[发明专利]一种抑制SiCMOSFET桥臂串扰的改进门极驱动装置

说明书

技术领域

本发明属于SiC MOSFET驱动设计技术领域，涉及一种抑制SiC MOSFET桥臂串扰的改进门极驱动装置。

背景技术

近年来，以碳化硅(Silicon Carbide，SiC)MOSFET为代表的宽禁带半导体器件因其具有高开关频率、高开关速度、高击穿场强、高热导率等优异的物理特性，成为了高频、高温、高功率密度驱动的理想器件选择。然而在桥式变换器中，SiC MOSFET的高开关速度特性在提高开关频率、降低开关损耗、缩短死区时间的同时，受器件寄生参数的影响，会产生桥式电路中一个器件的快速开断导致与之互补的另一个器件栅源电压振荡的串扰现象。由于SiCMOSFET正向阀值电压与最大关断负压较小，栅源电压振荡可能引起器件误导通而造成短路，或超过负压最大值而损坏器件。因此，如何抑制桥式电路中的串扰现象对提高变换器工作可靠性、延长SiC MOSFET器件使用寿命具有重要意义。目前，常用的增大驱动电阻与并联电容抑制方法，延长了开关延时时间，加大了开关损耗；而通过监测米勒平台期来控制驱动阻抗的抑制方法，在准确监测开关所处状态方面有一定难度；采用负压关断的抑制方法，减小了负压裕量，容易引起负压过限；而采用有源钳位的抑制方法需外加控制信号，加大了控制成本与复杂程度。因此，在不延长开关延时时间，不增加开关损耗及控制复杂程度的前提上，急需一种简单有效的抑制方法，来解决SiC MOSFET驱动过程中存在的桥臂串扰问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制SiC MOSFET桥臂串扰的改进门极驱动装置，在不以牺牲SiC MOSFET开关延时，开关损耗或增加控制复杂程度为代价的前提下，达到有效抑制SiC MOSFET驱动过程中的串扰现象，提高SiC MOSFET桥式变换器工作可靠性与工作效率的目的。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种抑制SiC MOSFET桥臂串扰的改进门极驱动装置，包含主驱动电路和无源辅助电路，所述主驱动电路与所述SiC MOSFET器件连接；所述无源辅助电路与所述主驱动电路连接；所述主驱动电路的数量为2，用于实现主电路上下桥臂中所述SiC MOSFET器件的分断的功能，所述无源辅助电路的数量为2，用于抑制驱动所述主电路上下桥臂中所述SiC MOSFET器件过程中产生的桥臂串扰。

进一步，所述主驱动电路具体包括DC-DC变换器单元，光耦隔离芯片单元，驱动芯片单元，驱动电阻单元；所述DC-DC变换器单元包括RP12-09D变换器与RP12-05S变换器，所述RP12-09D变换器的负极输出端与所述RP12-05S变换器的正极输出端连接，所述RP12-05S变换器的负极输出端还与所述无源辅助电路连接，输入电源经过所述DC-DC变换器单元为所述主驱动电路供电；所述光耦隔离芯片单元用于实现控制信号与驱动信号的隔离，所述光耦隔离芯片单元还包含用于接收控制信号的输入端；所述驱动芯片单元的输出端与驱动电阻单元的一端连接，所述驱动芯片单元用于输出所述SiC MOSFET器件的驱动电压和驱动电流；所述驱动电阻单元的另一端与所述SiC MOSFET器件门极连接，所述驱动电阻单元用于调节所述SiC MOSFET器件的开关速度。

进一步，所述无源辅助电路由正向峰值电压抑制单元和负向峰值电压抑制单元组成，所述无源辅助电路分为上桥臂无源辅助电路和下桥臂无源辅助电路，分别与所述上下桥臂的主驱动电路连接；

所述正向峰值电压抑制单元包含NPN三极管、二极管、辅助电容Ⅰ和辅助电阻Ⅰ，所述NPN三极管的基极与所述辅助电阻Ⅰ的一端连接，所述辅助电阻Ⅰ的另一端与所述DC-DC变换器单元的RP12-05S变换器负极输出端连接，所述NPN三极管的集电极与所述辅助电容Ⅰ的一端连接，所述辅助电容Ⅰ的另一端与所述DC-DC变换器单元的RP12-05S变换器正极输出端连接，所述NPN三极管的发射极与所述二极管的正极连接；

所述负向峰值电压抑制单元包含PNP三极管，辅助电容Ⅱ，辅助电阻Ⅱ，所述辅助电阻Ⅱ的一端与所述驱动芯片单元的输出端连接，另一端与所述PNP三极管的基极连接，所述PNP三极管的集电极与所述辅助电容Ⅱ的一端连接，所述辅助电容Ⅱ的另一端与所述DC-DC变换器单元的RP12-05S变换器正极输出端连接；所述PNP三极管的发射极与所述二极管的负极连接之后连接至所述SiC MOSFET器件门极；

所述正向峰值电压抑制单元，用于抑制栅极振荡的正向电压峰值；

所述负向峰值电压抑制单元，用于抑制栅极振荡的负向电压峰值。

进一步：