[發明專利]適用于增強型氮化鎵器件的半橋電路死區優化設置方法有效

申請號：	202110406715.7	申請日：	2021-04-15
公開（公告）號：	CN113131723B	公開（公告）日：	2022-04-08
發明（設計）人：	耿乙文;陳方諾;陳翔;洪冬穎;韓鵬;楊尚鑫;馬立亞;李賀龍	申請（專利權）人：	中國礦業大學
主分類號：	H02M1/00	分類號：	H02M1/00;H02M3/155
代理公司：	南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249	代理人：	李悅聲
地址：	221116 江蘇省徐***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	適用于增強氮化器件電路死區優化設置方法
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【權利要求書】：

1.一種適用于增強型氮化鎵器件的半橋電路死區優化設置方法，針對含有半橋的電路使用，半橋電路上下開關管相同，并使用相同的驅動電路，半橋電路連接有負載，其特征在于：半橋電路的上下開關管均為增強型氮化鎵高電子遷移率晶體管eGaN HEMT，且eGaNHEMT驅動電路的開通與關斷回路分離；半橋電路功率回路中各開關管均無反并聯的續流二極管；負載側續流電感較大，可以在開關瞬態保持負載電流的值穩定；

其特征在于：

S1、根據增強型氮化鎵高電子遷移率晶體管eGaN HEMT的開通、關斷特性，將基于eGaNHEMT的半橋電路中續流管關斷、主開關管開通以及主開關管關斷、續流管開通這兩個過程在時間軸上分別劃分為多個連續的階段，每個階段均表現開關過程中半橋電路的一種工作狀態，工作狀態包含數個隨時間變化的電壓、電流變量，當階段中某個電壓或電流變量達到臨界值，使得這個階段對應的半橋電路工作狀態將不再存在時，該階段結束，同時開始下一個階段；

S2、設從半橋電路的中點O點流向負載側的電流方向為正向，從負載側流向半橋中點O點的電流方向為負向；根據電力電子電路的特性確定中點O點電流方向的正負，并根據電流方向的正負確定主開關管：若電流方向為正，則上管TS為主開關管，下管BS為續流管；而若電流方向為負，則下管為主開關管，上管TS為續流管；

S3、從eGaN HEMT以及eGaN HEMT所在的半橋電路中獲取相應的電路參數；

S4、根據S3中得到的電路參數，列寫半橋電路續流管關斷、主開關管開通以及主開關管關斷、續流管開通諸階段的狀態方程組；

S5、利用Matlab中的ode-45函數，求得步驟S4中所有狀態方程組的數值解f_k(t)(k＝A₁～B₄)，并且根據S1中的階段劃分，令數值解f_k(t)等于標志該階段結束的臨界值，求得各階段的持續時間；

S6、根據S5中得到的各階段持續時間計算續流管關斷、主開關管開通與主開關管關斷、續流管開通這兩個過程的理論最優死區，并結合電路的實際情況，包括負載電流、功率及開關頻率這些參數為理論最優死區取一定倍數的裕度，進行死區優化設置。

2.根據權利要求1所述的適用于增強型氮化鎵器件的半橋電路死區優化設置方法，其特征在于：S1中所述的多個連續的階段劃分為：

續流管關斷、主開關管開通的過程分為3個階段，分別為：階段A₁，續流管關斷延遲階段；階段A₂，續流管關斷的主要階段；階段A₃，主開關管開通延遲階段；階段A₁結束的標志為續流管柵漏極電壓v_GD＝V_th+I_L/g_m；階段A₂結束的標志為續流管漏源極電壓v_DS＝-V_R；階段A₃結束的標志為主開關管柵源極電壓v_GS＝V_th；

主開關管關斷、續流管開通的過程分為4個階段：階段B₁，主開關管關斷延遲階段；階段B₂，主開關管關斷主要階段與主開關管-續流管換流階段；階段B₃，剩余換流階段；階段B₄，續流管開通延遲階段；階段B₁結束的標志為主開關管柵源極電壓v_GS＝V_th+I_L/g_m；階段B₂結束的標志為續流管漏源極電壓v_DS＝-V_R；階段B₃結束的標志為主開關管漏極電流i_D下降到零；階段B₄結束的標志為續流管柵源極電壓v_GS＝V_th。