自适应振铃淬灭栅极驱动电路和驱动器制造技术

本发明专利技术提供的一种自适应振铃淬灭栅极驱动电路和驱动器，针对SiC高速、高压大电流MOSFET的特点，在大摆幅内实现精确栅极驱动以及对驱动路径离散电感和栅极电容产生的振铃尖峰进行淬灭，以确保有效利用SiC的高速开关能力和克服其跨导较低的不足。所述驱动电路包括第一开关管、第二开关管，第一开关管的漏极和第二开关管的漏极连接栅极驱动输出端，第二开关管的源极接正电源，第一开关管的源极经稳压器接正电源，稳压器的正输入端接高电位，稳压器的负输入端经电容接地；第一开关管的栅极和第二开关管的栅极连接采用淬灭时间自适应的驱动源内阻变化的方式实现电压快速上拉和振铃淬灭的上拉淬灭电路。

Adaptive ringing quenching gate drive circuit and driver

An adaptive ringing quenching provided by the invention and the gate drive circuit and drive, according to the characteristics of SiC high speed, high voltage and high current MOSFET, in the big swing in the gate drive and to achieve accurate ringing spike generation driving path discrete inductance and gate capacitance of quenching, insufficient to make effective use of high-speed switching capability of SiC and to overcome the low transconductance. The driving circuit comprises a first switch, a second switch tube, a drain connected with the gate drive output end of the drain and the second switches of the first switch tube, second switch power source is connected, the first switch power source through voltage regulator connected to the positive terminal, high potential positive input negative regulator. The input end of the voltage regulator capacitor grounding grid; and the second switch the first switch tube is connected with the quenching time adaptive drive source resistance change voltage quick pull and ringing quenching pull quenching circuit.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路
，特别是涉及一种自适应振铃淬灭栅极驱动电路和驱动器。
技术介绍
SiC器件具有高耐压和高速开关的特性，但由于其跨导较低，有效地利用其高速开关特性需要以大摆幅、并且在其栅电压许可的范围内满摆幅驱动，这与在其整个许可的驱动电压范围内高速满摆幅驱动相关。实际施加在栅极上的电压需要精确控制和防止因寄生串联电感与栅电容之间的振铃产生尖峰、击穿栅极绝缘层。硅COMS FET的跨导大，并不需要在整个最大摆幅内满摆幅快速驱动，由于不满摆幅，只要留出足够的幅度余量也不需要防止振铃击穿，或者可以利用摆幅接近最大输出幅度时降低输出能力的办法消除振铃；这种办法可见UCC27523数据手册中figure 28电路的示意。名义上专门为SiC设计的驱动器，Avago公司的ACPL-P345除了加大摆幅外，没有针对消除振铃设计，而是依靠较弱的驱动能力减缓振铃。
技术实现思路
本专利技术提供一种自适应振铃淬灭栅极驱动电路和驱动器，针对SiC高速、高压大电流MOSFET的特点，在大摆幅内实现精确栅极驱动以及对驱动路径离散电感和栅极电容产生的振铃尖峰进行淬灭，以确保有效利用SiC的高速开关能力和克服其跨导较低的不足。本专利技术的技术方案是：1.一种自适应振铃淬灭栅极驱动电路，其特征在于，包括第一MOS开关管Q1、第二MOS开关管Q2，所述第一MOS开关管Q1的漏极和第二MOS开关管Q2的漏极连接栅极驱动输出端GD，所述第二MOS开关管Q2的源极接正电源VP，所述第一MOS开关管Q1的源极经稳压器接正电源VP，稳压器的正输入端接高电位VH，稳压器的负输入端经电容c接地；所述第一MOS开关管Q1的栅极和第二MOS开关管Q2的栅极连接采用淬灭时间自适应的驱动源内阻变化的方式实现电压快速上拉和振铃淬灭的上拉淬灭电路。2.所述上拉淬灭电路包括第一电平转移缓冲器1、第二电平转移缓冲器3、导通延时器8以及滞回电压比较器C，所述第一MOS开关管Q1的栅极经第一电平转移缓冲器1和导通延时器8连接SIN信号输入端，第二MOS开关管Q2的栅极接第二电平转移缓冲器3输出端，第二电平转移缓冲器3控制端接正电源VP，第二电平转移缓冲器3输入端接第一或门2输出端，第一或门2的第一输入端经导通延时器8连接SIN信号输入端，第一或门2的第二输入端连接滞回电压比较器C的输出端，滞回电压比较器C的正输入端连接栅极驱动输出端GD，滞回电压比较器C的负输入端经电容c接地。3.所述第一MOS开关管Q1的内阻rpu大于第二MOS开关管Q2的内阻Rpu。4.所述稳压器包括一个放大器A和一个p沟道MOSFET，所述放大器A的输出端接MOSFET的栅极，MOSFET的源极接第一MOS开关管Q1的源极，MOSFET的漏极接正电源VP，放大器A的一个输入端接高电位VH，另一个输入端经电容c接地。5.一种自适应振铃淬灭栅极驱动电路，其特征在于，包括第三MOS开关管Q3，所述第三MOS开关管Q3的源极接负电源VL，第三MOS开关管Q3的漏极连接栅极驱动输出端GD，第三MOS开关管Q3的栅极连接采用通过传输延时产生一个固定的淬灭时间的方式实现电压下拉和振铃淬灭的下拉淬灭电路。6.所述下拉淬灭电路包括产生固定淬灭时间的延时器4、第三电平转移缓冲器7以及所述滞回电压比较器C，所述第三MOS开关管Q3的栅极经第三电平转移缓冲器7连接与门6的输出端，与门6的一个输入端连接SIN信号输入端，与门6的另一个输入端接第二或门5的输出端，第二或门5的一个输入端连接滞回电压比较器C的输出端，并通过产生固定淬灭时间的延时器4与第二或门5的另一个输入端连接，滞回电压比较器C的正输入端连接栅极驱动输出端GD，滞回电压比较器C的负输入端经电容c接地。7.一种双极性自适应振铃淬灭栅极驱动电路，其特征在于，包括第一MOS开关管Q1、第二MOS开关管Q2和第三MOS开关管Q3，所述第一MOS开关管Q1的漏极和第二MOS开关管Q2的漏极连接栅极驱动输出端GD，所述第二MOS开关管Q2的源极接正电源VP，所述第一MOS开关管Q1的源极经稳压器接正电源VP，稳压器的正输入端接高电位VH，稳压器的负输入端经电容c接地；所述第一MOS开关管Q1的栅极和第二MOS开关管Q2的栅极连接采用淬灭时间自适应的驱动源内阻变化的方式实现电压快速上拉和振铃淬灭的上拉淬灭电路；所述第三MOS开关管Q3的源极接负电源VL，第三MOS开关管Q3的漏极连接栅极驱动输出端GD，第三MOS开关管Q3的栅极连接采用通过传输延时产生一个固定的淬灭时间的方式实现电压下拉和振铃淬灭的下拉淬灭电路。8.一种双极性自适应振铃淬灭栅极驱动器，其特征在于，包括双极性电源以及所述双极性自适应振铃淬灭栅极驱动电路；所述双极性自适应振铃淬灭栅极驱动电路的栅极驱动输出端GD连接所要驱动的开关器件的栅极；所述双极性电源的正电源输出端和负电源输出端分别连接自适应振铃淬灭栅极驱动电路的正电源引脚VP和负电源引脚VN。9.所述双极性的电源为内置双极性电源或外置双极性电源，包括采用单电感、双电感或者电荷泵产生的双极性电源；所述内置双极性电源包括欠压保护电路，用于检查输入电源是否满足所述内置双极性电源所需要的电流。10.还包括抗共模干扰的改出-自保持输入电路，输入信号经所述改出-自保持输入电路连接所述自适应振铃淬灭栅极驱动电路；所述改出-自保持输入电路包括一个比较器、一个n沟道MOSFET和一个p沟道MOSFET，所述比较器的一个输入端连接输入信号引脚SIN，并同时连接n沟道MOSFET的漏极和p沟道MOSFET的漏极，所述比较器的输出端同时连接n沟道MOSFET的栅极和p沟道MOSFET的栅极，所述p沟道MOSFET的源极接地，p沟道MOSFET的源极接供电电压Vbia，所述比较器的另一个输入端接参考电压Vth。本专利技术的技术效果：本专利技术提供的一种自适应振铃淬灭栅极驱动电路及驱动器，针对SiC器件的高耐压和高速开关的特性，提供了一种双极性自适应振铃淬灭驱动电路，其特点是，上拉部分采用时间自适应的驱动源内阻变化的方式实现电压快速上拉和振铃淬灭，下拉部分通过传输延时产生一个固定的淬灭时间的方式实现电压下拉和振铃淬灭，达到精确电压控制和主动振铃尖峰淬灭的目的，在其栅电压许可的范围内实现了满摆幅精确栅极驱动，以及对驱动路径离散电感和栅极电容产生的振铃尖峰进行有效淬灭，有效的利用了SiC的高速开关能力和克服了其跨导较低的不足。另外还提出了一种改出-自保持输入电路，能更有效的抗共模干扰，并采用内置或外置双极性电源，保证驱动电路的双极性输出。附图说明图1a是形成振铃的寄生电感和栅电容分布说明图。图1b是图1a的简化模型图。图2a是振铃形成原理说明图。图2b是振铃淬灭原理说明图。图3是本专利技术的双极性自适应振铃淬灭栅极驱动电路图。图4是本专利技术的双极性自适应振铃淬灭栅极驱动器实施例示意图。图5是本专利技术的改出-自保持输入电路的电路图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细说明。图1a是形成振铃的寄生电感和栅电容分布说明图。作用到MOS FET内部栅极上振铃与驱动路径上的寄生电感和栅电容有关。寄生电感包括电路板上的寄生电感Lwire和MOS FET内部引线上的寄生电感Llead两部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应振铃淬灭栅极驱动电路，其特征在于，包括第一MOS开关管Q1、第二MOS开关管Q2，所述第一MOS开关管Q1的漏极和第二MOS开关管Q2的漏极连接栅极驱动输出端GD，所述第二MOS开关管Q2的源极接正电源VP，所述第一MOS开关管Q1的源极经稳压器接正电源VP，稳压器的正输入端接高电位VH，稳压器的负输入端经电容c接地；所述第一MOS开关管Q1的栅极和第二MOS开关管Q2的栅极连接采用淬灭时间自适应的驱动源内阻变化的方式实现电压快速上拉和振铃淬灭的上拉淬灭电路。

【技术特征摘要】
1.一种自适应振铃淬灭栅极驱动电路，其特征在于，包括第一MOS开关管Q1、第二MOS开关管Q2，所述第一MOS开关管Q1的漏极和第二MOS开关管Q2的漏极连接栅极驱动输出端GD，所述第二MOS开关管Q2的源极接正电源VP，所述第一MOS开关管Q1的源极经稳压器接正电源VP，稳压器的正输入端接高电位VH，稳压器的负输入端经电容c接地；所述第一MOS开关管Q1的栅极和第二MOS开关管Q2的栅极连接采用淬灭时间自适应的驱动源内阻变化的方式实现电压快速上拉和振铃淬灭的上拉淬灭电路。2.根据权利要求1所述的自适应振铃淬灭栅极驱动电路，其特征在于，所述上拉淬灭电路包括第一电平转移缓冲器1、第二电平转移缓冲器3、导通延时器8以及滞回电压比较器C，所述第一MOS开关管Q1的栅极经第一电平转移缓冲器1和导通延时器8连接SIN信号输入端，第二MOS开关管Q2的栅极接第二电平转移缓冲器3输出端，第二电平转移缓冲器3控制端接正电源VP，第二电平转移缓冲器3输入端接第一或门2输出端，第一或门2的第一输入端经导通延时器8连接SIN信号输入端，第一或门2的第二输入端连接滞回电压比较器C的输出端，滞回电压比较器C的正输入端连接栅极驱动输出端GD，滞回电压比较器C的负输入端经电容c接地。3.根据权利要求2所述的自适应振铃淬灭栅极驱动电路，其特征在于，所述第一MOS开关管Q1的内阻rpu大于第二MOS开关管Q2的内阻Rpu。4.根据权利要求3所述的自适应振铃淬灭栅极驱动电路，其特征在于，所述稳压器包括一个放大器A和一个p沟道MOSFET，所述放大器A的输出端接MOSFET的栅极，MOSFET的源极接第一MOS开关管Q1的源极，MOSFET的漏极接正电源VP，放大器A的一个输入端接高电位VH，另一个输入端经电容c接地。5.一种自适应振铃淬灭栅极驱动电路，其特征在于，包括第三MOS开关管Q3，所述第三MOS开关管Q3的源极接负电源VL，第三MOS开关管Q3的漏极连接栅极驱动输出端GD，第三MOS开关管Q3的栅极连接采用通过传输延时产生一个固定的淬灭时间的方式实现电压下拉和振铃淬灭的下拉淬灭电路。6.根据权利要求5所述的自适应振铃淬灭栅极驱动电路，其特征在于，所述下拉淬灭电路包括产生固定淬灭时间的延时器4、第三电平转移缓冲器7以及所述滞回电压比较器C，所述第三MOS开关管Q3的栅极经第三电平转移缓冲器7连接与门6的输出端，与门6的一个输入端连接SIN信号输入端，与门6的另一个输入端接...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭磊，于翔，肖飞，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11