[發明專利]一種可變柵極電壓開通控制電路、功率模塊及電力變換器

有效

• 申請號: 202110088366.9
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112910240B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 蘭欣;劉祥龍;謝國芳;吳平
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02M1/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 閆圣娟

本公開提出了一種可變柵極電壓開通控制電路、功率模塊及電力變換器，控制電路包括第一供電電路、驅動電阻、第二供電電路、供電啟動電路以及延時電路；第一供電電路、驅動電阻以及待控制的功率器件依次連接；供電啟動電路連接延時電路，并設置在第一供電電路和第二供電電路之間，延時電路用于控制第二供電電路的啟動時間，所述第一供電電路的輸出電壓與第二供電電路的輸出電壓不同。控制方法簡單，在不增加控制難度的情況下，充分發揮SIC MOSFET高速開關的性能優勢，提高開通時的驅動電壓，實現高速開關。

技術領域

本公開涉及電力電子相關技術領域，具體的說，是涉及一種可變柵極電壓開通控制電路、功率模塊及電力變換器。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，并不必然構成在先技術。

碳化硅功率器件比傳統硅功率器件具有更低的導通電阻，更快的開關速度和更高的結溫等器件優勢。憑借著上述優勢，在高性能的電力電子應用中，SIC MOSFET將逐步取代SI MOSFET和IGBT成為功率器件的首選。

發明人發現，為了更好地發揮出碳化硅功率器件的速度優勢，目前一些文獻中采用的是多控制信號來控制不同的開關管從而達到為功率器件柵極提供不同驅動電壓的目的。但是這種驅動方式使得控制難度增加，并且各個控制信號之間的間隔時間無法計算，最終驅動系統不能充分的發揮出碳化硅器件的性能優勢。所以，在可以降低控制難度的同時，可以有效的控制各個開關管的信號，來充分的發揮碳化硅器件的性能優勢是非常必要的。另外，同一功率器件的控制在不同的工作階段也需要不同的驅動電壓，如啟動開通階段及開通后的正常工作階段，采用多個驅動電路提供不同的驅動電壓，同樣存在多個驅動電路協同的問題。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了一種可變柵極電壓開通控制電路、功率模塊及電力變換器，其控制方法簡單，在不增加控制難度的情況下，充分發揮SIC MOSFET高速開關的性能優勢，提高開通時的驅動電壓，實現高速開關。

為了實現上述目的，本公開采用如下技術方案：

一個或多個實施例提供了一種可變柵極電壓開通控制電路，包括第一供電電路、驅動電阻、第二供電電路、供電啟動電路以及延時電路；第一供電電路、驅動電阻以及待控制的功率器件依次連接；供電啟動電路連接延時電路，并設置在第一供電電路和第二供電電路之間，延時電路用于控制第二供電電路的啟動時間，所述第一供電電路的輸出電壓與第二供電電路的輸出電壓不同。

一個或多個實施例提供了一種功率模塊，所述功率模塊的電力變換電路的開關管采用上述的一種可變柵極電壓開通控制電路提供驅動電壓。

一個或多個實施例提供了一種電力變換器，其特征是：所述電力變換器采用上述的一種可變柵極電壓開通控制電路，用于為變換器中的開關管提供驅動電壓。

與現有技術相比，本公開的有益效果為：

(1)本公開的驅動電路在不增加控制難度的同時，開通采用兩級電平開通方式，實現功率器件快速開關。

(2)本公開采用并聯的延時電路，使得功率器件開通階段的第一高電平和維持工作第二高電平兩級電平之間的切換時間可調，實現了可變柵極電壓開通,可以控制功率器件的開通速度，降低功率器件的開關損耗和導通損耗。

本公開附加方面的優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本公開的實踐了解到。

附圖說明

構成本公開的一部分的說明書附圖用來提供對本公開的進一步理解，本公開的示意性實施例及其說明用于解釋本公開，并不構成對本公開的限定。

圖1是本公開實施例1的控制電路的電路圖；

圖2是本公開實施例2中的功率模塊采用本公開實施例1的控制電路驅動的電路圖；