一种适用于SiC MOSFET的电流检测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于SiC MOSFET的电流检测电路，包括补偿电阻、补偿电感、电流采样电阻、总寄生电感、电压源、第一SiC MOSFET管及第二SiC MOSFET管，其中，电压源、第一SiC MOSFET管、第二SiC MOSFET管、总寄生电感及电流采样电阻依次组成串联回路，补偿电阻与补偿电容组成补偿支路，电流采样电阻与总寄生电感组成的支路与补偿支路并联连接，该检测电路能够有效的避免寄生电感对电流采样电阻检测性能的影响，且成本较低，体积较小。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于SiCMOSFET的电流检测电路
本专利技术涉及一种电流检测电路，具体涉及一种适用于SiCMOSFET的电流检测电路。
技术介绍
功率半导体器件是电力电子设备的关键组成部分，1957年，美国通用电气公司研制出第一个晶闸管标志着电力电子技术的诞生。自20世纪90年代以来，随着对于碳化硅(SiC)材料的不断深入研究与理解，以及SiC外延技术的逐步完善，以SiC材料为基础的电力电子器件得以商业化，并逐步取代了一些硅器件不适用的高温、高压、高效率和小体积的应用场合。随之而来的便是对SiCMOSFET的开关性能的检测，使用电流采样电阻(CSR)检测和观察电流的方法易于设计且可靠性高。但是，当CSR用于检测由功率器件开关引起的瞬态电流时，尤其是具有高di/dt的快速开关SiCMOSFET，即使在非开关状态下的寄生电感很小，也会对检测结果产生很大的影响。为了减轻寄生电感对大功率和高频电流检测的影响，需要更好的检测方法。目前比较好的瞬态电流检测方法：1)采用同轴电流分流电阻检测，同轴电流分流电阻利用它的同轴结构在内部不产生磁场。当电流通过内，外电阻管流入同轴分流电阻时，内圆柱体内不会产生明显的磁通量；2)采用开尔文四线电阻检测，开尔文四线连接可以用于减少电流检测中欧姆值非常低的高精度电阻的导线电阻和电感的影响。同轴分流电阻可以很好的避免寄生电感的产生，因为其内圆柱体不会产生明显的磁通量，所以输出线可以在内圆柱体中延伸以进行电流测量而没有任何感应电压。但是由于同轴构造和制造工艺的原因，同轴分流电阻的体积太大，而且成本很高，因此并不适合广泛的应用。开尔文四线电流采样电阻可以使电流可以通过两个相对的端子测得，并且可以在另两个端子之间测量感测电压，从而可以进行更精确的电流测量。但是尽管开尔文四线连接可以避免外部寄生电感对电流检测的影响，但是内部寄生电感的影响不容忽视，所以在大功率和高频电流检测中，也不是很适用，因此需开发一种检测dialup，以避免寄生电感对电流采样电阻检测性能的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种适用于SiCMOSFET的电流检测电路，该检测电路能够有效的避免寄生电感对电流采样电阻检测性能的影响，且成本较低，体积较小。为达到上述目的，本专利技术所述的适用于SiCMOSFET的电流检测电路包括补偿电阻、补偿电感、电流采样电阻、总寄生电感、电压源、第一SiCMOSFET管及第二SiCMOSFET管，其中，电压源、第一SiCMOSFET管、第二SiCMOSFET管、总寄生电感及电流采样电阻依次组成串联回路，补偿电阻与补偿电容组成补偿支路，电流采样电阻与总寄生电感组成的支路与补偿支路并联连接。补偿支路上的电流id到补偿电阻两端电压Vsc的传递函数模型为：其中，LS为总寄生电感的电感值，RC为补偿电阻的阻值，RS电流采样电阻的阻值，LC为补偿电感的电感值；当LC＝LS,RC＝RS且LC/RC＝LS/RS，则有Gsc0(s)被简化为：Gsc0(s)＝RS(2)。补偿电感的电感值小于等于4.7μH且大于470nH。补偿电感的自谐振频率高于50MHz。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的适用于SiCMOSFET的电流检测电路在具体操作时，补偿电阻与补偿电容组成补偿支路，电流采样电阻与总寄生电感组成的支路与补偿支路并联连接，通过补偿支路来补偿总寄生电感，电路的体积较小，能够有效避免寄生电感对电流采样电阻检测性能的影响，设计较为灵活，可靠性高，参数选择容易，同时继承了电流采样电阻的特点，与其他现有的测量方法相比，设计过程容易。附图说明图1a为双脉冲测试的原理图；图1b为寄生电感的原理图；图1c为寄生电感的影响原理图；图2为补偿支路的原理图；图3为寄生参数对电流感知电路性能的影响图；图4为用于LS计算的实验结果图；图5a为双脉冲测试结果图；图5b为第一次导通过程的放大视图；图5c为第一次关断过程的放大视图；图5d为第二次导通过程的放大视图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：本专利技术使用补偿电感和补偿电阻构成的LR补偿支路来补偿寄生电感对电流采样电阻CSR电流检测性能的影响，双脉冲测试的原理图和寄生电感对电流采样电阻CSR的影响如图1a至图1c所示：本专利技术所述的适用于SiCMOSFET的电流检测电路包括补偿电阻、补偿电感、电流采样电阻、总寄生电感、电压源、第一SiCMOSFET管及第二SiCMOSFET管，其中，电压源、第一SiCMOSFET管、第二SiCMOSFET管、总寄生电感及电流采样电阻依次组成串联回路，补偿电阻与补偿电容组成补偿支路，电流采样电阻与总寄生电感组成的支路与补偿支路并联连接。图1a至图1c中，LPe为外部寄生电感，主要由PCB布局引起，可以通过高级布局将其最小化，LSi为电流采样电阻CSR的内部寄生电感。LSi由材料和制造工艺决定，LSi在不同的电流采样电阻CSR之间有很大的差异，LPe和LSi的总和等于电流采样电阻CSR的总寄生电感LS。本专利技术中的LR补偿支路的电路图如图2所示，图2中，RS为电流采样电阻CSR的阻值，为减少测量的损耗，电流采样电阻通常为几毫欧或几十毫欧，补偿支路上的电流id到补偿电阻两端电压Vsc的传递函数模型为：其中，LS为总寄生电感的电感值，RC为补偿电阻的阻值，RS电流采样电阻的阻值，LC为补偿电感的电感值；当LC＝LS,RC＝RS且LC/RC＝LS/RS，则有Gsc0(s)被简化为：Gsc0(s)＝RS(2)。当考虑寄生参数时，其对电流感知电路性能的影响如图3所示：本专利技术指导高带宽电流检测电路的设计，总结以下3点：1)补偿电感的电感值LC应不大于4.7μH，使补偿电感两端的电压CC的影响最小，并且补偿电感的电感值LC应大于470nH，使LRC的影响最小。2)当补偿电感的电感值LC小于4.7μH时，补偿电阻两端的电容CL对检测电路没有明显影响。如果选择的补偿电感的电感值LC大于4.7μH，则应谨慎控制补偿电阻两端的电容CL。3)CC的值对感测电路的性能有重大影响，因此，补偿电感需要仔细选择，本专利技术建议使用自谐振频率高于50MHz且设计用于高频应用的补偿电感。实施例一在设计电流检测电路之前，需要通过测量获得关键参数LS，本专利技术同时提出了一种简单而准确的LS测试方法，测试采用双脉冲测试，如图5a所示，得LS的计算公式为：其中，Tring为漏极-源极电压的自振周期，等于t3减去t1，Coss◎Vin为输入电压为Vin时Q2的输出电容，其中，ΔVDS和ΔVS分别为VDS和VS的峰峰值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于SiC MOSFET的电流检测电路，其特征在于，包括补偿电阻、补偿电感、电流采样电阻、总寄生电感、电压源、第一SiC MOSFET管及第二SiC MOSFET管，其中，电压源、第一SiC MOSFET管、第二SiC MOSFET管、总寄生电感及电流采样电阻依次组成串联回路，补偿电阻与补偿电容组成补偿支路，电流采样电阻与总寄生电感组成的支路与补偿支路并联连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于SiCMOSFET的电流检测电路，其特征在于，包括补偿电阻、补偿电感、电流采样电阻、总寄生电感、电压源、第一SiCMOSFET管及第二SiCMOSFET管，其中，电压源、第一SiCMOSFET管、第二SiCMOSFET管、总寄生电感及电流采样电阻依次组成串联回路，补偿电阻与补偿电容组成补偿支路，电流采样电阻与总寄生电感组成的支路与补偿支路并联连接。


2.根据权利要求1所述的适用于SiCMOSFET的电流检测电路，其特征在于，补偿支路上的电流id到补偿电阻两端电压Vsc的传递函数模型为：
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【专利技术属性】
技术研发人员：王来利，杨成子，刘星烁，李华清，于龙洋，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61