一种适用于宽禁带功率器件的高效驱动电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种适用于宽禁带功率器件的高效驱动电路，其特征在于：包括控制芯片、供电模块一、供电模块二、隔离保护模块和功率器件；PWM输出端与逻辑电路一的输入端连接，供电模块一与逻辑电路一的输入端连接；供电模块二与逻辑电路三的输入端连接，功率器件的栅极与逻辑电路三的输入端连接；逻辑电路三的输出端通过栅极保护电路与功率器件的栅极连接；功率器件的漏极通过漏极保护电路与逻辑电路四的输入端连接，逻辑电路二的输出端分别与就绪信号输入端和故障信号输入端连接。该驱动电路具有保护功能，可减弱驱动过程中出现瞬态过高而产生电磁干扰的问题，防止产生电压尖峰而引起误触发，具有良好驱动效果。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于宽禁带功率器件的高效驱动电路
本技术涉及宽禁带功率器件驱动
，更具体地说，涉及一种适用于宽禁带功率器件的高效驱动电路。
技术介绍
目前各种电源均对功率密度以及能量转换效率提出了更高的要求，本质上是通过功率器件的高频化和降低功耗来实现。相对于传统的Si基功率器件来说，新一代宽禁带功率器件具有更快的开关能力以及更低的开关损耗等优越的开关性能。宽禁带功率器件主要包括SiC型和GaN型两大类。目前，科研工作人员正在尝试将宽禁带功率器件广泛的应用于各种电源上，以改善电源的整机性能、减少开关损耗、缩减体积以及提高效率。但是，当宽禁带功率器件在高频条件下工作时，过高的瞬态电压dv/dt和瞬态电流di/dt会通过与线路杂散电感以及宽禁带功率器件的输入电容相互作用，产生电磁干扰(EMI)，从而导致驱动电路电压产生尖峰，引起误触发。为了解决这个问题，迫切需要研制一种具有较宽适应范围的、高效率的宽禁带功率器件的驱动电路。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种适用于宽禁带功率器件、具有保护功能、有效防止功率器件发生损坏、可减弱宽禁带功率器件驱动过程中出现瞬态电压和瞬态电流过高而产生电磁干扰的问题、防止产生电压尖峰而引起误触发、具有良好驱动效果的高效驱动电路。为了达到上述目的，本技术通过下述技术方案予以实现：一种适用于宽禁带功率器件的高效驱动电路，其特征在于：包括控制芯片、供电模块一、供电模块二、隔离保护模块和功率器件；所述控制芯片包括PWM输出端、就绪信号输入端、故障信号输入端和复位信号输出端；所述隔离保护模块包括隔离电路一、隔离电路二、逻辑电路一、逻辑电路二、逻辑电路三和逻辑电路四；所述PWM输出端与逻辑电路一的输入端连接，供电模块一通过欠压锁定模块M1与逻辑电路一的输入端连接，逻辑电路一的输出端与隔离电路一的输入端连接，以实现供电模块一电压监测，并在供电模块一电压正常状态下传送PWM输出端输出的PWM信号；隔离电路一的输出端与逻辑电路三的输入端连接，供电模块二通过欠压锁定模块M5与逻辑电路三的输入端连接，且功率器件的栅极通过栅极电压比较电路与逻辑电路三的输入端连接；逻辑电路三的输出端通过栅极保护电路与功率器件的栅极连接，以实现供电模块二电压和功率器件的栅极电压监测，并在供电模块一电压正常且功率器件的栅极电压正常状态下将所述PWM信号通过栅极保护电路传送至功率器件的栅极；所述功率器件的漏极通过依次连接的漏极保护电路和漏源极电压比较电路与逻辑电路四的输入端连接，逻辑电路四的输出端与隔离电路二的输入端连接，以实现功率器件的漏源极电压监测，并在功率器件的漏源极电压过大时发出故障信号；隔离电路二的输出端与逻辑电路二的输入端连接；逻辑电路二的输出端分别与就绪信号输入端和故障信号输入端连接，以实现将所述故障信号传送至控制芯片；复位信号输出端与逻辑电路二的输入端连接；所述就绪信号输入端通过电阻R3与供电模块一连接；所述故障信号输入端通过电阻R4与供电模块一连接。本技术高效驱动电路适用于宽禁带功率器件，具有多种保护功能，有效防止功率器件发生损坏；可减弱宽禁带功率器件驱动过程中出现瞬态电压和瞬态电流过高、产生电磁干扰的问题，防止产生电压尖峰而引起误触发，具有良好的驱动效果。优选地，所述漏极保护电路包括：电容C4、稳压管ZD1、电阻R10和二极管D2；所述漏源极电压比较电路通过依次连接的电阻R10和二极管D2与功率器件的漏极连接；漏源极电压比较电路与电阻R10的连接点分别通过电容C4和稳压管ZD1连接供电模块二的负极。优选地，所述栅极保护电路包括：二极管D3、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电容C5；所述二极管D3和电阻R11串联后与电阻R12并联；电阻R11与电阻R12的连接点与功率器件的栅极连接；二极管D3与电阻R12的连接点与逻辑电路三的输出端连接；电阻R13和电容C5并联后并联到功率器件的栅极和源极之间。通过调节栅极保护电路各个器件的参数，可调节功率器件的驱动速度。优选地，所述隔离电路一、隔离电路二、逻辑电路一、逻辑电路二、逻辑电路三、逻辑电路四、栅极电压比较电路、漏源极电压比较电路、欠压锁定模块M1和欠压锁定模块M5集成在一个隔离驱动芯片上。本技术高效驱动电路采用集成的隔离驱动芯片与分立元件相结合，可简化电路结构。优选地，所述隔离驱动芯片是指：型号为ISO5852S、ISO5851、ISO5452、ISO5451、1ED020I12-F2、2ED020I12-F2和1EDU20I12SV中任一项的芯片。这些芯片可靠性强，并且适用于宽禁带功率器件。与现有技术相比，本技术具有如下优点与有益效果：1、本技术高效驱动电路适用于宽禁带功率器件，具有多种保护功能，有效防止功率器件发生损坏；可减弱宽禁带功率器件驱动过程中出现瞬态电压和瞬态电流过高、产生电磁干扰的问题，防止产生电压尖峰而引起误触发，具有良好的驱动效果；2、本技术高效驱动电路通过调节栅极保护电路各个器件的参数，可调节功率器件的驱动速度，调试简单、便捷；3、本技术高效驱动电路既可以采用全分立元件模式，又可以采用集成的隔离驱动芯片与分立元件相结合，可简化电路结构。附图说明图1是本技术高效驱动电路的结构示意图；图2是实施例一高效驱动电路采用全分立式元件模式的电路原理图；图3是实施例二高效驱动电路采用集成模式的电路原理图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细的描述。实施例一如图1和图2所示，本实施例一种适用于宽禁带功率器件的高效驱动电路，包括控制芯片、供电模块一、供电模块二、隔离保护模块和功率器件；控制芯片包括PWM输出端、就绪信号输入端、故障信号输入端和复位信号输出端；隔离保护模块包括隔离电路一、隔离电路二、逻辑电路一、逻辑电路二、逻辑电路三和逻辑电路四。PWM输出端与逻辑电路一的输入端连接，供电模块一通过欠压锁定模块M1与逻辑电路一的输入端连接，逻辑电路一的输出端与隔离电路一的输入端连接，以实现供电模块一电压监测，并在供电模块一电压正常状态下传送PWM输出端输出的PWM信号；隔离电路一的输出端与逻辑电路三的输入端连接，供电模块二通过欠压锁定模块M5与逻辑电路三的输入端连接，且功率器件的栅极通过栅极电压比较电路与逻辑电路三的输入端连接；逻辑电路三的输出端通过栅极保护电路与功率器件的栅极连接，以实现供电模块二电压和功率器件的栅极电压监测，并在供电模块一电压正常且功率器件的栅极电压正常状态下将PWM信号通过栅极保护电路传送至功率器件的栅极。原理是：如图2所示，当供电模块一的电源电压低于欠压锁定模块M1的电压VUVLOL1或者供电模块二的电源电压低于欠压锁定模块M5的VUVLOL2时，关断信号就会发送到控制芯片，PWM输出端输入的PWM信号自动被忽略。控制芯片的PWM输出端提供PWM信号，高电平有效；PWM信号正向输入到引脚PWM+，引脚PWM-连接到供电模块一的负极GND1；引脚PWM+通过下拉电阻R2连接到供电模块一的负极GND1，引脚PWM-通过上拉电阻R5连接到供电模块一的正极VCC1。引脚PWM+和引脚PWM-分别经由PWM延时模块M2和M3连接到逻辑电路一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于宽禁带功率器件的高效驱动电路，其特征在于：包括控制芯片、供电模块一、供电模块二、隔离保护模块和功率器件；所述控制芯片包括PWM输出端、就绪信号输入端、故障信号输入端和复位信号输出端；所述隔离保护模块包括隔离电路一、隔离电路二、逻辑电路一、逻辑电路二、逻辑电路三和逻辑电路四；所述PWM输出端与逻辑电路一的输入端连接，供电模块一通过欠压锁定模块M1与逻辑电路一的输入端连接，逻辑电路一的输出端与隔离电路一的输入端连接，以实现供电模块一电压监测，并在供电模块一电压正常状态下传送PWM输出端输出的PWM信号；隔离电路一的输出端与逻辑电路三的输入端连接，供电模块二通过欠压锁定模块M5与逻辑电路三的输入端连接，且功率器件的栅极通过栅极电压比较电路与逻辑电路三的输入端连接；逻辑电路三的输出端通过栅极保护电路与功率器件的栅极连接，以实现供电模块二电压和功率器件的栅极电压监测，并在供电模块一电压正常且功率器件的栅极电压正常状态下将所述PWM信号通过栅极保护电路传送至功率器件的栅极；所述功率器件的漏极通过依次连接的漏极保护电路和漏源极电压比较电路与逻辑电路四的输入端连接，逻辑电路四的输出端与隔离电路二的输入端连接，以实现功率器件的漏源极电压监测，并在功率器件的漏源极电压过大时发出故障信号；隔离电路二的输出端与逻辑电路二的输入端连接；逻辑电路二的输出端分别与就绪信号输入端和故障信号输入端连接，以实现将所述故障信号传送至控制芯片；复位信号输出端与逻辑电路二的输入端连接；所述就绪信号输入端通过电阻R3与供电模块一连接；所述故障信号输入端通过电阻R4与供电模块一连接。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于宽禁带功率器件的高效驱动电路，其特征在于：包括控制芯片、供电模块一、供电模块二、隔离保护模块和功率器件；所述控制芯片包括PWM输出端、就绪信号输入端、故障信号输入端和复位信号输出端；所述隔离保护模块包括隔离电路一、隔离电路二、逻辑电路一、逻辑电路二、逻辑电路三和逻辑电路四；所述PWM输出端与逻辑电路一的输入端连接，供电模块一通过欠压锁定模块M1与逻辑电路一的输入端连接，逻辑电路一的输出端与隔离电路一的输入端连接，以实现供电模块一电压监测，并在供电模块一电压正常状态下传送PWM输出端输出的PWM信号；隔离电路一的输出端与逻辑电路三的输入端连接，供电模块二通过欠压锁定模块M5与逻辑电路三的输入端连接，且功率器件的栅极通过栅极电压比较电路与逻辑电路三的输入端连接；逻辑电路三的输出端通过栅极保护电路与功率器件的栅极连接，以实现供电模块二电压和功率器件的栅极电压监测，并在供电模块一电压正常且功率器件的栅极电压正常状态下将所述PWM信号通过栅极保护电路传送至功率器件的栅极；所述功率器件的漏极通过依次连接的漏极保护电路和漏源极电压比较电路与逻辑电路四的输入端连接，逻辑电路四的输出端与隔离电路二的输入端连接，以实现功率器件的漏源极电压监测，并在功率器件的漏源极电压过大时发出故障信号；隔离电路二的输出端与逻辑电路二的输入端连接；逻辑电路二的输出端分别与就绪信号输入端和故障信号输入端连接，以实现将所述故障信号传送至控制芯片；复位信号输出端与逻辑电路二的输入端连接；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振民，范文艳，谢芳祥，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44