一种主动抑制制造技术

本发明专利技术公开了一种主动抑制

【技术实现步骤摘要】
一种主动抑制SiC MOSFET关断电压尖峰和振荡的电路


[0001]本专利技术涉及电力电子技术与电工
，尤其涉及一种主动抑制
SiC MOSFET
关断电压尖峰和振荡的电路
。

技术介绍

[0002]与传统硅基功率器件相比，
SiC MOSFET
具有宽禁带
、
击穿与阻断电压高
、
导热特性好
、
开关速度快等优点，在电动汽车
、
航空航天
、
新能源等领域拥有传统功率器件无法比拟的巨大优势
。
然而，随着
SiC MOSFET
开关速度的增加，在开关过程中会产生更大的
dv/dt
和
di/dt
，因此器件的开关特性对内部寄生参数
、
外电路的寄生电感等参数异常敏感
。
尤其是在
SiC MOSFET
的关断过程中，由于器件内部封装和外部电路寄生电感参数的存在，关断瞬态较大的
di/dt
在寄生电感上感应出较大的电压，导致
SiC MOSFET
漏源两端承受较大的关断电压过冲，并且在电流下降期之后，寄生电感与输出电容发生共振，从而引起漏源电压振荡，大大增加了器件的电压应力，且增大了
SiC MOSFET
的关断损耗
。
因此，为充分发挥
SiC MOSFET
器件高频
、
高速/>、
低损耗的开关优势，提高变换器效率，必须有效抑制
SiC MOSFET
关断电压尖峰和振荡问题
。
[0003]目前已有的文献中针对
SiC MOSFET
关断电压尖峰和振荡抑制方法主要分为以下几类：有源栅极驱动器
(AGD)
方法
、
功率回路
PCB
寄生电感优化方法
、
增大栅极驱动电阻方法
、
低杂散电感器件封装设计方法
、
无源
RC
缓冲和阻尼方法
。
有的文献中提出通过优化
PCB
设计来减小外部电路的杂散参数，进而抑制电压过冲和振荡的方法，但是
PCB
设计受限于变换器设备的安全性
、
外观
、
体积等诸多因素，无法完全消除杂散参数，能够发挥的抑制作用有限
。
有的文献中提出有源栅极驱动的方法，在
SiC MOSFET
的关断阶段，通过改变栅极驱动电阻
、
栅极驱动电压或栅极驱动电流的方式，降低电压过冲瞬态的开关速度，降低功率回路的电流变化率
di/dt
，进而达到抑制电压尖峰和振荡的目的，但此方法的实现电路一般较为复杂，是以牺牲
SiC MOSFET
的高开关速度和低损耗优势为前提的，对
SiC MOSFET
的性能影响较大
。
也有文献中提出通过增加
RC
缓冲电路来抑制电压过冲和振荡的方法，但传统的
RC
缓冲电路的工作方式不可控，极易受到外部因素的干扰和影响，并且缓冲电路中吸收的过冲和振荡的能量无法回馈至功率回路，缓冲电容
、
二极管等元器件会产生较大的额外损耗，降低变换器的效率，难以达到较好的抑制效果
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服
技术介绍
中存在的上述缺陷，提供一种主动抑制
SiC MOSFET
关断电压尖峰和振荡的电路，使得在充分发挥
SiC MOSFET
的高开关速度和低损耗优势
、
提高能量利用率的同时，达到有效抑制
SiC MOSFET
关断电压尖峰和振荡的效果
。
[0005]本专利技术为实现上述目的采用如下技术方案：
[0006]一种主动抑制
SiC MOSFET
关断电压尖峰和振荡的电路，该电路主要由电压检测及脉冲产生电路和缓冲电路两部分构成
。
电压检测电路包括漏源电压检测电路和栅源电压检
测电路，两部分电路协同工作，进而精确识别关断电压过冲和振荡发生的阶段，其中第一分压电阻
R1、
第二分压电阻
R2和第一比较器
CAMP1组成
SiC MOSFET
漏源电压检测电路，
V
ref_1
为第一比较器
CAMP1的参考电压；第三分压电阻
R3、
第四分压电阻
R4、
第二比较器
CAMP2和第三比较器
CAMP3组成
SiC MOSFET
栅源电压检测电路，
V
ref_2
为第二比较器
CAMP2的参考电压，
V
ref_3
为第三比较器
CAMP3的参考电压
。
[0007]进一步的，脉冲产生电路由第一与门
AND1、
第二与门
AND2、NPN
型三极管
T1和
PNP
型三极管
T2组成，用于处理电压检测电路中不同比较器产生的逻辑信号，并产生辅助开关的控制信号，只有当第一比较器
CAMP1、
第二比较器
CAMP2和第三比较器
CAMP3均输出为高电平信号时，第一与门
AND1和第二与门
AND2输出高电平信号，此时推挽电路才能输出高电平驱动信号，反之输出低电平驱动信号，进而精准控制辅助开关
K
的开通和关断动作
。
[0008]进一步的，缓冲电路由缓冲电阻
R
snb
、
缓冲电容
C
snb
、
反馈二极管
D
snb
和辅助控制开关
K
组成，其中辅助控制开关
K
为全控型开关，接收来自脉冲产生电路输出的控制信号
T
K
。
当推挽电路输出高电平驱动信号时，辅助控制开关
K
导通，此时将缓冲电容
C
snb
并联在
SiC MOSFET
漏源两端；当推挽电路输出低电平驱动信号时，辅助控制开关
K
关断，进而有效控制缓冲电路的工作状态
。
[0009]进一步的，在
SiC MOSFET
的关断阶段，当栅源电压
V
GS
不小于密勒平台电压
V
Miller
时，漏源电压
V
DS
小于直流母线电压
V
DC
，第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种主动抑制
SiC MOSFET
关断电压尖峰和振荡的电路，该电路主要由电压检测及脉冲产生电路和缓冲电路两部分构成；电压检测电路包括漏源电压检测电路和栅源电压检测电路，两部分电路协同工作，进而精确识别关断电压过冲和振荡发生的阶段；其中第一分压电阻
R1、
第二分压电阻
R2和第一比较器
CAMP1组成
SiC MOSFET
漏源电压检测电路，
V
ref_1
为第一比较器
CAMP1的参考电压；第三分压电阻
R3、
第四分压电阻
R4、
第二比较器
CAMP2和第三比较器
CAMP3组成
SiC MOSFET
栅源电压检测电路，
V
ref_2
为第二比较器
CAMP2的参考电压，
V
ref_3
为第三比较器
CAMP3的参考电压
。2.
根据权利要求1所述的一种主动抑制
SiC MOSFET
关断电压尖峰和振荡的电路，其特征在于：脉冲产生电路由第一与门
AND1、
第二与门
AND2、NPN
型三极管
T1和
PNP
型三极管
T2组成，只有当第一比较器
CAMP1、
第二比较器
CAMP2和第三比较器
CAMP3均输出为高电平信号时，第一与门
AND1和第二与门
AND2输出高电平信号，此时推挽电路才能输出高电平驱动信号，反之输出低电平驱动信号
。3.
根据权利要求1所述的一种主动抑制
SiC MOSFET
关断电压尖峰和振荡的电路，其特征在于：缓冲电路由缓冲电阻
R
snb
、
缓冲电容
C
snb
、
反馈二极管
D
snb
和辅助控制开关
K
组成，其中辅助控制开关
K
为全控型开关，接收来自脉冲产生电路输出的控制信号
T
K
；当推挽电路输出高电平驱动信号时，辅助控制开关
K
导通，此时将缓冲电容
C
snb
并联在
SiC MOSFET
漏源两端；当推挽电路输出低电平驱动信号时，辅助控制开关
K
关断，进而有效控制缓冲电路的工作状态
。4.
根据权利要求1所述的一种主动抑制
SiC MOSFET
关断电压尖峰和振荡的电路，其特征在于：在
SiC MOSFET
的关断阶段，当栅源电压
V
GS
不小于密勒平台电压
V
...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦海鸿，巴振华，黄海阳，钱炳旭，林致宇，魏佳丹，郝振洋，卜飞飞，胡黎明，谢利标，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：