一种场效应管的驱动装置、方法及电气系统制造方法及图纸

本申请公开了一种场效应管的驱动装置、方法及电气系统，涉及电气控制领域，驱动装置包括：控制模块，用于接收上位机发送的开关信号，并基于开关信号确定调速信号；调速信号用于在电应力区间降低场效应管的开关速度，电应力区间为场效应管在开关过程中产生电应力的时间段；驱动模块，用于根据开关信号和调速信号调节场效应管在开关过程中的驱动电压。本申请能够动态调节场效应管的开关速度，兼顾电应力与开关损耗最优，保证场效应管的运行安全，同时减小对控制模块的电磁干扰。减小对控制模块的电磁干扰。减小对控制模块的电磁干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种场效应管的驱动装置、方法及电气系统


[0001]本申请涉及电气控制领域，特别涉及一种场效应管的驱动装置、方法及电气系统。

技术介绍

[0002]以SiC MOSFET(SiC Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor Field
‑
Effect Transistor，碳化硅金属
‑
氧化物半导体场效应晶体管)为代表的第三代宽禁带半导体功率器件，具有更高的电压及温度耐受能力、更高的开关速度、更低的开关损耗、更低的导通电阻，正逐渐取代Si MOSFET和IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，广泛应用于新能源发电及储能、电动汽车、工业领域及铁道交通的领域。
[0003]在实际应用中，SiC MOSFET较高的开关速度易产生的较高的电应力，使得SiC MOSFET运行在安全工作区外，影响SiC MOSFET自身的可靠性和安全性，同时较高的电应力还会对驱动装置中的控制器件产生严重的电磁干扰，导致控制器件逻辑混乱。
[0004]因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种场效应管的驱动装置、方法及电气系统，能够动态调节场效应管的开关速度，兼顾电应力与开关损耗最优，保证场效应管的运行安全，同时减小对控制模块的电磁干扰。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供了一种场效应管的驱动装置，所述驱动装置包括：
[0007]控制模块，用于接收上位机发送的开关信号，并基于所述开关信号确定调速信号；所述调速信号用于在电应力区间降低所述场效应管的开关速度，所述电应力区间为所述场效应管在开关过程中产生电应力的时间段；
[0008]驱动模块，用于根据所述开关信号和所述调速信号调节所述场效应管在所述开关过程中的驱动电压。
[0009]可选的，基于所述开关信号确定调速信号的过程包括：
[0010]当所述开关信号为用于控制所述场效应管导通的第一开关信号时，确定与所述第一开关信号对应的第一电应力区间，所述第一电应力区间为所述场效应管在导通过程中产生电应力的时间段；
[0011]基于所述第一电应力区间确定所述第一调速信号；
[0012]相应的，根据所述开关信号和所述调速信号调节所述场效应管在所述开关过程中的驱动电压的过程包括：
[0013]根据所述第一开关信号和所述第一调速信号控制所述场效应管的驱动电压在所述第一电应力区间内减小。
[0014]可选的，基于所述开关信号确定调速信号的过程包括：
[0015]当所述开关信号为用于控制所述场效应管断开的第二开关信号时，确定与所述第二开关信号对应的第二电应力区间，所述第二电应力区间为所述场效应管在断开过程中产生电应力的时间段；
[0016]基于所述第二电应力区间确定第二调速信号；
[0017]相应的，根据所述开关信号和所述调速信号调节所述场效应管在所述开关过程中的驱动电压的过程包括：
[0018]根据所述第二开关信号和所述第二调速信号控制所述场效应管的驱动电压在所述第二电应力区间内减小。
[0019]可选的，所述驱动装置还包括：
[0020]第一隔离器，用于传输所述开关信号；
[0021]第二隔离器，用于传输所述调速信号。
[0022]可选的，所述驱动装置还包括：
[0023]检测模块，用于将获取到的所述场效应管的故障检测信号发送给所述控制模块；
[0024]所述控制模块，还用于执行与所述故障检测信号对应的保护操作。
[0025]可选的，所述驱动装置还包括：
[0026]设于所述检测模块和所述控制模块之间的第三隔离器，用于传输所述故障检测信号。
[0027]可选的，所述控制模块还用于将所述故障检测信号发送给所述上位机。
[0028]可选的，所述驱动模块包括：
[0029]与所述场效应管的栅极连接的第一驱动单元，用于接收所述开关信号并输出与所述开关信号对应的栅极电压；
[0030]与所述场效应管的源极连接的第二驱动单元，用于接收所述调速信号并输出与所述调速信号对应的源极电压。
[0031]可选的，所述第一驱动单元包括第一开关管、第二开关管、第一电阻和第二电阻，其中：
[0032]所述第一开关管的驱动端和所述第二开关管的驱动端连接后的公共端接入所述开关信号，所述第一开关管的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二开关管的第一端与所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第二端及所述场效应管的栅极连接，所述第一开关管的第二端与第一驱动电源连接，所述第二开关管的第二端与第二驱动电源连接。
[0033]可选的，所述第二驱动单元包括第三开关管和第四开关管，其中：
[0034]所述第三开关管的驱动端与所述第四开关管的驱动端连接后的公共端接入所述调速信号，所述第三开关管的第一端分别与所述第四开关管的第一端及所述场效应管的源极连接，所述第三开关管的第二端与第三驱动电源连接，所述第四开关管的第二端与第四驱动电源连接。
[0035]可选的，所述第一驱动电源的输出电压大于所述第三驱动电源的输出电压，所述第三驱动电源的输出电压大于所述第四驱动电源的输出电压，所述第四驱动电源的输出电压大于所述第二驱动电源的输出电压。
[0036]可选的，所述驱动模块包括：
[0037]与所述场效应管的栅极连接的第三驱动单元，用于接收所述开关信号和所述调速信号，并输出与所述开关信号和所述调速信号对应的栅极电压；
[0038]与所述场效应管的源极连接的第四驱动单元，用于输出源极电压。
[0039]可选的，所述第三驱动单元包括第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第三电阻和第四电阻，其中：
[0040]所述第五开关管的驱动端和所述第六开关管的驱动端连接后的公共端接入第一信号，所述第七开关管的驱动端和所述第八开关管的驱动端连接后的公共端接入第二信号，所述第五开关管的第一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第六开关管的第一端与所述第二二极管的阴极连接，所述第七开关管的第一端与所述第三二极管的阳极连接，所述第八开关管的第一端与所述第四二极管的阴极连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第三二极管的阴极及所述第三电阻的第一端连接，所述第二二极管的阳极分别与所述第四二极管的阳极、所述第四电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第二端及所述场效应管的栅极连接，所述第五开关管的第二端与第五驱动电源连接，所述第六开关管的第二端与第六驱动电源连接，所述第七开关管的第二端与第七驱动电源连接，所述第八开关管的第二端与第八驱动电源连接；
[0041]所述第一信号和所述第二信号中的任一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种场效应管的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括：控制模块，用于接收上位机发送的开关信号，并基于所述开关信号确定调速信号；所述调速信号用于在电应力区间降低所述场效应管的开关速度，所述电应力区间为所述场效应管在开关过程中产生电应力的时间段；驱动模块，用于根据所述开关信号和所述调速信号调节所述场效应管在所述开关过程中的驱动电压。2.根据权利要求1所述的场效应管的驱动装置，其特征在于，基于所述开关信号确定调速信号的过程包括：当所述开关信号为用于控制所述场效应管导通的第一开关信号时，确定与所述第一开关信号对应的第一电应力区间，所述第一电应力区间为所述场效应管在导通过程中产生电应力的时间段；基于所述第一电应力区间确定所述第一调速信号；相应的，根据所述开关信号和所述调速信号调节所述场效应管在所述开关过程中的驱动电压的过程包括：根据所述第一开关信号和所述第一调速信号控制所述场效应管的驱动电压在所述第一电应力区间内减小。3.根据权利要求1所述的场效应管的驱动装置，其特征在于，基于所述开关信号确定调速信号的过程包括：当所述开关信号为用于控制所述场效应管断开的第二开关信号时，确定与所述第二开关信号对应的第二电应力区间，所述第二电应力区间为所述场效应管在断开过程中产生电应力的时间段；基于所述第二电应力区间确定第二调速信号；相应的，根据所述开关信号和所述调速信号调节所述场效应管在所述开关过程中的驱动电压的过程包括：根据所述第二开关信号和所述第二调速信号控制所述场效应管的驱动电压在所述第二电应力区间内减小。4.根据权利要求1所述的场效应管的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包括：第一隔离器，用于传输所述开关信号；第二隔离器，用于传输所述调速信号。5.根据权利要求1所述的场效应管的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包括：检测模块，用于将获取到的所述场效应管的故障检测信号发送给所述控制模块；所述控制模块，还用于执行与所述故障检测信号对应的保护操作。6.根据权利要求5所述的场效应管的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包括：设于所述检测模块和所述控制模块之间的第三隔离器，用于传输所述故障检测信号。7.根据权利要求5所述的场效应管的驱动装置，其特征在于，所述控制模块还用于将所述故障检测信号发送给所述上位机。8.根据权利要求1
‑
7任意一项所述的场效应管的驱动装置，其特征在于，所述驱动模块包括：与所述场效应管的栅极连接的第一驱动单元，用于接收所述开关信号并输出与所述开
关信号对应的栅极电压；与所述场效应管的源极连接的第二驱动单元，用于接收所述调速信号并输出与所述调速信号对应的源极电压。9.根据权利要求8所述的场效应管的驱动装置，其特征在于，所述第一驱动单元包括第一开关管、第二开关管、第一电阻和第二电阻，其中：所述第一开关管的驱动端和所述第二开关管的驱动端连接后的公共端接入所述开关信号，所述第一开关管的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二开关管的第一端与所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海涛，杨乐乐，谢舜蒙，陈燕平，窦泽春，漆宇，陈正文，丁清澍，寇晨晨，魏海山，忻兰苑，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：