟(4)；反之，則當(dāng)前的上管漏源緩沖回路中的上管緩沖電阻R_buffer1為符合要求的設(shè)計(jì)值。