[发明专利]一种抑制串扰的碳化硅MOSFET桥臂电路及设计方法

权利要求书

1.一种抑制串扰的碳化硅MOSFET桥臂电路的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)设计待测电路：

包括直流电压源V_DC、上管Q₁、上管驱动回路、上管漏源缓冲回路、下管Q₂、下管驱动电路、下管漏源缓冲电路；直流电压源V_DC的正极接上管Q₁的漏极，上管Q₁的源极接下管Q₂的漏极，下管Q₂的源极接直流电压源V_DC的负极；上管驱动回路连接在上管Q₁的栅极和源极之间；下管驱动回路连接在下管Q₂的栅极和源极之间；所述上管漏源缓冲回路包括上管缓冲电容C_buffer1和上管缓冲电阻R_buffer1，上管缓冲电容C_buffer1和上管缓冲电阻R_buffer1为串联关系；下管漏源缓冲回路包括下管缓冲电容C_buffer2和下管缓冲电阻R_buffer2，下管缓冲电容C_buffer2和下管缓冲电阻R_buffer2为串联关系；

(2)对待测电路上桥臂进行双脉冲测试，直流侧接入额定工况下电压，将空心电感并联在下管Q₂两端，给上管Q₁发送两个开通脉冲信号，宽度记为T₁、T₂，调整T₁的大小，使得第二个脉冲信号流过上管Q₁的电流大小额定工况下的电流，调整T₂的大小，使得上管Q₁在第二个脉冲信号控制下，完成额定的电压电流情况下的开通关断过程，测量并记录上管Q₁开通和关断过程中，上管栅源电压U_gs1、下管源极电流I_s2、下管漏源电压U_ds2、下管栅源电压U_gs2的波形；

(3)对(2)中获得的开通关断波形进行分段，确定t₁～t₂、t₂～t₃、t₃～t₄、t₈～t₉、t₉～t₁₀几个关键时间段：

t₁～t₂：该阶段特征为下管的体二极管的续流电流：由最大减小至零，上管栅源电压U_gs1达到米勒平台；

t₂～t₃：该阶段特征为下管漏源电压U_ds2开始线性上升，下管源极电流I_s2增大至最大值；

t₃～t₄：该阶段特征为下管漏源电压U_ds2继续线性上升，上升至直流电压V_DC，管源极电流I_s2开始减小；

t₈～t₉：该阶段特征为下管漏源电压U_ds2开始线性下降，降至负向的二极管导通压降，管源极电流I_s2近似线性下降；

t₉～t₁₀：该阶段特征为下管漏源电压U_ds2不变，下管源极电流I_s2下降至额定电流-I_L；

(4)如果开通过程t₁～t₄期间下管受到的正向串扰电压超过了下管栅源极的导通门限电压，或者关断过程t₈～t₁₀期间下管受到的负向串扰超过了下管栅源极的负向安全电压，则需要增大下管漏源缓冲回路中的下管缓冲电容C_buffer2，然后回到步骤(2)；反之，则当前的下管漏源缓冲回路中的下管缓冲电容C_buffer2为符合要求的设计值；

如果开通过程t₁～t₄期间下管受到的负向串扰电压超过了下管栅源极的负向安全电压，或者关断过程t₈～t₁₀期间下管受到的正向串扰超过了下管栅源极的导通门限电压，需要增大下管漏源缓冲回路中的下管缓冲电阻R_buffer2，然后回到步骤(2)；反之，则当前的下管漏源缓冲回路中的下管缓冲电阻R_buffer2为符合要求的设计值；

(5)对待测电路下桥臂进行双脉冲测试，直流侧接入额定工况下电压，将空心电感并联在上管Q₁两端，给下管Q₂发送两个开通脉冲控制信号，宽度记为T₁'、T₂'，调整T₁'的大小，使得第二个脉冲时刻流过下管Q₂的电流大小等于额定工况下的电流，调整T₂'的大小，使得下管Q₂在第二个脉冲信号控制下，完成额定的电压电流情况下的开通关断过程，测量并记录下管Q₂开通和关断过程中，下管栅源电压U_gs2、上管源极电流I_s1、上管漏源电压U_ds1、上管栅源电压U_gs1的波形；

(6)对(5)中获得的开通关断波形进行分段，确定t₁'～t₂'、t₂'～t₃'、t₃'～t₄'、t₈'～t₉'、t₉'～t₁₀'几个关键时间段；

t₁'～t₂'：该阶段特征为上管的体二极管的续流电流由最大减小至零，下管栅源电压U_gs2达到米勒平台；

t₂'～t₃'：该阶段特征为上管漏源电压U_ds1开始线性上升，上管源极电流I_s1增大至最大值；

t₃'～t₄'：该阶段特征为上管漏源电压U_ds1继续线性上升，上升至直流电压V_DC，上管源极电流I_s1开始减小；

t₈'～t₉'：该阶段特征为上管漏源电压U_ds1开始线性下降，降至负向的二极管导通压降，上管源极电流I_s1近似线性下降；

t₉'～t₁₀'：该阶段特征为上管漏源电压U_ds1几乎不变，上管源极电流I_s1下降至-I_L；

(7)如果开通过程t₁'～t₄'期间上管受到的正向串扰电压超过了上管栅源极的导通门限电压，或者关断过程t₈'～t₁₀'期间上管受到的负向串扰超过了上管栅源极的负向安全电压，则需要增大上管漏源缓冲回路中的上管缓冲电容C_buffer1，然后回到步骤(5)；反之，则当前的上管漏源缓冲回路中的上管缓冲电容C_buffer1为符合要求的设计值；

如果开通过程t₁'～t₄'期间上管受到的负向串扰电压超过了上管栅源极的负向安全电压，或者关断过程t₈'～t₁₀'期间上管受到的正向串扰超过了上管栅源极的导通门限电压，需要增大上管漏源缓冲回路中的上管缓冲电阻R_buffer1，然后回到步骤(4)；反之，则当前的上管漏源缓冲回路中的上管缓冲电阻R_buffer1为符合要求的设计值。