碳化硅场效应管的串扰抑制电路、驱动电路及桥式变换器制造技术

本申请公开了一种碳化硅场效应管的串扰抑制电路，应用于基于碳化硅场效应管的桥式变换器中，包括并联于门极关断电阻两端的关断电容，以及连接于碳化硅场效应管的源极和栅极之间的防直通支路；防直通支路在碳化硅场效应管的栅源反向电压不低于预设正阈值时导通；门极关断电阻的第一端与碳化硅场效应管的驱动单元的负压关断输出端连接，第二端与碳化硅场效应管的栅极连接。本申请利用与门极关断电阻并联的关断电容，以及在栅源反向电压不低于预设正阈值时导通的防直通支路，可有效地抑制正向、反向串扰现象，提高产品的输出精度和经济效益。本申请还公开了一种碳化硅场效应管的驱动电路以及基于碳化硅场效应管的桥式变换器，也具有上述有益效果。

Crosstalk Suppression Circuit, Driving Circuit and Bridge Converter of Silicon Carbide Field Effect Transistor

【技术实现步骤摘要】
碳化硅场效应管的串扰抑制电路、驱动电路及桥式变换器
本申请涉及电力电子
，特别涉及一种碳化硅场效应管的串扰抑制电路、驱动电路，还特别涉及一种基于碳化硅场效应管的桥式变换器。
技术介绍
由于碳化硅(SiC)具有禁带宽度高、饱和电子漂移速度高、临界电场击穿强度高和介电常数低等特点，因此，碳化硅场效应管具有较高的阻断电压和工作频率，并且还同时具有通态电阻低和开关损耗小的优势，也因此而常作为功率变换电路中的开关器件。可是，又由于碳化硅场效应管的寄生电容远小于硅场效应管，因此，其对驱动电路的寄生参数更加敏感，并具有较低的阈值电压。如此，一方面，在高开关频率下，碳化硅场效应管的栅源电压极易发生震荡而导致误开通，引发桥臂直通故障，形成正向串扰；另一方面，碳化硅场效应管的驱动电压承受能力不对称，其所能承受的栅源反向电压远小于正向电压，容易被反向击穿而形成反向串扰。然而，现有技术中关于碳化硅场效应管的串扰抑制电路一般只是通过拉低栅极驱动电压来抑制串扰的正向尖峰脉冲，并没有考虑到驱动电压的负相尖峰和漏源过充电压对器件带来的负向串扰影响。鉴于此，提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员所亟需关注的。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种碳化硅场效应管的串扰抑制电路、驱动电路，以及一种基于碳化硅场效应管的桥式变换器，以便合理调节碳化硅场效应管的栅极驱动负电压，并有效抑制碳化硅场效应管的正向、反向串扰现象，进而提高产品的输出精度和经济效益。为解决上述技术问题，第一方面，本申请公开了一种碳化硅场效应管的串扰抑制电路，应用于基于碳化硅场效应管的桥式变换器中，所述串扰抑制电路包括并联于门极关断电阻两端的关断电容，以及连接于所述碳化硅场效应管的源极和栅极之间的防直通支路；所述防直通支路在所述碳化硅场效应管的栅源反向电压不低于预设正阈值时导通；所述门极关断电阻的第一端与所述碳化硅场效应管的驱动单元的负压关断输出端连接，第二端与所述碳化硅场效应管的栅极连接。可选地，所述防直通支路具体为无源防直通支路。可选地，所述防直通支路包括串联的防直通二极管和防直通电阻。可选地，所述防直通二极管的阴极与所述碳化硅场效应管的栅极连接，所述防直通二极管的阳极与所述防直通电阻的第一端连接，所述防直通电阻的第二端与所述碳化硅场效应管的源极连接。可选地，所述关断电容的容值大于所述碳化硅场效应管的栅源寄生电容的容值。可选地，所述防直通电阻的阻值小于所述门极关断电阻的阻值。第二方面，本申请还公开了一种碳化硅场效应管的驱动电路，应用于基于碳化硅场效应管的桥式变换器中，所述驱动电路包括驱动单元、门极开通电阻、门极关断电阻、以及如上所述的任一种串扰抑制电路；所述驱动单元的正压开通输出端用于输出开通电压信号，并与所述门极开通电阻的第一端连接，所述门极开通电阻的第二端与所述碳化硅场效应管的栅极连接；所述驱动单元的负压关断输出端用于输出关断电压信号，并与所述门极关断电阻的第一端连接，所述门极关断电阻的第二端与所述碳化硅场效应管的栅极连接。第三方面，本申请还公开了一种基于碳化硅场效应管的桥式变换器，包括基于碳化硅场效应管的桥式变换电路、以及与所述桥式变换电路的各桥臂中的碳化硅场效应管一一对应的、如上所述的驱动电路。本申请所提供的碳化硅场效应管的串扰抑制电路，应用于基于碳化硅场效应管的桥式变换器中，所述串扰抑制电路包括并联于门极关断电阻两端的关断电容，以及连接于所述碳化硅场效应管的源极和栅极之间的防直通支路；所述防直通支路在所述碳化硅场效应管的栅源反向电压不低于预设正阈值时导通；所述门极关断电阻的第一端与所述碳化硅场效应管的驱动单元的负压关断输出端连接，第二端与所述碳化硅场效应管的栅极连接。可见，本申请利用与门极关断电阻并联的关断电容，以及在栅源反向电压不低于预设正阈值时导通的防直通支路，可在正向或者反向串扰发生时将关断电容接入电路中，增加等效栅漏寄生电容的容值，从而有效地抑制正向、反向串扰现象，保障器件的正常使用，提高了产品的输出精度和经济效益。本申请所提供的碳化硅场效应管的驱动电路可以实现上述碳化硅场效应管的串扰抑制电路，同样具有上述有益效果。附图说明为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。图1为桥式变换电路中碳化硅场效应管的串扰影响示意图；图2为本申请所提供的一种基于碳化硅场效应管的桥式变换器的结构示意图。具体实施方式本申请的核心在于提供一种碳化硅场效应管的串扰抑制电路、驱动电路，以及一种基于碳化硅场效应管的桥式变换器，以便合理调节碳化硅场效应管的栅极驱动负电压，并有效抑制碳化硅场效应管的正向、反向串扰现象，进而提高产品的输出精度和经济效益。为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。具体地，碳化硅场效应管(SiCMOSFET)相比于硅场效应管(SiMOSFET)，一个显著的不同点在于碳化硅场效应管所能承受的栅源反向电压的最大值较小，甚至可低达6V，具体如表1所示。由此使得碳化硅场效应管极易被反向击穿，损坏器件。表1器件类型型号Vds(V)/ID(A)Vth(V)Vgs_max(V)SiIGBT(Infineon)IGW15N120H31200/305-20/+20SiMOSFET(IXYS)IXFK20N120P1200/203.5-30/+30SiMOSFET(Infineon)IPW90R120C3900/363-30/+30SiCMOSFET(ROHM)SCH2080KE1200/401.6-6/+22SiCMOSFET(CREE)C2M0080120D1200/361.8-10/+25此外，对于桥式变换电路，其某一桥臂中碳化硅场效应管的通断状态变化会影响到其他桥臂中的碳化硅场效应管。具体请参考图1，图1为本申请所提供的一种桥式变换电路中碳化硅场效应管的串扰影响示意图。图1中，实线表示上桥臂中碳化硅场效应管的栅极驱动信号，虚线表示下桥臂中碳化硅场效应管的栅极驱动信号。从图1可看出，在上桥臂的碳化硅场效应管的导通和关断瞬间，均对下桥臂中的碳化硅场效应管产生串扰影响。请参考图2，图2为本申请实施例所公开的一种基于碳化硅场效应管的桥式变换器的结构示意图，其中包括了本申请所公开的碳化硅场效应管的驱动电路及其串扰抑制电路。如图2所示，为解决上述技术问题，本申请实施例公开的碳化硅场效应管Q*的串扰抑制电路21，应用于基于碳化硅场效应管Q*的桥式变换器中，主要包括并联于门极关断电阻Roff*两端的关断电容Coff*，以及连接于碳化硅场效应管Q*的源极和栅极之间的防直通支路211；防直通支路211在碳化硅场效应管Q*的栅源反向电压不低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅场效应管的串扰抑制电路，应用于基于碳化硅场效应管的桥式变换器中，其特征在于，所述串扰抑制电路包括并联于门极关断电阻两端的关断电容，以及连接于所述碳化硅场效应管的源极和栅极之间的防直通支路；所述防直通支路在所述碳化硅场效应管的栅源反向电压不低于预设正阈值时导通；所述门极关断电阻的第一端与所述碳化硅场效应管的驱动单元的负压关断输出端连接，第二端与所述碳化硅场效应管的栅极连接。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅场效应管的串扰抑制电路，应用于基于碳化硅场效应管的桥式变换器中，其特征在于，所述串扰抑制电路包括并联于门极关断电阻两端的关断电容，以及连接于所述碳化硅场效应管的源极和栅极之间的防直通支路；所述防直通支路在所述碳化硅场效应管的栅源反向电压不低于预设正阈值时导通；所述门极关断电阻的第一端与所述碳化硅场效应管的驱动单元的负压关断输出端连接，第二端与所述碳化硅场效应管的栅极连接。2.根据权利要求1所述的串扰抑制电路，其特征在于，所述防直通支路具体为无源防直通支路。3.根据权利要求2所述的串扰抑制电路，其特征在于，所述防直通支路包括串联的防直通二极管和防直通电阻。4.根据权利要求3所述的串扰抑制电路，其特征在于，所述防直通二极管的阴极与所述碳化硅场效应管的栅极连接，所述防直通二极管的阳极与所述防直通电阻的第一端连接，所述防直通电阻的第二端与所述碳化硅场效应管的源极连接。5.根据权利要求1至4任一项所述的串扰抑制电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建成，陈一平，李乐乐，陈亮，
申请(专利权)人：湖南德雅坤创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43