适应高结温环境的门极驱动电路及其开通方法、关断方法技术

一种适应高结温环境的门极驱动电路及其开通方法、关断方法，门极驱动电路包括主三端子晶体管、关断电路和辅助电路；增加的辅助电路用于当所述主三端子晶体管在开通过程和关断过程中，辅助电路在预设时间段内向所述主三端子晶体管的控制极产生与控制信号电流同向或反向的辅助电流信号。本公开能够在三端子晶体管的控制极产生对应的正向或反向的辅助电流信号；在导通过程，辅助电路可以在电流上升阶段在三端子晶体管的控制极产生反向的辅助电流信号，降低开通信号的驱动电流以减小di

【技术实现步骤摘要】
适应高结温环境的门极驱动电路及其开通方法、关断方法


[0001]本公开属于电力电子
，具体涉及一种适应高结温环境的门极驱动电路及其开通方法、关断方法。

技术介绍

[0002]在大功率的应用场合中，系统器件电流大，相应损耗高，造成器件结温上升显著。传统硅(Silicon，简称Si)材料制成的功率器件耐温等级较低、禁带宽度窄、阻断电压低，难以满足新一代功率系统的要求。随着结温增加，三端子晶体管电气特性发生变化，开关特性也随之改变，传统的驱动不适应于高结温环境。
[0003]在电力电子装置中，由于布线、封装等原因，三端子晶体管自身以及回路中存在着寄生电感和寄生电容。在此情况下，高速开关的三端子晶体管具有极高的电压、电流变化率，容易导致电压过冲、电流过冲和震荡问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本公开的第一目在于提供一种解决传统驱动电路耐温低的问题，减小器件开关的电流及电压过冲，从而减小损耗的适应高结温环境的门极驱动电路。
[0005]本公开的第二目的在于提供一种基于上述适应高结温环境的门极驱动电路的开通方法。
[0006]本公开的第三目的在于提供一种基于上述适应高结温环境的门极驱动电路的关断方法。
[0007]为了实现本公开的第一目的，本公开所采用的技术方案如下：
[0008]一种适应高结温环境的门极驱动电路，包括：
[0009]主三端子晶体管，能够根据控制信号开通或关断所述主三端子晶体管；
[0010]与所述主三端子晶体管的控制极连接的开通关断电路，能够向所述主三端子晶体管的控制极发送控制信号；
[0011]与所述主三端子晶体管的控制极连接的辅助电路，用于当所述主三端子晶体管在开通过程和关断过程中，所述辅助电路在预设时间段内向所述主三端子晶体管的控制极产生与控制信号电流同向或反向的辅助电流信号。
[0012]可选地，所述开通关断电路包括开通电路和关断电路，所述开通电路与所述主三端子晶体管连接，所述辅助电路通过所述关断电路与所述主三端子晶体管连接。
[0013]可选地，所述关断电路包括第一三端子晶体管、第一电阻、第二电阻和镜像电流源；
[0014]第一三端子晶体管的第一极与电压源连接；
[0015]第一三端子晶体管的第二极通过第一电阻后分别与镜像电流源的基准电流端、辅助电路连接；
[0016]镜像电流源的输出电流端通过第二电阻后与主三端子晶体管的控制极连接。
[0017]可选地，所述辅助电路包括第二三端子晶体管和第三电阻；
[0018]第二三端子晶体管的第一极与电压源连接；
[0019]第二三端子晶体管的第二极通过第三电阻后与镜像电流源的基准电流端连接。
[0020]可选地，所述镜像电流源包括一个基准三端子晶体管和至少一个输出三端子晶体管；
[0021]所述镜像电流源的基准电源端分别与基准三端子晶体管的第一极、基准三端子晶体管的控制极、输出三端子晶体管的控制极连接；
[0022]所述输出三端子晶体管的第一极与所述镜像电流源的输出电流端连接；
[0023]所述基准三端子晶体管的第二极、所述输出三端子晶体管的第二极与负电压连接。
[0024]可选地，所述辅助电流信号大小为：
[0025]i
ax
＝
×
(VCC+V
miller
)/
ionax
[0026]式中，i
ax
为辅助电流信号，VCC为电压源的电压，V
miller
为米勒平台电压，R
ionax
为第三电阻的阻值，k为输出三端子晶体管的数量。
[0027]可选地，所述开通电路包括第三三端子晶体管和第四电阻；
[0028]所述第三三端子晶体管的第一极与电压源连接；
[0029]所述第三三端子晶体管的第二极通过第四电阻后与主三端子晶体管的控制极连接。
[0030]为了实现本公开的第二目的，本公开所采用的技术方案如下：
[0031]一种基于上述适应高结温环境的门极驱动电路的开通方法，在所述主三端子晶体管的开通过程中；
[0032]当I
d
＞k1×
I
d0
且V
ds
＜k2×
V
ds0
时，在主三端子晶体管的控制极产生与开通信号电压相反的辅助电流信号；式中，I
d
为主三端子晶体管的第一极电流，I
d0
为负载电流，V
ds
为主三端子晶体管的第一极和第二极之间电压，V
ds0
为母线电压；k1和k2为系数。
[0033]为了实现本公开的第三目的，本公开所采用的技术方案如下：
[0034]一种基于上述适应高结温环境的门极驱动电路的关断方法，在所述主三端子晶体管的开通过程中；
[0035]在所述主三端子晶体管的关断过程中；
[0036]当k3×
V
ds0
＜V
ds
＜k4×
V
ds0
时，在主三端子晶体管的控制极产生与关断信号电流同向的辅助电流信号；式中，V
ds
为主三端子晶体管的第一极和第二极之间电压，V
ds0
为母线电压，k3和k4为系数，且k3＜k4＜1。
[0037]可选地，在所述主三端子晶体管的关断过程中；
[0038]当k5×
I
d0
＜I
d
＜k6×
I
d0
时，在主三端子晶体管的控制极产生与关断信号电流同向的辅助电流信号；式中，I
d
为主三端子晶体管的第一极电流，I
d0
为负载电流，k5和k6为系数，且k5＜k6＜1。
[0039]本公开在传统驱动电路基础上附加了辅助电路，能够在三端子晶体管的控制极产生对应的正向或反向的辅助电流信号；在导通过程，辅助电路可以在电流上升阶段在三端子晶体管的控制极产生反向的辅助电流信号，降低开通信号的驱动电流以减小di
d
/dt，抑
制开通过电流；在关断过程，辅助电路可以在电流下降段在三端子晶体管的控制极产生同向的辅助电流信号，增大关断信号的驱动电流，加快关断速度。
[0040]避免了传统驱动电路电流及电压过冲较大的问题，有效地缩短了开通及关断时间，减小开关损耗，在高结温环境下有重要的应用价值。25度结温条件下，当开通电流、关断电压过冲一致时，本公开驱动电路的开通和关断损耗较传统驱动电路分别减少37.7846％、42.8304％；200度结温下，本公开驱动电路的开通和关断损耗较传统驱动电路分别减少20.1158％、49.1301％。
附图说明
[0041]附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适应高结温环境的门极驱动电路，其特征在于，包括：主三端子晶体管，能够根据控制信号开通或关断所述主三端子晶体管；与所述主三端子晶体管的控制极连接的开通关断电路，能够向所述主三端子晶体管的控制极发送控制信号；与所述主三端子晶体管的控制极连接的辅助电路，用于当所述主三端子晶体管在开通过程和关断过程中，所述辅助电路在预设时间段内向所述主三端子晶体管的控制极产生与控制信号电流同向或反向的辅助电流信号。2.如权利要求1所述的适应高结温环境的门极驱动电路，其特征在于，所述开通关断电路包括开通电路和关断电路，所述开通电路与所述主三端子晶体管连接，所述辅助电路通过所述关断电路与所述主三端子晶体管连接。3.如权利要求2所述的适应高结温环境的门极驱动电路，其特征在于，所述关断电路包括第一三端子晶体管、第一电阻、第二电阻和镜像电流源；所述第一三端子晶体管的第一极与电压源连接；所述第一三端子晶体管的第二极通过所述第一电阻后分别与所述镜像电流源的基准电流端、所述辅助电路连接；所述镜像电流源的输出电流端通过所述第二电阻后与所述主三端子晶体管的控制极连接。4.如权利要求3所述的适应高结温环境的门极驱动电路，其特征在于：所述辅助电路包括第二三端子晶体管和第三电阻；所述第二三端子晶体管的第一极与电压源连接；所述第二三端子晶体管的第二极通过所述第三电阻后与所述镜像电流源的基准电流端连接。5.如权利要求3所述的适应高结温环境的门极驱动电路，其特征在于：所述镜像电流源包括一个基准三端子晶体管和至少一个输出三端子晶体管；所述镜像电流源的基准电源端分别与基准三端子晶体管的第一极、基准三端子晶体管的控制极、输出三端子晶体管的控制极连接；所述输出三端子晶体管的第一极与所述镜像电流源的输出电流端连接；所述基准三端子晶体管的第二极、所述输出三端子晶体管的第二极与负电压连接。6.如权利要求5所述的适应高结温环境的门极驱动电路，其特征在于：所述辅助电流信号大小为：i
ax
＝k
×
(VCC+V
miller
)/R
ionax
式中，i
ax
为辅助电流信号，VCC为电压源的电压，V
miller
为米勒平台电压，R
ionax
为第三电阻的阻值，k为输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁晓峰，宋心荣，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：