一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiC MOSFET驱动电路制造技术

本发明专利技术公开的一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiC MOSFET驱动电路，包括供电电源模块PM1，供电电源模块PM1依次连接有自举供电电路、上桥臂高速隔离驱动芯片U1、上桥臂SiC MOSFET驱动电路及上桥臂SiC MOSFET开关管S1，供电电源模块PM1还依次连接有下桥臂高速隔离驱动芯片U2、下桥臂SiC MOSFET驱动电路及下桥臂SiC MOSFET开关管S2，S1和S2的中点桥臂连接负载，S1漏极连接半桥母线DC_BUS+，S2源极连接半桥母线DC_BUS‑；还包括有逻辑门电平转化电路UT1，UT1分别与U1和U2连接。

A bootstrap power supply SiC MOSFET driver circuit for suppressing bridge arm crosstalk

The invention discloses a bootstrap power supply type SiC MOSFET driving circuit for suppressing bridge arm crosstalk, which comprises a power supply module PM1, which is successively connected with a bootstrap power supply circuit, an upper bridge arm high-speed isolation driver chip U1, an upper bridge arm SiC MOSFET driving circuit and an upper bridge arm SiC MOSFET switching tube S1, and a power supply module P. M1 is connected in turn with U2, SiC MOSFET driver circuit of lower arm, S2, S1 and S2 midpoint bridge arm of lower arm SiC MOSFET switch, DC_BUS+, DC_BUS* of half-bridge bus with S1 drain and DC_BUS* of half-bridge bus with S2 source, and UT1 and U1 with logic gate level conversion circuit UT1 and UT1 respectively. Connect to U2.

【技术实现步骤摘要】
一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路
本专利技术属于电力电子驱动电路
，涉及一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路。
技术介绍
近年来以碳化硅(SiC)为代表的宽禁带半导体电力电子器件取得了蓬勃发展，与硅(Si)器件相比，其具有更高的载流子饱和迁移率，因此有更高的临界场强、更高的热导率以及更低的通态损耗等优点。SiCMOSFET由于导通电阻小、开关速度快、耐压高，能够显著改善开关损耗和通态损耗，有利于提高变换器效率，因而被广泛应用于各类高温、高压和高开关频率场合。但SiCMOSFET驱动电路设计目前仍存在较多问题。由于SiC器件特性参数的不同，这样就导致SiCMOSFET的栅极阈值电压和栅极电压可承受极限值相比SiMOSFET和IGBT较低，若将其应用在高速开关状态下，其漏源极的高du/dt会在其栅漏极间的反馈电容(密勒电容)上产生反馈电流，这样与门极电阻形成的回路会产生压降，若此值高于其栅极阈值电压会容易导致SiCMOSFET的误导通。对于此类问题，通常采取的方案为给驱动电路电源提供一定负电压，保证同桥臂上下管SiCMOSFET开关状态切换过程中能够保证栅极的抗扰能力。但由于SiCMOSFET的负压承受能力较弱，同桥臂开关管在高速互补导通开关状态下的di/dt会与电路寄生电容在SiCMOSFET的栅源极产生较大的电压尖峰，这样很容易击穿其栅极氧化层，导致器件损坏。除此之外，对于半桥SiCMOSFET驱动电路，通常所采用的方式为上下桥臂驱动双电源供电，以保证驱动输出电压的可靠性和功率器件栅源极可靠开通。但多路电源在单相及三相系统中会增加电源设计的复杂性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路。本专利技术所采用的技术方案是，一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路，包括供电电源模块PM1，供电电源模块PM1依次连接有自举供电电路、上桥臂高速隔离驱动芯片U1、上桥臂SiCMOSFET驱动电路及上桥臂SiCMOSFET开关管S1，供电电源模块PM1还依次连接有下桥臂高速隔离驱动芯片U2、下桥臂SiCMOSFET驱动电路及下桥臂SiCMOSFET开关管S2，上桥臂SiCMOSFET开关管S1和下桥臂SiCMOSFET开关管S2的中点桥臂连接负载，上桥臂SiCMOSFET开关管S1漏极连接半桥母线DC_BUS+，下桥臂SiCMOSFET开关管S2源极连接半桥母线DC_BUS-；还包括有逻辑门电平转化电路UT1，逻辑门电平转化电路UT1分别与上桥臂高速隔离驱动芯片U1和下桥臂高速隔离驱动芯片U2连接；供电电源模块PM1采用B2424S芯片，供电电源模块PM1的参考地为GND-2；上桥臂SiCMOSFET驱动电路和下桥臂SiCMOSFET驱动电路结构相同。本专利技术的特点还在于，逻辑门电平转化电路UT1采用74LVX4245芯片，逻辑电源的参考地为GND。上桥臂高速隔离驱动芯片U1和下桥臂高速隔离驱动芯片U2均采用1EDI20N12AF高速磁隔离芯片，上桥臂高速隔离驱动芯片U1和下桥臂高速隔离驱动芯片U2中：引脚VCC1连接逻辑电源，引脚GND1与GND连接，引脚GND2与GND-2相连，引脚IN-连接GND；下桥臂高速隔离驱动芯片U2的引脚VCC2连接供电电源模块PM1的输出侧Uo+，上桥臂高速隔离驱动芯片U1的引脚VCC2与自举供电电路连接；上桥臂高速隔离驱动芯片U1的引脚IN+连接逻辑门电平转化电路UT1的输出端A0；下桥臂高速隔离驱动芯片U2的引脚IN+连接逻辑门电平转化电路UT1的输出端A1端。自举供电电路包括依次串联的二极管DS1、电阻R2及自举电容Cb1，二极管DS1阳极与供电电源模块PM1的输出侧Uo+连接，自举电容Cb1两端分别与上桥臂高速隔离驱动芯片U1的引脚GND2和上桥臂高速隔离驱动芯片U1的引脚VCC2连接。上桥臂SiCMOSFET驱动电路包括负压产生电路和驱动输出电路。负压产生电路包括稳压二极管ZD2、电解电容CT1及电阻R3，稳压二极管ZD2阴极与上桥臂SiCMOSFET开关管S1的源极连接，稳压二极管ZD2阳极与GND-2连接，电解电容CT1并联在稳压二极管ZD2上，电阻R3一端连接在电阻R2和自举电容Cb1之间的节点上，电阻R3另一端与电解电容CT1连接，形成充电回路。驱动输出电路包括三极管Q1、门极泄放回路电阻R4、低值电容C3及稳压二极管ZD1，三极管Q1基极通过电阻R5与上桥臂高速隔离驱动芯片U1的OUT-连接，三极管Q1发射级与下桥臂SiCMOSFET开关管S2栅极相连，三极管Q1集电极接入上桥臂SiCMOSFET开关管S1的源极；门极泄放回路电阻R4、低值电容C3及稳压二极管ZD1分别并联在上桥臂SiCMOSFET开关管S1的栅极和源极之间。上桥臂SiCMOSFET开关管S1栅极还连接有开通电阻Rg1和关断电阻Rg2，开通电阻Rg1另一端连接上桥臂高速隔离驱动芯片U1的引脚OUT+，关断电阻Rg2一端与上桥臂高速隔离驱动芯片U1的引脚OUT-连接，关断电阻Rg2另一端连接在上桥臂SiCMOSFET开关管S1栅极和开通电阻Rg1之间。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术的抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路，在SiCMOSFET开关管的栅源极加入三极管，当三极管B、E极电压小于其阈值电压时将栅极有源钳位到SiCMOSFET开关管源极，能增加SiCMOSFET的关断速度，并能有效抑制半桥单元由于串扰引起的上桥臂负压尖峰和下桥臂正压尖峰；(2)本专利技术的抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路，采用自举供电的方式为半桥SiCMOSFET驱动芯片供电，减少驱动供电电源的数量，降低系统成本；(3)本专利技术的抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路，利用无源器件产生负压，能增强栅源极的抗干扰能力，抑制密勒效应引起的开关管误导通，同时能减少负压产生电源的使用，节约成本。附图说明图1是本专利技术一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路的结构示意图；图2是本专利技术一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路内供电电源模块PM1的结构示意图；图3是本专利技术一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路内逻辑门电平转化电路UT1的结构示意图；图4是本专利技术一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路内半桥驱动电路的结构示意图；图5是本专利技术一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路一种实施例的结构示意图；图6是本专利技术一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路内上桥臂SiCMOSFET开关管S1开通时的电路工作状态图；图7是本专利技术一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路内下桥臂SiCMOSFET开关管S2开通时的电路工作状态图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路，如图1所示，包括供电电源模块PM1，供电电源模块PM1依次连接有自举供电电路、上桥臂高速隔离驱动芯片U1、上桥臂SiCMOSFET驱动电路及上桥臂SiCM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiC MOSFET驱动电路，其特征在于，包括供电电源模块PM1，所述供电电源模块PM1依次连接有自举供电电路、上桥臂高速隔离驱动芯片U1、上桥臂SiC MOSFET驱动电路及上桥臂SiC MOSFET开关管S1，所述供电电源模块PM1还依次连接有下桥臂高速隔离驱动芯片U2、下桥臂SiC MOSFET驱动电路及下桥臂SiC MOSFET开关管S2，所述上桥臂SiC MOSFET开关管S1和下桥臂SiC MOSFET开关管S2的中点桥臂连接负载，所述上桥臂SiC MOSFET开关管S1漏极连接半桥母线DC_BUS+，所述下桥臂SiC MOSFET开关管S2源极连接半桥母线DC_BUS‑；还包括有逻辑门电平转化电路UT1，所述逻辑门电平转化电路UT1分别与上桥臂高速隔离驱动芯片U1和下桥臂高速隔离驱动芯片U2连接；所述供电电源模块PM1采用B2424S芯片，所述供电电源模块PM1的参考地为GND‑2；所述上桥臂SiC MOSFET驱动电路和下桥臂SiC MOSFET驱动电路结构相同。

【技术特征摘要】
1.一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路，其特征在于，包括供电电源模块PM1，所述供电电源模块PM1依次连接有自举供电电路、上桥臂高速隔离驱动芯片U1、上桥臂SiCMOSFET驱动电路及上桥臂SiCMOSFET开关管S1，所述供电电源模块PM1还依次连接有下桥臂高速隔离驱动芯片U2、下桥臂SiCMOSFET驱动电路及下桥臂SiCMOSFET开关管S2，所述上桥臂SiCMOSFET开关管S1和下桥臂SiCMOSFET开关管S2的中点桥臂连接负载，所述上桥臂SiCMOSFET开关管S1漏极连接半桥母线DC_BUS+，所述下桥臂SiCMOSFET开关管S2源极连接半桥母线DC_BUS-；还包括有逻辑门电平转化电路UT1，所述逻辑门电平转化电路UT1分别与上桥臂高速隔离驱动芯片U1和下桥臂高速隔离驱动芯片U2连接；所述供电电源模块PM1采用B2424S芯片，所述供电电源模块PM1的参考地为GND-2；所述上桥臂SiCMOSFET驱动电路和下桥臂SiCMOSFET驱动电路结构相同。2.如权利要求1所述的一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路，其特征在于，所述逻辑门电平转化电路UT1采用74LVX4245芯片，所述逻辑电源的参考地为GND。3.如权利要求2所述的一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiCMOSFET驱动电路，其特征在于，所述上桥臂高速隔离驱动芯片U1和下桥臂高速隔离驱动芯片U2均采用1EDI20N12AF高速磁隔离芯片，所述上桥臂高速隔离驱动芯片U1和下桥臂高速隔离驱动芯片U2中：所述引脚VCC1连接逻辑电源，所述引脚GND1与GND连接，所述引脚GND2与GND-2相连，所述引脚IN-连接GND；所述下桥臂高速隔离驱动芯片U2的引脚VCC2连接供电电源模块PM1的输出侧Uo+，所述上桥臂高速隔离驱动芯片U1的引脚VCC2与自举供电电路连接；所述上桥臂高速隔离驱动芯片U1的引脚IN+连接逻辑门电平转化电路UT1的输出端A0；所述下桥臂高速隔离驱动芯片U2的引脚IN+连接逻辑门电平转化电路UT1的输出端A1端。4.如权利要求3所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建渊，林文博，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61