本发明专利技术提供了一种基于跨导增益负反馈机理的栅源电压扰动抑制电路，用于驱动被驱动功率MOSFET(Q1)，被驱动功率MOSFET(Q1)通过驱动芯片作开关动作，包括一驱动管(Q2)；通过驱动管(Q2)的跨导增益，经过被驱动功率MOSFET(Q1)内部寄生电阻，产生位移电流，对被驱动功率MOSFET(Q1)的寄生输入电容充放电，基于跨导增益构建负反馈调节机制，在外界干扰下，控制栅源电压保持稳定，同时抑制栅源电压正向和负向电压发散振荡。电压发散振荡。电压发散振荡。
【技术实现步骤摘要】
一种基于跨导增益负反馈机理的栅源电压扰动抑制电路
[0001]本专利技术涉及一种基于跨导增益负反馈机理的栅源电压扰动抑制电路。
技术介绍
[0002]功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在使用中，漏源电压和电流的剧烈变化通过米勒电容反射，影响栅源电压稳定性。随着材料技术的进步，采用SiC、GaN等宽禁带半导体材料生成的功率MOSFET具有耐压高、开关速度快的优势，然而，这一优势确迫使漏源电压和电流的变化率变得更高，严重挑战着栅源电压的稳定性。特别不稳定的栅源电压将增加变换器损耗，甚至引发桥臂直通、栅极电解质击穿，严重威胁着MOSFET的性能提升和安全可靠应用。
[0003]目前已经有多种有源驱动技术解决栅源电源的稳定性问题。在驱动电路中增加有源的辅助半导体器件，并通过控制谐振达到抑制扰动的目的；参见专利文献1:一种SiC MOSFET的栅极扰动抑制电路及驱动电路，申请号201810059420.5；参见专利文献2:驱动电平组合优化的桥臂扰动抑制驱动电路及其控制方法，申请号201610459751.9；参见专利文献3:一种谐振型SiC MOSFET桥臂扰动抑制驱动电路及其控制方法，申请号201811451477.6；参见专利文献4:一种抑制SiC MOSFET桥臂扰动的改进门极驱动装置，申请号201710703079.8。上述的专利文献的技术方案，均依赖于谐振机理，调整驱动回路阻抗特性或输出电压，旁路或抵消结电容位移电流影响。为此，需要额外增加逻辑电路控制辅助半导体器件，需要额外增加具有一定体积的储能元件(一般为电容)。此外，由于谐振点随电路杂散参数变化，扰动抑制元件的参数需要针对不同电路进行专门设计，抑制效果严重依赖杂散参数提取精度，解决方法的环境适应性较差。实际应用中，急需驱动电路简单、设计可靠性强的扰动抑制方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种基于跨导增益负反馈机理的栅源电压扰动抑制电路，基于跨导增益构建负反馈调节机制，在外界干扰下，控制栅源电压保持稳定，同时抑制栅源电压正向和负向电压发散振荡。
[0005]本专利技术是这样实现的：一种基于跨导增益负反馈机理的栅源电压扰动抑制电路，用于驱动被驱动功率MOSFET(Q1)，被驱动功率MOSFET(Q1)通过驱动芯片作开关动作，包括一驱动管(Q2)；通过驱动管(Q2)的跨导增益，经过被驱动功率MOSFET(Q1)内部寄生电阻，产生位移电流，对被驱动功率MOSFET(Q1)的寄生输入电容充放电。
[0006]进一步地，还包括驱动电阻(R
g2
)、驱动电阻(R
g1
)、开通偏置电压以及关断偏置电压，所述驱动芯片输出电源正端口连接至开通偏置电压的正极，所述驱动芯片输出电源负端口连接至关断偏置电压的负极，所述驱动芯片的驱动输出端口连接至所述被驱动功率MOSFET(Q1)的栅极，所述驱动芯片的驱动输出端口连接至所述驱动管(Q2)的栅极，所述驱动管(Q2)的源极连接至所述被驱动功率MOSFET(Q1)的栅极，所述驱动管(Q2)的漏极连接至所
述关断偏置电压的负极，所述开通偏置电压负极以及关断偏置电压的正极均连接至所述被驱动功率MOSFET(Q1)的源极。
[0007]进一步地，还包括驱动电阻(R
g1
)；所述驱动芯片的驱动输出端口通过驱动电阻(R
g1
)连接至所述被驱动功率MOSFET(Q1)的栅极。
[0008]进一步地，还包括驱动电阻(R
g2
)；所述驱动芯片的驱动输出端口通过驱动电阻(R
g2
)连接至所述驱动管(Q2)的栅极。
[0009]进一步地，所述被驱动功率MOSFET(Q1)和驱动管(Q2)具有对偶的沟道特性，即当被驱动功率MOSFET(Q1)为N沟道时，驱动管(Q2)为P沟道；当被驱动功率MOSFET(Q1)为P沟道时，驱动管(Q2)为N沟道。
[0010]本专利技术的优点在于：本专利技术的一种基于跨导增益负反馈机理的栅源电压扰动抑制电路，基于跨导增益负反馈控制机理，控制被驱动功率MOSFET栅源电压稳定于关断偏置电压。该方法可以在较低系统复杂度(不依赖额外逻辑电路和储能元件)的情况下，有效抑制扰动影响，并对外电路布局的变化有一定的适应性。采用该方法后，被驱动功率MOSFET可以工作于更高的开关速度下，且免疫扰动问题影响栅源电压稳定性。使得应用该方法的电力电子变换器系统工作在更高频率、更高电压，获得更高功率密度。
【附图说明】
[0011]下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0012]图1为本专利技术的基于跨导增益负反馈控制的扰动抑制方法示意图。
[0013]图2为本专利技术的一种基于跨导增益负反馈机理的栅源电压扰动抑制电路的电路图。
[0014]图3为仿真所用电路图。
[0015]图4为验证该方法所用对照组仿真电路及受干扰后不稳定的栅源电压。
[0016]图5为采用仿真验证的效果示意图。
[0017]图6为实验电路一的示意图。
[0018]图7为实验电路一的实验结果示意图。
[0019]图8为实验电路二的示意图。
[0020]图9为实验电路二的实验结果示意图。
[0021]图10为实验电路三的示意图。
[0022]图11为实验电路三的实验结果示意图。
【具体实施方式】
[0023]本专利技术实施例通过提供一种基于跨导增益负反馈机理的栅源电压扰动抑制电路，解决了现有技术中扰动抑制电路复杂的技术问题，实现了基于跨导增益构建负反馈调节机制，在外界干扰下，控制栅源电压保持稳定，同时抑制栅源电压正向和负向电压发散振荡的技术效果。
[0024]本专利技术实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
[0025]如图1所示，驱动电压与被驱动管栅源电压v
gs
之差，通过驱动管的跨导增益g
m
，经过被驱动管栅极内部寄生电阻R
gint
，产生位移电流，对被驱功率MOSFET的寄生输入电容C
iss
充放电。若栅源电压v
gs
增大(或减小)，则与被驱功率MOSFET的栅源电压参考值v
*gs
之差增大，经过驱动管跨导增益的调节后，对寄生输入电容C
iss
放电(或充电)，被驱动功率MOSFET栅源电压恢复稳定。经过负反馈，被驱动功率MOSFET的栅源电压始终跟随驱动电压，避免了栅源电压扰动n(s)的影响，跨导增益指器件输出端电流的变化值与输入端电压的变化值之间的比值。
[0026]图2是该方法的具体实例。被驱动功率MOSFET(Q1)，通过驱动芯片和驱动电阻(R
g1
)开关动作。采用图1所示方法，额外增加驱动管Q2及其必要的驱动电阻R
g2
。为了实现负反馈控制，驱动管Q2的沟道特性应当与被驱动功本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于跨导增益负反馈机理的栅源电压扰动抑制电路，用于驱动被驱动功率MOSFET(Q1)，被驱动功率MOSFET(Q1)通过驱动芯片作开关动作，其特征在于：包括一驱动管(Q2)；通过驱动管(Q2)的跨导增益，经过被驱动功率MOSFET(Q1)内部寄生电阻，产生位移电流，对被驱动功率MOSFET(Q1)的寄生输入电容充放电。2.如权利要求1所述的一种基于跨导增益负反馈机理的栅源电压扰动抑制电路，其特征在于：还包括驱动电阻(R
g2
)、驱动电阻(R
g1
)、开通偏置电压以及关断偏置电压，所述驱动芯片输出电源正端口连接至开通偏置电压的正极，所述驱动芯片输出电源负端口连接至关断偏置电压的负极，所述驱动芯片的驱动输出端口连接至所述被驱动功率MOSFET(Q1)的栅极，所述驱动芯片的驱动输出端口连接至所述驱动管(Q2)的栅极，所述驱动管(Q2)的源极连接至所述被驱动功率MOSFET(Q1)的栅极，所述驱动管(Q2)的漏极连接至所述关断偏置电压的负极，...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵天骢，李志君，郑琼林，黄波，王俊兴，
申请(专利权)人：泰科天润半导体科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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