一种用于串扰抑制的非线性阻抗驱动电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于串扰抑制的非线性阻抗驱动电路，用于功率半导体器件Q的关断，连接于驱动芯片以及功率半导体器件Q之间，包括基于功率半导体器件Q

【技术实现步骤摘要】
一种用于串扰抑制的非线性阻抗驱动电路


[0001]本技术涉及一种用于串扰抑制的非线性阻抗驱动电路。

技术介绍

[0002]功率半导体器件在使用中，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，这种干扰问题被称为串扰。在电压电流变化率高的场合，尤其是以SiC、GaN为代表的第三代功率半导体器件应用中，这种串扰问题尤为严重。串扰严重的场合，误导通引发的桥臂直通可能性增大、开关损耗增大，且负向偏压将会增大SiC MOSFET的栅氧层应力，缩短器件寿命。因此，急需探索简单可靠的串扰解决方法。
[0003]目前，传统方法利用复杂逻辑电路稳定栅极电压，或增加复杂被动器件提高栅源电压震荡的阻尼。这些方法均增大了功率半导体器件使用中的复杂性和成本，同时降低了功率半导体器件的可靠性。传统方法可以分为无源类方法和有源类方法。无源类方法，在驱动电路中增加额外无源器件，并进一步降低驱动电路负向偏压，来抑制高漏源电压和电流变化率对栅源电压的影响。非专利文献1公开了额外增加电容元件的方法，抑制栅漏电容的位移电流和共源电感上的电压降造成的栅源电压不稳定现象(参见非专利文献1：IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics，7卷，第1期，353
‑
365页)。
[0004]有源类方法，在驱动电路种增加有源的辅助半导体器件，并通过控制达到稳定栅源电压的目的(参见专利文献1：一种SiC MOSFET的栅极串扰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串扰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桥臂串扰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桥臂串扰的改进门极驱动装置，申请号201710703079.8)。
[0005]现有的串扰抑制方法具有以下问题：首先，无源类的稳定方法，为了提高栅源电压震荡阻尼，需要增加额外的电容元件、电阻元件、二极管等，在稳定了栅源电压的同时，存在降低开关速度、增加开关损耗、驱动损耗以及不能完全稳定栅源电压的缺点；其次，有源类的稳定方法，需要额外增加复杂的逻辑电路，并且为新增辅助管单独供电，此外，由于谐振点随电路杂散参数变化，串扰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。这些方法，由于新增元件较多，不仅增大了成本，还降低了系统的可靠性，增加了开关电源设计的难度和研发的时间成本。因此，实际应用中，急需驱动电路简单、设计可靠性强的串扰抑制电路。

技术实现思路

[0006]本技术要解决的技术问题，在于提供一种用于串扰抑制的非线性阻抗驱动电路，利用功率半导体器件Q
a
与功率半导体器件Q的沟道互补特性，采用一路驱动信号，就可以实现功率半导体器件Q
a
和功率半导体器件Q的互补开通。
[0007]本技术是这样实现的：一种用于串扰抑制的非线性阻抗驱动电路，用于功率半导体器件Q的关断，连接于驱动芯片以及功率半导体器件Q之间，包括基于功率半导体器件Q
a
的非线性阻抗驱动网络，功率半导体器件Q
a
用于负责跟随功率半导体器件Q开关状态，改变非线性阻抗驱动网络的输出阻抗，稳定功率半导体器件Q的栅源电压；所述功率半导体器件Q和功率半导体器件Q
a
具有对偶的沟道特性。
[0008]进一步地，所述基于功率半导体器件Q
a
的非线性阻抗驱动网络包括电阻R
on1
、R
on2
、R
off
、R
o
、电容C
o
以及功率半导体器件Q
a
，所述驱动芯片分别连接所述电阻R
on1
的一端、R
on2
的一端以及R
off
的一端，所述电阻R
on2
的另一端与R
off
的另一端均连接至所述功率半导体器件Q
a
的栅极，所述功率半导体器件Q
a
的源极、电阻R
on1
的另一端，电容C
o
的一端、电阻R
o
的一端连均连接至所述功率半导体器件Q的栅极，所述所述功率半导体器件Q
a
的漏极、电容C
o
的另一端以及电阻R
o
的另一端均连接所述功率半导体器件Q的源极。
[0009]进一步地，所述功率半导体器件Q和功率半导体器件Q
a
具有对偶的沟道特性为：当功率半导体器件为N沟道时，功率半导体器件为P沟道；当功率半导体器件为P沟道时，功率半导体器件为N沟道。
[0010]本技术的优点在于：本技术一种用于串扰抑制的非线性阻抗驱动电路，利用功率半导体器件Q
a
与功率半导体器件Q的沟道互补特性，采用一路驱动信号，就可以实现功率半导体器件Q
a
和功率半导体器件Q的互补开通。非线性阻抗驱动网络的输出阻抗具有非线性特征，阻抗大小随功率半导体器件Q状态不同而变化。在功率半导体器件Q的关断状态，具有趋近于零的阻抗值，保证功率半导体器件Q栅源电压稳定，抑制串扰影响。从而确保功率半导体器件Q稳定运行，降低损耗，提高器件寿命。且本技术仅仅增加一个功率半导体器件Q
a
，不需要针对功率半导体器件Q
a
额外增加复杂的逻辑电路和供电电路，在一定程度上降低了成本，提高了系统的可靠性，降低了开关电源设计的难度和研发的时间成本。
附图说明
[0011]下面参照附图结合实施例对本技术作进一步的说明。
[0012]图1是本技术一种用于串扰抑制的非线性阻抗驱动电路的电路图。
[0013]图2是本技术一种用于串扰抑制的非线性阻抗驱动电路的拓扑结构图。
[0014]图3是图2中拓扑结构工作原理的波形图。
具体实施方式
[0015]本技术实施例通过提供一种用于串扰抑制的非线性阻抗驱动电路，解决了现有技术中功率半导体器件串扰的技术问题，实现在功率半导体器件Q的关断状态，具有趋近于零的阻抗值，保证功率半导体器件Q栅源电压稳定，抑制串扰影响的技术效果。
[0016]为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0017]如图1所示，本技术用于串扰抑制的非线性阻抗驱动电路，用于功率半导体器件Q的关断，连接于驱动芯片(例如：英飞凌EiceDRIVER
TM
2EDi product family的2EDF7235K、2EDF7275F等型号；EiceDR本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于串扰抑制的非线性阻抗驱动电路，用于功率半导体器件Q的关断，其特征在于：连接于驱动芯片以及功率半导体器件Q之间，包括基于功率半导体器件Q
a
的非线性阻抗驱动网络，功率半导体器件Q
a
用于负责跟随功率半导体器件Q开关状态，改变非线性阻抗驱动网络的输出阻抗，稳定功率半导体器件Q的栅源电压；所述功率半导体器件Q和功率半导体器件Q
a
具有对偶的沟道特性。2.如权利要求1所述的一种用于串扰抑制的非线性阻抗驱动电路，其特征在于：所述基于功率半导体器件Q
a
的非线性阻抗驱动网络包括电阻R
on1
、R
on2
、R
off
、R
o
、电容C
o
以及功率半导体器件Q
a
，所述驱动芯片分别连接所述电阻R
on1
的一端、R
on2

【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：北京交通大学，
类型：新型
国别省市：