[發明專利]一種SiC MOSFET的驅動電路

有效

• 申請號: 202110292262.X
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN112928902B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 張少昆;范濤;溫旭輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 劉靜

本發明公開了一種SiC MOSFET的驅動電路，驅動電路包括：控制模塊、上橋臂電路及下橋臂電路，控制模塊發出上橋臂SiC MOSFET及下橋臂SiC MOSFET的控制信號；上橋臂電路及下橋臂電路均包括：推挽電路，用于根據控制信號生成正向驅動電壓或負向驅動電壓；串擾抑制電路，用于基于正向驅動電壓，將SiC MOSFET的柵?源電壓從零電壓上升至正向驅動電壓，驅動SiC MOSFET導通；或基于負向驅動電壓，在正向串擾發生之前，將SiC MOSFET的柵?源電壓下降至負向驅動電壓，驅動SiC MOSFET關斷，從而避免了正向串擾電壓尖峰誤導通SiC MOSFET，并在正向串擾發生之后、負向串擾發生之前，將SiC MOSFET的柵?源電壓從負向驅動電壓鉗位至零電壓，從而避免了負向串擾電壓尖峰擊穿SiC MOSFET。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，具體涉及一種SiC MOSFET的驅動電路。

背景技術

SiC材料在場強、能隙、熱導率等方面有著數倍于傳統的Si材料的性能，這使得第三代寬禁帶半導體SiC器件更適用于高壓、高溫、高頻的工作場合，能滿足電力電子技術的發展需求，成為未來大功率變換器的優先選擇。相比于傳統大功率Si MOSFET，SiC MOSFET更耐高壓的同時又有著Si IGBT所不具備的高開關速度，非常適于高壓高頻應用。然而隨著SiC MOSFET開關速度加快，橋式電路受寄生參數影響加劇，串擾現象更加嚴重。由于SiCMOSFET正向閾值電壓與負向安全電壓較小，尤其是第三代SiC MOSFET芯片，開通閾值電壓只有1.7V，負向允許電壓限制在-8V以內，串擾問題引起的正負向驅動電壓尖峰更容易造成開關管誤導通或柵源極擊穿，進而增加開關損耗，嚴重時損壞開關管，關斷負壓的選取需兼顧門極寄生導通和負向擊穿的考慮，很難取舍。現有抑制橋臂串擾問題最常見的方法一類是增大驅動電阻或在柵源極之間并聯電容，但都會降低開關性能。另一類是負壓關斷的抑制方法，其采用負壓驅動可有效降低開關中的正向尖峰值，降低了開關誤開啟的概率，但這也增加了開關反向擊穿的風險。除此之外，一些串擾抑制電路在柵源極增加了基于MOSFET管開斷的有源鉗位電路，該方法能有效將柵極電壓鉗位在關斷負壓，但需外加MOSFET管驅動信號，增加了設計難度與成本。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的抑制SiC MOSFET串擾方法易導致SiC MOSFET開關速度慢，控制復雜且負向關斷電壓選取不當易反向擊穿的問題，從而提供一種SiC MOSFET的驅動電路。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明實施例提供一種SiC MOSFET的驅動電路，驅動電路與主電路連接，主電路包括至少一個橋臂，每個橋臂由上橋臂SiC MOSFET和下橋臂SiC MOSFET串聯連接構成，驅動電路包括：控制模塊、上橋臂電路及下橋臂電路，其中，控制模塊，用于發出上橋臂SiCMOSFET及下橋臂SiC MOSFET的控制信號，上橋臂SiC MOSFET及下橋臂SiC MOSFET交替導通；上橋臂電路用于驅動上橋臂SiC MOSFET，下橋臂電路用于驅動下橋臂SiC MOSFET，上橋臂電路及下橋臂電路均包括：推挽電路，其輸入端與控制模塊連接，其輸出端與串擾抑制電路的輸入端連接，用于根據控制信號生成正向驅動電壓或負向驅動電壓；串擾抑制電路，其輸入端與推挽電路輸出端連接，其輸出端與SiC MOSFET的柵極連接，用于基于正向驅動電壓，將SiC MOSFET的柵-源電壓從零電壓上升至正向驅動電壓，驅動SiC MOSFET導通；或基于負向驅動電壓，在正向串擾發生之前，將SiC MOSFET的柵-源電壓下降至負向驅動電壓，驅動SiC MOSFET關斷，并在正向串擾發生之后、負向串擾發生之前，將SiC MOSFET的柵-源電壓從負向驅動電壓鉗位至零電壓。