一种具有串扰抑制能力的SiC MOSFET驱动电路制造技术

本发明专利技术公开了一种具有串扰抑制能力的SiC MOSFET驱动电路，包括相互推挽式连接的开关管S1与开关管S2，开关管S1与开关管S2之间连接有驱动电阻，驱动电阻输出端连接有并联连接的第一级串扰抑制电路和第二级串扰抑制电路；所述第一级串扰抑制电路包括相互并联的电容C1和二极管D2；所述第二级串扰抑制电路包括BJT管T、并联在BJT管T基极与发射极上的电阻R3、并联联在BJT管T集电极与基极之间的电容C2和C3；电阻R3和电容C3为输出端。该驱动电路通过负压关断避免了误导通的情况，并通过串扰抑制电路减小了负压尖峰。

A SiC MOSFET driver circuit with crosstalk rejection capability

The invention discloses a crosstalk suppression ability of SiC MOSFET driving circuit comprises a switch between push-pull tubes connected with S1 switch S2 switch S1 and a switch tube driving resistor is connected between S2, driving resistance output end is connected with a parallel connection of the first level crosstalk suppression circuit and the second level crosstalk suppression circuit; the first crosstalk suppression circuit includes a parallel capacitor C1 and a diode D2; the second level crosstalk suppression circuit includes BJT tube T, in parallel with the BJT shunt resistor R3, T base and emitter on the combination between T and BJT in tube collector base capacitance C2 and resistance R3 C3; and for the output capacitor C3. The driving circuit avoids the situation of misleading through negative pressure shutdown, and reduces the negative pressure peak by the crosstalk suppression circuit.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子驱动电路领域，具体涉及一种可以抑制桥臂串扰的SiCMOSFET驱动电路。
技术介绍
近年来，碳化硅器件发展迅猛，具有工作温度高、阻断电压高、工作频率高和通态损耗小的优点，被广泛应用于高压、高温、高效率及高功率密度的场合。其中，SiCMOSFET以其耐压高和开关频率高的优点而受到了学界和工业界的广泛关注。虽然SiCMOSFET具有优良的器件特性，但是其驱动电路的设计却十分困难。首先，SiCMOSFET的寄生电容比较小，实际工作时很容易受到线路中寄生电感的影响，开关过程中很可能产生严重的振荡，因此布线时应尽量减小驱动回路面积以减小寄生电感。其次，SiCMOSFET驱动电压的安全阈值很小，其栅源极耐受负压的能力尤其差，一个振荡时产生的负压尖峰很可能会击穿栅极与源极之间的氧化层，使其失效。桥臂电路含有两个串联的互补导通开关器件，是功率变换器中最为常用的电路结构。在SiCMOSFET构成的桥臂电路中，高频工作时会加剧桥臂串扰问题。桥臂串扰分为两种情况：第一，上管开通时，下管的栅源两端会产生一个正压尖峰，可能会使下管误导通，导致电路故障；第二，上管关断时，下管的栅源两端会产生一个负压尖峰，可能会超过安全阈值使下管击穿。因此，为更好地实现SiCMOSFET的性能，迫切需要一种具有串扰抑制能力的驱动电路。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种具有串扰抑制能力的SiCMOSFET驱动电路，该驱动电路通过负压关断避免了误导通的情况，并通过串扰抑制电路减小了负压尖峰。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种具有串扰抑制能力的SiCMOSFET驱动电路，SiCMOSFET驱动电路包括相互推挽式连接的开关管S1与开关管S2，开关管S1与开关管S2之间连接有驱动电阻，驱动电阻输出端连接有并联连接的第一级串扰抑制电路和第二级串扰抑制电路；所述第一级串扰抑制电路包括相互并联的电容C1和二极管D2；所述第二级串扰抑制电路包括BJT管T、并联在BJT管T基极与发射极上的电阻R3、并联联在BJT管T集电极与基极之间的电容C2和C3；电阻R3和电容C3为输出端。进一步，所述驱动电阻包括与相互串联的电阻R1和二极管D1相并联的电阻R2。进一步，所述推挽式连接的开关管S1与开关管S2中，开关管S1与开关管S2的栅极与电源相连，开关管S1的源极接开关管S2的漏极；第一级串扰抑制电路的电容C1和二极管D2分别与开关管S2的源极连接，电容C1与BJT管T上的电容C2和C3相连；第一级串扰抑制电路的二极管D2分别与电阻R1、电阻R2、BJT管T的发射极和电阻R3相连。进一步，所述电容C1上并联有电压源V2。进一步，所述C3和C2容值取值在nF级，C1容值取值在μF级。相应地，本专利技术给出了一种SiCMOSFET驱动电路构建的双脉冲测试电路，包括两个SiCMOSFET驱动电路，两个SiCMOSFET驱动电路分别与桥式电路上桥臂Q_H和桥式电路下桥臂Q_L相连，所述桥式电路上桥臂Q_H上并联有电感L，桥式电路上桥臂Q_H和桥式电路下桥臂Q_L共同与电源Vdc并联。进一步，所述桥式电路上桥臂Q_H和桥式电路下桥臂Q_L结构相同，包括与SiCMOSFET驱动电路输出端相连的开关管Q。进一步，所述桥式电路上桥臂Q_H开关管Q的源极与桥式电路下桥臂Q_L开关管Q的漏极相连，桥式电路上桥臂Q_H开关管Q的漏极和桥式电路下桥臂Q_L开关管Q的源极与电源Vdc连接。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1.本专利技术在SiCMOSFET驱动电路中电容C1上设计了电压源V2，采用负压关断，能够避免串扰引起的误导通，保障电路安全工作；2.采用串扰抑制电路，能够减小串扰引起的负压尖峰，防止开关器件损坏；3.串扰抑制电路简单易行且成本较低。4.电容C3和电容C3的容值在nF级，可使开关速度不至于过慢；电容C1容值在μF级，在负压尖峰能迅速产生补偿电流，从而减小负压尖峰。5.使用双脉冲测试电路对本专利技术进行测试，负压尖峰可以减小10％左右。附图说明图1为本专利技术的电路结构示意图。图2是本专利技术的半桥电路示意图。图3是驱动信号的时序图。图4(a)-(c)分别是各时段电路工作等效图。具体实施方式下面结合附图和实施例对专利技术作进一步的详细说明，但并不作为对专利技术做任何限制的依据。图1是具有串扰抑制能力的SiCMOSFET驱动电路的原理图，SiCMOSFET驱动电路包括相互推挽式连接的开关管S1与开关管S2，开关管S1与开关管S2之间连接有驱动电阻，驱动电阻输出端连接有并联连接的第一级串扰抑制电路和第二级串扰抑制电路；第一级串扰抑制电路包括相互并联的电容C1和二极管D2；第二级串扰抑制电路包括BJT管T、并联在BJT管T基极与发射极上的电阻R3、并联联在BJT管T集电极与基极之间的电容C2和C3；电阻R3和电容C3为输出端。其中，驱动电阻包括与相互串联的电阻R1和二极管D1相并联的电阻R2。推挽式连接的开关管S1与开关管S2中，开关管S1与开关管S2的栅极与电源相连，开关管S1的源极接开关管S2的漏极；第一级串扰抑制电路的电容C1和二极管D2分别与开关管S2的源极连接，电容C1与BJT管T上的电容C2和C3相连；第一级串扰抑制电路的二极管D2分别与电阻R1、电阻R2、BJT管T的发射极和电阻R3相连。电容C1上并联有电压源V2。开关管S1与S2推挽式连接，R1、R2和D1共同构成了驱动电阻，S1导通而S2关断时，D1导通，开通电阻是R1与R2并联；S2导通而S1关断时，D1关断，关断电阻是R2。二极管D1的存在使得可以分别调节开通速度和关断速度。SiCMOSFET(开关管S1和开关管S2)完全导通时，其栅源极两端电压为V1-V2；SiCMOSFET完全关断时，其栅源极两端电压为-V2。上述各参数需要根据实际情况确定，C3容值很小，C3容值取值可取1nF，C2可取4.7nF；C1较C3容值取值在1000倍以上，取值可取47μF。C3和C2的取值应该根据实际应用场合确定。图2是本专利技术应用于半桥电路的示意图。两个相互并联连接的SiCMOSFET驱动电路分别与桥式电路上桥臂Q_H和桥式电路下桥臂Q_L相连，构成上桥臂驱动电路和下桥臂驱动电路。上桥臂驱动电路包括：开关管S1_H和开关管S2_H推挽连接，并串接在电源V1_H两端。二极管D1_H、电阻R1_H和电阻R2_H构成的驱动电阻，一端连接在开关管S1_H和开关管S2_H之间，另一端与桥式电路上桥臂Q_H的上开关管Q1栅极连接。电容C1_H和二极管D2_H构成的第一级串扰抑制电路和BJT管T_H、电阻R3_H、电容C2_H和电容C3_H构成的第二级串扰抑制电路并联在桥式电路上桥臂Q_H的上开关管Q1的栅极和源极之间。电容C1_H与负压源V2_H并联连接。下桥臂驱动电路包括：开关管S1_L和开关管S2_L推挽连接，并串接在电源V1_L两端。二极管D1_L、电阻R1_L和电阻R2_L构成的驱动电阻，一端连接开关管S1_L和开关管S2_L之间，另一端与桥式电路下桥臂Q_L的下开关管Q2的栅极连接。电容C1_L和二极管D2_L构成的第一级串扰抑制电路和BJT管T_L、电阻R3_L、电容C2_L和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有串扰抑制能力的SiC MOSFET驱动电路，其特征在于，SiC MOSFET驱动电路包括相互推挽式连接的开关管S1与开关管S2，开关管S1与开关管S2之间连接有驱动电阻，驱动电阻输出端连接有并联连接的第一级串扰抑制电路和第二级串扰抑制电路；所述第一级串扰抑制电路包括相互并联的电容C1和二极管D2；所述第二级串扰抑制电路包括BJT管T、并联在BJT管T基极与发射极上的电阻R3、并联在BJT管T集电极与基极之间的电容C2和C3；电阻R3和电容C3为输出端。

【技术特征摘要】
1.一种具有串扰抑制能力的SiCMOSFET驱动电路，其特征在于，SiCMOSFET驱动电路包括相互推挽式连接的开关管S1与开关管S2，开关管S1与开关管S2之间连接有驱动电阻，驱动电阻输出端连接有并联连接的第一级串扰抑制电路和第二级串扰抑制电路；所述第一级串扰抑制电路包括相互并联的电容C1和二极管D2；所述第二级串扰抑制电路包括BJT管T、并联在BJT管T基极与发射极上的电阻R3、并联在BJT管T集电极与基极之间的电容C2和C3；电阻R3和电容C3为输出端。2.根据权利要求1所述的一种具有串扰抑制能力的SiCMOSFET驱动电路，其特征在于，所述驱动电阻包括与相互串联的电阻R1和二极管D1相并联的电阻R2。3.根据权利要求1所述的一种具有串扰抑制能力的SiCMOSFET驱动电路，其特征在于，所述推挽式连接的开关管S1与开关管S2中，开关管S1与开关管S2的栅极与电源相连，开关管S1的源极接开关管S2的漏极；第一级串扰抑制电路的电容C1和二极管D2分别与开关管S2的源极连接，电容C1与BJT管T上的电容C2和C3相连；第一级串扰抑制电路的二极管D2分别与电阻R1、电阻R2、BJT管T的发射极和电阻R3相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乃增，贾海洋，田莫帆，杨旭，徐广钊，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61