一种用于全SIC功率模块驱动控制器制造技术

本实用新型专利技术属于牵引控制技术领域，尤其涉及一种用于全SIC功率模块驱动控制器，包括半桥驱动单元、逻辑控制模块、光信号发送器和DC/DC电源模块，半桥驱动单元包括第一光信号接收器、第一光隔离器、第一驱动模块和第一高压隔离电路，第一光信号接收器与第一光隔离器连接后与第一驱动模块的IN接口连接，第一驱动模块DESAT接口和CLAMP接口与第一高压隔离电路连接后与漏极连接；DC/DC电源模块正负输入端并联稳压二极管W2、W1后连接外接电源。通过DC/DC电源模块、驱动模块、逻辑控制模块、光信号收发器和多个模拟元器件构成驱动控制器，为中、低功率等级全SiC型功率半导体提供驱动控制。功率等级全SiC型功率半导体提供驱动控制。功率等级全SiC型功率半导体提供驱动控制。

【技术实现步骤摘要】
一种用于全SIC功率模块驱动控制器


[0001]本技术属于牵引控制
，尤其涉及一种用于全SIC功率模块驱动控制器。

技术介绍

[0002]SiC(碳化硅)是一种由硅(Si)和碳(C)构成的宽禁带半导体材料，绝缘击穿场强是Si的10倍，带隙是Si的3倍，被认为是一种超越Si极限的功率器件用材料。SiC材料绝缘击穿场强高，使制做高耐压SiC MOSFET时能提高杂质浓度和降低漂移层的厚度；因此既能提高SiC MOSFET的器件耐压又能得到单位面积导通电阻非常低的特性。SiC材料的高耐压低导通电阻特性使SiC 器件可以采用MOSFET的高频化器件结构，而不受器件耐压问题的制约，从而同时实现“高耐压”、“低导通电阻”、“高频”这三个特性，SiC MOSFET器件的高频化意味着驱动电路回路易受寄生参数的影响，V
GS
波形振荡，V
DS
过冲严重。
[0003]目前全SiC型功率半导体主要受限于工艺(成品率较低)及远高于Si型器件的成本，相较于高功率等级的产品，较低等级的全SiC型功率半导体更受市场欢迎且已初步形成应用规模，而目前现有的该类功率器件的驱动单元选择少、通用性差。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题：本技术通过DC/DC电源模块、第一驱动模块、逻辑控制模块、光信号收发器和多个模拟元器件构成驱动控制器，为中、低功率等级全SiC型功率半导体提供驱动控制。
[0005]本技术采用的技术方案为：一种用于全SIC功率模块驱动控制器，其特征在于：包括半桥驱动单元、逻辑控制模块、光信号发送器和DC/DC电源模块，半桥驱动单元包括第一光信号接收器、第一光隔离器、第一驱动模块和第一高压隔离电路，第一光信号接收器与第一光隔离器连接后与第一驱动模块的 IN接口连接，第一驱动模块的DESAT接口和CLAMP接口与第一高压隔离电路连接后与全SIC功率模块漏极连接，栅极电阻RG1、RG2、RG3并联后一端与第一驱动模块的OUT接口连接，另一端与第一驱动模块的零电压接口并联门极监控模块后分别与全SIC功率模块门极和源极连接；
[0006]两个对称的半桥驱动单元的第一驱动模块和第二驱动模块的RST、RDY、FLT 接口互连后与逻辑控制模块的DO1_RST、DI1_RDY、DI2_FLT接口连接；
[0007]其中，DO1_RST：驱动复位信号，任一故障发生，该信号置低锁死；DI1_RDY：驱动模块自检状态反馈，高电平表示正常；DI2_FLT：驱动模块检测外部退保和及米勒钳位故障反馈，高电平表示正常。
[0008]逻辑控制模块接的的DO2_FB接口与第三光隔离器连接后与光信号发送器连接；其中，DO2_FB：状态反馈信号。
[0009]DC/DC电源模块正负输入端并联稳压二极管W2后，正输入端串联稳压管W1 后与负输入端连接外部供电端的正负极，DC/DC电源模块的多个电压输出端分别与第一驱动模块
和第二驱动模块的电压输入接口连接；DC/DC电源模块的输出电压+15VA、+15VB、
‑
5V、0V、+5VA和
‑
5VB，第一驱动模块和第二驱动模块的电压输入电压为+15VA、+15VB、
‑
5V、0V、
‑
5VA和
‑
5VB。
[0010]进一步的，第一高压隔离电路包括二极管D1、D2、D3、电阻R1、R2、 R3，二极管D1、D2、D3串联后与第一驱动模块的DESAT接口连接，电阻R1、R2、R3串联后与第一驱动模块的CLAMP接口连接。
[0011]进一步的，逻辑控制模块的DO3_ST1、DO4_ST2、DO5_ST3接口分别连接LED1、 LED2和LED3。
[0012]本技术的有益效果是：
[0013]1、双通道带隔离光控制驱动，可直接配合半桥全SIC功率模块工作，具备过压、过流、短路保护、故障反馈功能。
[0014]2、适用1700V300A及以下的全SIC功率器件，具备一定的通用性，可应用于变频电机、整流、牵引变流器、辅助逆变器、充电机、直流斩波领域，且其设计结构可贴装于功率器件表面，避免了引线可能存在的杂散电感，影响功率模块开关特性及过冲安全隐患，同时优化应用于变流器中的结构、体积。
[0015]3、双通道驱动配置半桥功率模块，设定逻辑互锁，防止误动作和直通短路。
附图说明
[0016]图1是本技术的一种用于全SIC功率模块驱动控制器的结构图，1、第一光信号接收器、2、第一光隔离器，3、第一驱动模块，4、第一高压隔离电路， 5、逻辑控制模块，6、光信号发送器，7、DC/DC电源模块，8、第二光隔离器、 9、第三光隔离器，10、第二光信号接收器，11、第二驱动模块，12、第二高压隔离电路。
具体实施方式
[0017]下面结合附图，对本技术的实施例作进一步的详细说明：
[0018]如图1所示：本技术电路包括：包括半桥驱动单元、逻辑控制模块5、光信号发送器6和DC/DC电源模块7，半桥驱动单元包括第一光信号接收器1、第一光隔离器2、第一驱动模块3、第一高压隔离电路4，第一光信号接收器1 与第一光隔离器2连接后与第一驱动模块3的IN接口连接；
[0019]低噪的第一光信号接收器1和第二光信号接收器10接收上级PWM信号，并经由光纤传输通讯，防止高频串扰EMC干扰通讯控制，半桥驱动单元本身及全 SIC功率模块的状态经由光信号发送器6向上级控制器反馈。
[0020]第一驱动模块3的DESAT接口和CLAMP接口与第一高压隔离电路4连接后与全SIC功率模块漏极连接，栅极电阻RG1、RG2、RG3并联后一端与第一驱动模块3的OUT接口连接，另一端与第一驱动模块3的零电压接口并联门极监控模块后分别与全SIC功率模块门极和源极连接；
[0021]第一驱动模块3和第二驱动模块11的推挽电路输出电流高达2A，且信号输出延时不超过200ns，确保推动高效高频，满足全SIC功率模块应用特性；实时监测高压及开关时的dv/dt，具有过压保护、退保和检测保护功能，确保全SIC 功率模块工作在安全区域；对门极
设置米勒钳位，且在2us内做出判断起到短路保护功能(相较于IGBT，全SIC功率模块的短路耐受时间更短)，确保有效切除保护；半桥双通道具有硬件互锁功能，任何一通道的功率器件故障将立即关断双通道并锁定不响应上级驱动控制信号直至故障移除。
[0022]两个对称的半桥驱动单元的第一驱动模块3和第二驱动模块11的RST、RDY、 FLT接口互连后与逻辑控制模块5接口连接；
[0023]逻辑控制模块5的接口与第三光隔离器9连接后与光信号发送器6连接；
[0024]逻辑控制模块5主要监视第一驱动模块3和第二驱动模块11及其他内部回路状态，确认工作状态及做到可靠保护并指示和反馈，通过LED1、LED2和LED3 反馈电源和驱动状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于全SIC功率模块驱动控制器，其特征在于：包括半桥驱动单元、逻辑控制模块(5)、光信号发送器(6)和DC/DC电源模块(7)，所述半桥驱动单元包括第一光信号接收器(1)、第一光隔离器(2)、第一驱动模块(3)和第一高压隔离电路(4)，所述第一光信号接收器(1)与所述第一光隔离器(2)连接后与所述第一驱动模块(3)的IN接口连接，所述第一驱动模块(3)的DESAT接口和CLAMP接口与所述第一高压隔离电路(4)连接后与全SIC功率模块漏极连接，栅极电阻RG1、RG2、RG3并联后一端与所述第一驱动模块(3)的OUT接口连接，另一端与所述第一驱动模块(3)的零电压接口输出端并联门极监控模块后分别与全SIC功率模块门极和源极连接；两个对称的所述半桥驱动单元的所述第一驱动模块(3)和第二驱动模块(11)的RST、RDY、FLT接口互连后与所述逻辑控制模块(5)的DO1_RST、DI1_RDY、DI2_F...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕正文，李娜，曹双喜，
申请(专利权)人：江苏广义牵引技术研究所有限公司，
类型：新型
国别省市：