一种优化功率半导体器件开关特性的驱动控制电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种优化功率半导体器件开关特性的驱动控制电路及方法，其中方法包括：获取驱动信号；根据驱动信号中的分级驱动信号选取预设可选的分级驱动电压，输出分级驱动电压信号；将分级驱动电压信号放大，并发送给功率半导体器件。本发明专利技术提供的优化功率半导体器件开关特性的驱动控制电路及方法，以驱动控制为切入点，根据分级驱动信号选取分级驱动电压，输出分级驱动电压信号，然后发送给功率半导体器件，使其做出相应的动作响应，以达到优化开关特性的目的，并且减小驱动保护的设计难度。

A driving control circuit and method for optimizing switching characteristics of power semiconductor devices

【技术实现步骤摘要】
一种优化功率半导体器件开关特性的驱动控制电路及方法
本专利技术涉及电力电子技术与控制
，具体涉及优化功率半导体器件开关特性的驱动控制电路及方法。
技术介绍
SiCMOSFET作为一种新型宽紧带的第三代功率半导体器件，应用于电力系统高压大容量电力电子装置中时，可大大降低功率模块的级联数量，简化系统的拓扑结构，减小电力电子装置的重量、占地面积及装置的容量，从而提高装置的功率密度和效率。然而，在SiCMOSFET的开关过程中，高的开通和关断速度会导致明显的电压电流冲击、波形振荡现象，电磁干扰等问题，严重影响了电力系统设备的安全可靠性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种优化功率半导体器件开关特性的驱动控制电路及方法，解决现有技术中由于开关速度过高，导致明显的电压电流冲击、波形振荡的问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种优化功率半导体器件开关特性的驱动控制电路，包括：微处理模块，用于生成驱动信号；电平选择模块，用于根据所述驱动信号选取预设可选的分级驱动电压，输出驱动电压信号；功率放大模块，用于将所述驱动电压信号放大，并发送给功率半导体器件。在一实施例中，所述分级驱动电压包括：开通分级驱动电压和关断分级驱动电压。第二方面，本专利技术实施例提供一种优化功率半导体器件开关特性的驱动控制方法，包括：获取驱动信号；根据所述驱动信号中的分级驱动信号选取预设可选的分级驱动电压，输出分级驱动电压信号；将所述分级驱动电压信号放大，并发送给功率半导体器件。在一实施例中，所述分级驱动电压包括：开通分级驱动电压和关断分级驱动电压。在一实施例中，所述分级驱动信号包括：所述功率半导体器件开关的开通分级驱动信号和关断分级驱动信号。在一实施例中，所述分级驱动电压的特征包括：分级驱动电压幅值和/或分级驱动电压幅值的维持时间。在一实施例中，所述根据所述驱动信号选取预设可选的分级驱动电压，输出驱动电压信号，包括：当所述驱动信号为所述开通分级驱动信号时，根据所述开通分级驱动信号选取开通过程的分级驱动电压；当所述驱动信号为所述关断分级驱动信号时，根据所述关断分级驱动信号选取关断过程的分级驱动电压。在一实施例中，所述根据所述开通分级驱动信号选取开通过程的分级驱动电压的步骤，包括：在第一预设时刻，根据所述开通分级驱动信号，将功率半导体器件的栅极电压由负向驱动电压转变为所述开通分级驱动电压；将所述开通分级驱动电压维持到第二预设时刻，在所述第一预设时刻到所述第二预设时刻时间段内，所述开通过程的功率半导体器件的漏极电流达到负载电流；在所述第二预设时刻，将功率半导体器件的栅极电压由所述开通分级驱动电压转变为正向驱动电压，并维持所述正向驱动电压到获取下一分级驱动信号的时刻之前。在一实施例中，所述根据所述关断分级驱动信号选取关断过程的分级驱动电压的步骤，包括：在第三预设时刻，根据所述关断分级驱动信号，将功率半导体器件的栅极电压由所述正向驱动电压转变为所述关断分级驱动电压；将所述关断分级驱动电压维持到第四预设时刻，在所述第三预设时刻到所述第四预设时刻时间段内，所述关断过程的功率半导体器件的漏极电压达到直流母线电压；在所述第四预设时刻，将栅极电压由所述关断分级驱动电压转变为所述负向驱动电压，并维持所述负向驱动电压到获取下一分级驱动信号的时刻之前。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的优化功率半导体器件开关特性的驱动控制电路及方法，以驱动控制为切入点，根据分级驱动信号选取分级驱动电压，输出分级驱动电压信号，然后发送给功率半导体器件，使其做出相应的动作响应，以达到优化开关特性的目的，并且减小驱动保护的设计难度。2.本专利技术提供的优化功率半导体器件开关特性的驱动控制电路及方法，在功率半导体器件开关的开通和关断的过程中，根据驱动电压幅值及其维持时间对功率半导体器件的暂态行为过程的影响分析，在传统的驱动电压直接由负向驱动电压向正向驱动电压变化的过程中，设计一个阶梯中间分级驱动电压，从而降低电压电流尖峰，减少电压电流的振荡时间，改善电磁干扰特性，优化开关特性，进而保护了电力系统设备的安全。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中提供的优化功率半导体器件开关特性的驱动控制电路的示意图；图2为本专利技术实施例提供的优化功率半导体器件开关特性的驱动控制方法的一个具体示例的流程图；图3为本专利技术实施例提供的根据驱动信号选取预设可选的分级驱动电压的一个具体示例的流程图；图4为本专利技术实施例提供的根据开通分级驱动信号选取开通过程的分级驱动电压的一个具体示例的流程图；图5为本专利技术实施例提供的分级驱动的工作原理图；图6为本专利技术实施例提供的分级驱动开通过程的示意图；图7为本专利技术实施例提供的根据关断分级驱动信号选取关断过程的分级驱动电压的一个具体示例的流程图；图8为本专利技术实施例提供的分级驱动关断过程的示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1本专利技术实施例提供一种优化功率半导体器件开关特性的驱动控制电路，如图1所示，包括：微处理模块1，用于生成驱动信号。本专利技术实施例中，微处理模块1通过MCU微控制单元生成驱动信号，其中，MCU微控制单元是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。需要说明的是，本专利技术实施例中仅以MCU微控制单元为例进行说明，在实际应用中，也可以选用其他微控制器来生成驱动信号，本专利技术并不以此为限。电平选择模块2，用于根据驱动信号选取预设可选的分级驱动电压，输出驱动电压信号。本专利技术实施例中，电平选择模块2就根据微处理模块1发送过来的驱动信号控制电平选择模块2选取预设的可选的分级驱动电压，其中分级驱动电压包括：开通分级驱动电压和关断分级驱动电压。电平选择模块2选取完分级驱动电压后，输出驱动电压信号，此驱动电压信号在功率半导体器件开通或关断过程中，对器件的栅极驱动施加一段阶梯分级驱动电压，为功率半导体器件的暂态变化提供一段缓冲过程，可以有效的降低开通过程漏极电流的di/dt和关断过程漏源极电压的dv/dt，从而降低电流电压的尖峰，减少电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种优化功率半导体器件开关特性的驱动控制电路，其特征在于，包括：/n微处理模块，用于生成驱动信号；/n电平选择模块，用于根据所述驱动信号选取预设可选的分级驱动电压，输出驱动电压信号；/n功率放大模块，用于将所述驱动电压信号放大，并发送给功率半导体器件。/n

【技术特征摘要】
1.一种优化功率半导体器件开关特性的驱动控制电路，其特征在于，包括：
微处理模块，用于生成驱动信号；
电平选择模块，用于根据所述驱动信号选取预设可选的分级驱动电压，输出驱动电压信号；
功率放大模块，用于将所述驱动电压信号放大，并发送给功率半导体器件。


2.根据权利要求1所述的优化功率半导体器件开关特性的驱动控制电路，其特征在于，所述分级驱动电压包括：开通分级驱动电压和关断分级驱动电压。


3.一种优化功率半导体器件开关特性的驱动控制方法，其特征在于，包括：
获取驱动信号；
根据所述驱动信号中的分级驱动信号选取预设可选的分级驱动电压，输出分级驱动电压信号；
将所述分级驱动电压信号放大，并发送给功率半导体器件。


4.根据权利要求3所述的优化功率半导体器件开关特性的驱动控制方法，其特征在于，所述分级驱动电压包括：开通分级驱动电压和关断分级驱动电压。


5.根据权利要求4所述的优化功率半导体器件开关特性的驱动控制方法，其特征在于，所述分级驱动信号包括：所述功率半导体器件开关的开通分级驱动信号和关断分级驱动信号。


6.根据权利要求5所述的优化功率半导体器件开关特性的驱动控制方法，其特征在于，所述分级驱动电压的特征包括：分级驱动电压幅值和/或分级驱动电压幅值的维持时间。


7.根据权利要求6所述的优化功率半导体器件开关特性的驱动控制方法，其特征在于，所述根据所述分级驱动信号选取预设可选的分级驱动电压，输出分级驱动电压信...

【专利技术属性】
技术研发人员：董振邦，徐云飞，李卫国，邓占锋，卢娟娟，郝一，卜宪德，刘海军，周哲，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11