[發(fā)明專利]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)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/26
• 分類號(hào): G01R31/26
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發(fā)明公開(kāi)了一種抑制串?dāng)_的碳化硅MOSFET橋臂電路及設(shè)計(jì)方法，屬于電力電子電路技術(shù)領(lǐng)域。包括兩組RC緩沖電路：用于減少上管Q₁受到的串?dāng)_的R_buffer1、C_buffer1和用于減少下管Q₂受到的串?dāng)_的R_buffer2、C_buffer2。通過(guò)合理配置R_buffer、C_buffer的值，一方面減小漏源電壓變化率來(lái)抑制受到的正向串?dāng)_，另一方面需要控制住對(duì)源極電流變化率來(lái)限制受到的負(fù)向串?dāng)_。本發(fā)明提供了一種無(wú)源抑制碳化硅MOSFET橋臂串?dāng)_的方案，在不增加電路和控制復(fù)雜度的前提下，提高了碳化硅MOSFET橋臂工作的可靠性和安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子電路技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種抑制串?dāng)_的碳化硅MOSFET橋臂電路及設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

碳化硅MOSFET屬于第三代寬禁帶半導(dǎo)體功率器件，具有開(kāi)關(guān)速度快，開(kāi)關(guān)損耗小，導(dǎo)通電阻小，耐高溫，耐高壓的優(yōu)良特性，在電力電子變換器高頻化的浪潮中具有很大的應(yīng)用前景。然而在高頻場(chǎng)合下，功率器件自身封裝引入的寄生參數(shù)和PCB走線引入的雜散參數(shù)變得不可忽略。受到這些參數(shù)的影響，在各種電力電子變換器拓?fù)渲校哂写?lián)關(guān)系的碳化硅MOSFET之間存在“串?dāng)_”影響，具體表現(xiàn)為：正在動(dòng)作的功率器件會(huì)使得相鄰的未動(dòng)作功率器件的柵源電壓發(fā)生正向或負(fù)向的脈沖波動(dòng)。正向的串?dāng)_電壓可能會(huì)導(dǎo)致本不該動(dòng)作的功率器件發(fā)生“誤導(dǎo)通”，而負(fù)向的串?dāng)_電壓則可能擊穿功率器件的柵源電極，損壞功率器件。

現(xiàn)有的“串?dāng)_問(wèn)題”解決方案均是從受到影響的功率器件的驅(qū)動(dòng)回路(即柵源回路)入手。其中，有源米勒箝位的方法需要外加控制信號(hào)，增加了系統(tǒng)的控制復(fù)雜度；而無(wú)源的方法大多需要對(duì)柵源驅(qū)動(dòng)回路做出較大改動(dòng)，增加了驅(qū)動(dòng)電路的復(fù)雜程度，并且無(wú)法應(yīng)用于直接使用集成芯片驅(qū)動(dòng)功率器件的場(chǎng)景。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種抑制串?dāng)_的碳化硅MOSFET橋臂電路及設(shè)計(jì)方法，旨在解決由于封裝和PCB引起的寄生參數(shù)導(dǎo)致的碳化硅MOSFET橋臂串?dāng)_問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種抑制串?dāng)_的碳化硅MOSFET橋臂電路，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。

進(jìn)一步地，上管驅(qū)動(dòng)回路包括上管驅(qū)動(dòng)電源V_g1和上管驅(qū)動(dòng)電阻R_g1；上管驅(qū)動(dòng)電源V_g1的正極串聯(lián)上管驅(qū)動(dòng)電阻R_g1后，連接上管Q₁的柵極；上管驅(qū)動(dòng)電源V_g1的負(fù)極連接上管Q₁的源極。

進(jìn)一步地，下管驅(qū)動(dòng)回路包括下管驅(qū)動(dòng)電源V_g2和下管驅(qū)動(dòng)電阻R_g2；下管驅(qū)動(dòng)電源V_g2的正極串聯(lián)下管驅(qū)動(dòng)電阻R_g2后，連接下管Q₂的柵極；下管驅(qū)動(dòng)電源V_g2的負(fù)極連接下管Q₂的源極。

進(jìn)一步地，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。