一种SiCMOSFET的驱动方法技术

本发明专利技术公开了一种SiC MOSFET的驱动方法，属于电力电子技术领域。该驱动方法包括：输入信号输入调制解调电路，实现电路的电气隔离，产生控制信号；控制信号输入逻辑控制电路，与短路保护电路输出的故障信号进行逻辑组合，生成驱动信号；逻辑控制电路的输出信号和SiC MOSFET的漏极输出信号输入短路保护电路，输出故障信号给逻辑控制电路；驱动信号输入功率放大电路，输出增强的驱动信号；增强驱动信号输入米勒钳位电路，对SiC MOSFET的桥臂电路开通关断产生的串扰尖峰进行抑制。本发明专利技术能够对串扰现象进行有效抑制，并且可以在突发的短路现象情况下对SiC MOSFET进行有效保护。MOSFET进行有效保护。MOSFET进行有效保护。

【技术实现步骤摘要】
一种SiC MOSFET的驱动方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种SiC MOSFET的驱动方法。

技术介绍

[0002]近几年随着全球新能源产业的高速发展，电力电子装置在电动汽车、光伏发电、和航空航天等领域被广泛应用，对电力电子器件提出了高可靠高效率的要求。碳化硅SiC等第三代宽禁带功率器件发展迅速，因其优异的性能必将广泛受到研究人员的关注。从现阶段的器件发展水平来看，SiC材料更适用于大功率电力电子装置，比如光伏逆变和智能电网。相比于传统大功率Si IGBT，SiC MOSFET更耐高压的同时又有着Si IGBT所不具备的高开关速度。然而随着SiC MOSFET开关速度加快，桥式电路受寄生参数影响加剧，串扰现象更加严重，制约了SiC MOSFET的优越性能发挥，同时还存在可靠性不足的问题。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提出了一种SiC MOSFET的驱动方法。能够对串扰现象进行有效抑制，并且可以在突发的短路现象情况下对SiC MOSFET进行有效保护。
[0004]为了达到以上目的，本专利技术提出了一种SiC MOSFET的驱动方法，其特征在于：包含SiC MOSFET驱动电路，所述驱动电路包括调制解调电路，逻辑控制电路，功率放大电路，米勒钳位电路、短路保护电路，第一供电电源、第二供电电源和第三供电电源；
[0005]所述驱动方法包括如下步骤：
[0006](1)产生控制信号：输入信号PWM输入所述调制解调电路，实现电路的电气隔离，产生控制信号；
[0007](2)生成驱动信号：所述控制信号输入所述逻辑控制电路，与所述短路保护电路输出的故障信号进行逻辑组合，生成驱动信号；
[0008](3)短路保护：所述逻辑控制电路的输出信号和SiC MOSFET的漏极输出信号输入短路保护电路，检测短路故障并输出故障信号给所述逻辑控制电路；
[0009](4)驱动信号增强：所述驱动信号输入所述功率放大电路，用于增强所述驱动信号的驱动能力，输出增强的驱动信号；
[0010](5)串扰抑制：所述增强驱动信号输入所述米勒钳位电路，对所述SiC MOSFET的桥臂电路开通关断产生的串扰尖峰进行抑制，控制所述SiC MOSFET的开通和关闭。
[0011]进一步的，所述调制解调电路包括：第一非门、第二非门、第三非门、第一施密特触发器、第二施密特触发器、第一脉冲变压器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容和第三电容，其中：
[0012]所述第一非门的输入端分别与所述输入信号输入端和所述第二电容的第一端连接，所述第一非门的输出端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端分别与所述第一电阻的第一端和所述第二非门的输入端连接，所述第二电容的第二端分别与所述第二电阻的第一端和所述第三非门的输入端连接，所述第二非门和所述第三非门的输出端
分别与所述第一脉冲变压器的第一、第二端连接，所述第一电阻和所述第二电阻的第二端均连接到输入信号的参考地；
[0013]所述第二供电电源的正极连接到所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端分别与所述第一脉冲变压器的第三端、所述第一施密特触发器的输入端连接，所述第一施密特触发器和所述第二施密特触发器串联连接，所述第二施密特触发器的输出端连接到所述逻辑控制电路的第一输入端，所述第一脉冲变压器的第四端分别与所述第四电阻的第一端和所述第三电容的第一端连接，所述第四电阻的第二端和所述第三电容的第二端均连接到所述第一供电电源的正极；
[0014]所述调制解调电路可以将输入信号进行电气隔离，通过所述第一脉冲变压器左端的调制电路，来捕捉所述输入信号的上升沿与下降沿，在捕捉到所述输入信号的上升沿时产生正的脉冲信号，在捕捉到所述输入信号的下降沿时产生负的脉冲信号，输出的正负脉冲信号经过所述第一脉冲变压器隔离传输后，通过所述第一脉冲变压器右侧的解调电路来实现所述输入信号的还原；
[0015]当所述第一脉冲变压器第三、第四端没有所述正负脉冲信号时，设置所述第三电阻和所述第四电阻的大小关系，使得所述第一施密特触发器的输入端电压处于其正负阈值之间，当所述正负脉冲信号产生于所述第一脉冲变压器第一、第二端时，使得所述第一施密特触发器输出低高电平信号，通过所述第二施密特触发器进行反向处理，实现对所述输入信号的还原，产生控制信号；
[0016]所述第一电容和所述第一电阻、所述第二电容和所述第二电阻组成的微分脉冲产生电路，其时间常数可以分别决定所述正负脉冲信号的脉冲宽度。
[0017]进一步的，所述逻辑控制电路包括：第一与门和第四非门；
[0018]所述第一与门的第一输入端连接到所述短路保护电路的输出端，其第二输入端分别和所述调制解调电路的输出端、所述第四非门的输入端连接，其输出端连接到所述功率放大电路的输入端，所述第四非门的输出端连接到所述短路保护电路的第二输入端。
[0019]进一步的，所述功率放大电路包括：第五电阻、第六电阻、第一开关管、第二开关管、第三开关管；
[0020]所述第一开关管的第二端连接到所述逻辑控制电路的第一输出端，其第一端分别与所述第五电阻的第一端、所述第二开关管和所述第三开关管的第二端连接，所述第一开关管的第三端连接到所述第一供电电源的正极，所述第五电阻的第二端连接到所述第三供电电源的正极，所述第三开关管的第一端连接到所述第三供电电源正极，其第三端分别于所述第六电阻的第一端、所述第二开关管的第一端连接，所述第二开关管的第三端连接到所述第一供电电源的正极，所述第六电阻的第二端连接到所述SiC MOSFET的栅极；
[0021]所述功率放大电路可以实现电平移位和功率放大，来提高栅极驱动能力。电路正常工作时，所述驱动信号为高电平时，所述第一开关管和所述第三开关管导通，进而向所述SiC MOSFET灌输电流，提供正向驱动电压；所述驱动信号为低电平时，所述第二开关管导通，进而从所述SiC MOSFET抽取电流，提供负向驱动电压。
[0022]进一步的，所述米勒钳位电路包括：第一比较器、第七电阻、第八电阻、第四电容和第四开关管；
[0023]所述第八电阻的第一端接到所述SiC MOSFET的栅极，所述第七电阻和所述第八电
阻串联连接，所述第七电阻的第二端连接到所述第一供电电源的正极，所述第四电容与所述第七电阻并联连接，所述第一比较器的负向输入端连接到所述第八电阻的第二端，其正向输入端连接到所述功率电路的参考地，其输出端连接到所述第四开关管的第二端，所述第四开关管的第一端连接到所述SiC MOSFET的栅极，其第三端连接到所述第一供电电源的正极；
[0024]所述米勒钳位电路，当检测到所述第一比较器的负向输入端电压小于所述功率电路参考零电位时，使得所述第四开关管导通，将所述SiC MOSFET的栅极电压钳位在所述第一供电电源电压处，直至正向驱动电压信号到来，使得所述第四开关管关断。
[0025]进一步的，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiC MOSFET的驱动方法，其特征在于：包含SiC MOSFET驱动电路，所述驱动电路包括调制解调电路，逻辑控制电路，功率放大电路，米勒钳位电路、短路保护电路，第一供电电源、第二供电电源和第三供电电源；所述驱动方法包括如下步骤：(1)产生控制信号：输入信号PWM输入所述调制解调电路，实现电路的电气隔离，产生控制信号；(2)生成驱动信号：所述控制信号输入所述逻辑控制电路，与所述短路保护电路输出的故障信号进行逻辑组合，生成驱动信号；(3)短路保护：所述逻辑控制电路的输出信号和SiC MOSFET的漏极输出信号输入短路保护电路，检测短路故障并输出故障信号给所述逻辑控制电路；(4)驱动信号增强：所述驱动信号输入所述功率放大电路，用于增强所述驱动信号的驱动能力，输出增强的驱动信号；(5)串扰抑制：所述增强驱动信号输入所述米勒钳位电路，对所述SiC MOSFET的桥臂电路开通关断产生的串扰尖峰进行抑制，控制所述SiC MOSFET的开通和关闭。2.根据权利要求1所述的一种SiC MOSFET的驱动方法，其特征在于，所述调制解调电路包括：第一非门、第二非门、第三非门、第一施密特触发器、第二施密特触发器、第一脉冲变压器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容和第三电容，其中，所述第一非门的输入端分别与所述输入信号输入端和所述第二电容的第一端连接，所述第一非门的输出端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端分别与所述第一电阻的第一端和所述第二非门的输入端连接，所述第二电容的第二端分别与所述第二电阻的第一端和所述第三非门的输入端连接，所述第二非门和所述第三非门的输出端分别与所述第一脉冲变压器的第一、第二端连接，所述第一电阻和所述第二电阻的第二端均连接到所述输入信号的参考地；所述第二供电电源的正极连接到所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端分别与所述第一脉冲变压器的第三端、所述第一施密特触发器的输入端连接，所述第一施密特触发器和所述第二施密特触发器串联连接，所述第二施密特触发器的输出端连接到所述逻辑控制电路的第一输入端，所述第一脉冲变压器的第四端分别与所述第四电阻的第一端和所述第三电容的第一端连接，所述第四电阻的第二端和所述第三电容的第二端均连接到所述第一供电电源的正极；所述第一非门、所述第二非门和所述第三非门采用独立的电源供电；所述调制解调电路可以将所述输入信号进行电气隔离，通过所述第一脉冲变压器左端的调制电路，来捕捉所述输入信号的上升沿与下降沿，在捕捉到所述输入信号的上升沿时产生正的脉冲信号，在捕捉到所述输入信号的下降沿时产生负的脉冲信号，输出的正负脉冲信号经过所述第一脉冲变压器隔离传输后，通过所述第一脉冲变压器右侧的解调电路来实现所述输入信号的还原；当所述第一脉冲变压器第三、第四端没有所述正负脉冲信号时，设置所述第三电阻和所述第四电阻的大小关系，使得所述第一施密特触发器的输入端电压处于其正负阈值之间，当所述正负脉冲信号产生于所述第一脉冲变压器第一、第二端时，使得所述第一施密特触发器输出低高电平信号，通过所述第二施密特触发器进行反向处理，实现对所述输入信
号的还原，产生控制信号；所述第一电容和所述第一电阻、所述第二电容和所述第二电阻组成的微分脉冲产生电路，其时间常数可以分别决定所述正负脉冲信号的脉冲宽度。3.根据权利要求2所述的一种SiC MOSFET的驱动方法，其特征在于：所述第一脉冲变压器的第三、第四端右侧电路中所有逻辑器件的参考地均以所述第一供电电源电压作为参考。4.根据权利要求1所述的一种SiC MOSFET的驱动方法，其特征在于，所述逻辑控制电路包括：第一与门和第四非门；所述第一与门的第一输入端连接到所述短路保护电路的输出端，其第二输入端分别和所述调制解调电路的输出端、所述第四非门的输入端连接，其输出端连接到所述功率放大电路的输入端，所述第四非门的输出端连接到所述短路保护电路的第二输入端。5.根据权利要求1所述的一种SiC MOSFET的驱动方法，其特征在于，所述功率放大电路包括：第五电阻、第六电阻、第一开关管、第二开关管、第三开关管；所述第一开关管的第二端连接到所述逻辑控制电路的第一输出端，其第一端分别与所述第五电阻的第一端、所述第二开关管和所述第三开关管的第二端连接，所述第一开关管的第三端连接到所述第一供电电源的正极，所述第五电阻的第二端连接到所述第三供电电源的正极，所述第三开关管的第一端连接到所述第三供电电源正极，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚志垒，沙琪园，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：