门极主动控制电路、方法及SiC MOSFET门极主动控制系统技术方案

一种门极主动控制电路、方法及SiC MOSFET门极主动控制系统，包括可编程模块、电位计模块、4选1模拟开关和门极电流调控电路；可编程模块的输出端与半导体开关器件的门极连接，电位计模块的输入端连接电源电压端，电位计模块的输出端与4选1模拟开关的输入端连接，可编程模块的控制端与4选1模拟开关的受控端连接，4选1模拟开关的输出端与门极电流调控电路的输入端连接，门极电流调控电路的输出端与半导体开关器件的门极连接。通过可编程模块、电位计模块、4选1模拟开关和门极电流调控电路的控制，配置为对半导体开关器件进行开通暂态调控、关断暂态调控、软关断调控；降低门极主动控制电路的硬件成本、调试复杂度，同时提升了控制灵活性、可靠性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】门极主动控制电路、方法及SiCMOSFET门极主动控制系统
本申请涉及电力电子开关器件
，特别涉及一种门极主动控制电路、方法及SiCMOSFET门极主动控制系统。
技术介绍
随着市场对高效率、高功率密度变换器的需求日益旺盛，如新能源、电动汽车的兴起，宽禁带半导体器件SiCMOSFET(碳化硅-金属氧化物半导体场效应晶体管)逐步得到应用。与传统的Si基半导体器件相比，SiC器件具有开关速度快、导通电阻低、耐高温、散热性好等优势。但由于SiCMOSFET开关速度快，器件在开关过程中会产生较大的dv/dt和di/dt，同时电路中存在寄生参数，会导致开关器件的瞬态电压、电流会产生较大的尖峰和振荡。瞬态电压、电流的尖峰和振荡一方面会危及器件的安全，使得在器件选型时必须留有较大的裕量，增加了硬件成本；另一方面，也会加剧电力电子变换器的高频电磁干扰，影响设备的可靠性。因此，有效抑制SiCMOSFET器件开关过程中瞬态电压、电流的尖峰和振荡是SiC器件应用中亟需解决的问题。针对以上问题，对于小功率SiCMOSFET，一般通过优化PCB设计、增加驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种门极主动控制电路，设置为半导体开关器件的门极主动控制，其中，所述门极主动控制电路包括：可编程模块、电位计模块、4选1模拟开关和门极电流调控电路；/n所述可编程模块的输出端与所述半导体开关器件的门极连接，所述电位计模块的输入端连接电源电压端，所述电位计模块的输出端与所述4选1模拟开关的输入端连接，所述可编程模块的控制端与所述4选1模拟开关的受控端连接，所述4选1模拟开关的输出端与所述门极电流调控电路的输入端连接，所述门极电流调控电路的输出端与所述半导体开关器件的门极连接；/n所述可编程模块，设置为输出第一模拟开关控制信号和第二模拟开关控制信号至所述4选1模拟开关；/n所述电位计模块，设置...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种门极主动控制电路，设置为半导体开关器件的门极主动控制，其中，所述门极主动控制电路包括：可编程模块、电位计模块、4选1模拟开关和门极电流调控电路；
所述可编程模块的输出端与所述半导体开关器件的门极连接，所述电位计模块的输入端连接电源电压端，所述电位计模块的输出端与所述4选1模拟开关的输入端连接，所述可编程模块的控制端与所述4选1模拟开关的受控端连接，所述4选1模拟开关的输出端与所述门极电流调控电路的输入端连接，所述门极电流调控电路的输出端与所述半导体开关器件的门极连接；
所述可编程模块，设置为输出第一模拟开关控制信号和第二模拟开关控制信号至所述4选1模拟开关；
所述电位计模块，设置为输出多路电压参考信号，配置为经所述4选1模拟开关给定至所述门极电流调控电路；
所述4选1模拟开关，设置为在不同时刻对多路所述电压参考信号进行选通控制，配置为所述门极电流调控电路提供参考电压；
所述门极电流调控电路，设置为对所述半导体开关器件进行开通暂态调控、关断暂态调控、以及软关断调控。


2.如权利要求1所述的门极主动控制电路，其中，所述电位计模块包括3路电压给定电路；
每一所述电压给定电路具有一可调电阻，所述可调电阻的第一端连接电源电压端，所述可调电阻的第二端接地；
各所述电压给定电路，设置为输出一电压参考信号至所述4选1模拟开关。


3.如权利要求1所述的门极主动控制电路，其中，所述4选1模拟开关包括4个输入端、2个受控端和1个输出端；
3个所述输入端分别与所述电位计模块的输出端连接，一所述输入端接地，2个所述受控端分别与所述可编程模块的控制端连接，所述输出端与所述门极电流调控电路的输入端连接。


4.如权利要求1所述的门极主动控制电路，其中，所述门极电流调控电路包括第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第一晶体管和运算放大器；
所述第一二极管的阳极与所述半导体开关器件的门极连接，所述第一二极管的阴极与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述第一晶体管的集电极连接，所述第一晶体管的发射极接地，所述第一晶体管的基极与所述第二电阻的第二端连接，所述第二电阻的第一端、所述第三电阻的第二端和所述第一电容的第二端均与所述运算放大器的输出端连接，所述第三电阻的第一端、所述第一电容的第一端和所述第四电阻的第二端均与所述运算放大器的反相输入端连接，所述第四电阻的第一端接地，所述第五电阻的第一端与所述4选1模拟开关的输出端连接，所述第五电阻的第二端与所述运算放大器的同相输入端连接。


5.如权利要求1所述的门极主动控制电路，其中，所述门极主动控制电路还包括PWM信号转换模块和故障信号输出模块；
所述PWM信号转换模块和所述故障信号输出模块分别与所述可编程模块连接；
所述PWM信号转换模块，设置为接收PWM信号，并将接收的PWM信号转换成电平信号，配置为输出至所述可编程模块；
所述故障信号输出模块，设置为接收所述半导体开关器件的短路故障信号和/或驱动板故障信号，并输出。


6.如权利要求1所述的门极主动控制电路，其中，所述门极主动控制电路还包括主推挽电路；
所述主推挽电路连接于所述可编程模块的输出端连接，所述主推挽电路的输出端与所述半导体开关器件的门极连接；
所述可编程模块，还设置为输出开关命令信号至所述主推挽电路；
所述主推挽电路，设置为将所述开关命令信号转换至门极驱动电平信号，配置为驱动所述半导体开关器件。


7.如权利要求6所述的门极主动控制电路，其中，所述主推挽电路包括第一预驱动电路、第二预驱动电路、第二晶体管、第三晶体管、第六电阻和第七电阻；
所述第一预驱动电路的输入端和所述第二预驱动电路输入端均与所述可编程模块的输出端连接，所述第一预驱动电路的输出端与所述第二晶体管的基极连接，所述第二预驱动电路的输出端与所述第三晶体管的基极连接，所述第二晶体管的集电极连接电源电压端，所述第二晶体管的发射极与所述第六电阻的第一端连接，所述第三晶体管的集电极接地，所述第三晶体管的发射极与所述第七电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端和所述第七电阻的第二端连接且与所述半导体开关器件的门极连接。


8.如权利要求1所述的门极主动控制电路，其中，所述门极主动控制电路还包括短路保护模块；
所述短路保护模块的输入端与所述半导体开关器件的漏极连接，所述短路保护模块的输出端与所述可编程模块的反馈端连接；
所述短路保护模块，设置为在所述半导体开关器件发生短路时输出短路信号至所述可编程模块，配置为对所述半导体开关器件进行短路保护。


9.如权利要求8所述的门极主动控制电路，其中，所述短路保护模块包括比较器、第二二极管、第三二极管、第八电阻和第二电容；
所述第三二极管的阴极与所述半导体开关器件的漏极连接，所述第三二极管的阳极与所述第二二...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿程飞，王国建，吴轩钦，周志达，
申请(专利权)人：深圳市英威腾电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44