【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，具体涉及一种开关时序与驱动电压协同调控的hys驱动电路及方法。
技术介绍
1、si igbt和sic mosfet作为主流的功率半导体器件已被广泛应用于电力电子设备，但两者的优势与劣势差异显著。si igbt具有通流能力强、价格低等优势，但其高开关损耗的劣势不能满足电力电子装置高效、高功率密度的发展需求。宽禁带半导体器件sicmosfet具有耐高温性能强、开关损耗低等优势，但现有sic材料制造工艺不成熟导致sicmosfet存在良品率低、价格昂贵等劣势。基于此，为了充分结合si igbt低成本、低导通损耗与sic mosfet低开关损耗的优势，有相关研究人员提出了一种大电流等级si igbt与小电流等级sic mosfet并联连接的新型混合开关(sic/si hys)，sic/si hys在兼顾sic mosfet和si igbt优势的同时，其损耗、可靠性等性能也必然受到二者的开关时刻、驱动电压等多因素的影响。为了进一步优化sic/si hys的效率与可靠性，许多国内外学者对sic/si hys开关策略开展研究，然而现有sic/si hys驱动电路研究存在以下几点不足：1)现有sic/sihys驱动电路无法实现多种开关时序的自主切换，难以应用于负载电流变化的场景；2)现有驱动电路只关注于开关时序，考虑多调控参数协同调控的驱动电路尚处于空白。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种开关时序与驱动电压协同调控的hys驱动电路及方法，用以至少解决现有sic
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种开关时序与驱动电压协同调控的hys驱动电路，与sic/si hys混合开关相连，包括：电流传感器、fpga、驱动芯片、辅助三极管；
4、电流传感器分别与sic/si hys混合开关和fpga相连，用于对sic/si hys混合开关进行采样得到负载电流il并传输至fpga；
5、fpga包括开关时序切换电路、mosfet驱动电压切换电路和igbt驱动电压切换电路；
6、开关时序切换电路用于根据il与±i2的比较结果生成开关时序控制信号；i2为第二负载电流边界值；
7、mosfet驱动电压切换电路和igbt驱动电压切换电路均与辅助三极管相连，其中mosfet驱动电压切换电路和igbt驱动电压切换电路分别用于根据il与±i1和±i2的比较结果生成三极管导通信号，i1为第一负载电流边界值；
8、驱动芯片的输入端分别与开关时序切换电路和辅助三极管相连，输出端与sic/sihys混合开关相连，用于获取开关时序控制信号和三极管导通信号，根据开关时序控制信号控制sic/si hys混合开关的开关时序，根据三极管导通信号控制辅助三极管的导通，进而对应控制sic/si hys混合开关的驱动电压。
9、优选的，i1通过+20v/-5v驱动电压下sic/si hys混合开关下sic mosfet的过冲电流峰值与最大脉冲电流计算所得，i2通过+15v/-5v驱动电压下sic/si hys混合开关下sicmosfet的过冲电流峰值与最大脉冲电流计算所得。
10、优选的，过冲电流峰值ipeak和最大脉冲电流id_max分别为：
11、
12、
13、其中，qrr为sic mosfet的体二极管反向恢复电荷，gfs为跨导，vgs为驱动电压，vmil为米勒平台电压，s为体二极管反向恢复软度，rg为驱动电阻，cgs为栅源极寄生电容，ls为源极寄生电感，ptot为损耗功率，tc为壳温，tj_max为最大允许结温，vdc为母线电压，zth(jc)(tp)为瞬态结壳热阻值；
14、负载电流与id_max的关系为：
15、
16、在驱动电压+20v/-5v和+15v/-5v下，不等式(3)右边部分的值则分别为i1和i2。
17、优选的，还包括电源模块，且电源模块分别与辅助三极管和驱动芯片的供电输入端相连。
18、优选的，开关时序切换电路包括开关时序生成模块和开关时序选择模块；
19、开关时序生成模块包括第一延时单元和第二延时单元，其中，第一延时单元通过对pwm信号进行整体延时toff_d产生pwm1信号，第二延时单元通过对pwm信号的上升沿延时ton_d+toff_d且下降沿不延时产生pwm2信号，其中ton_d和toff_d分别为开通延迟时间与关断延迟时间；
20、开关时序选择模块包括切换信号生成单元、mosfet时序选择单元和igbt时序选择单元；
21、切换信号生成单元用于根据il与±i2的比较结果生成切换信号，并将切换信号分别输送至mosfet时序选择单元和igbt时序选择单元，其中当-i2<il<i2时，切换信号为低电平，当il≥i2或il≤-i2时，切换信号为高电平；
22、mosfet时序选择单元和igbt时序选择单元均与切换信号生成单元相连，分别用于根据切换信号选择获取pwm1信号或pwm2信号，并将pwm1信号或pwm2信号分别作为mosfet时序选择单元的输出信号vpwm_m或igbt时序选择单元的输出信号vpwm_t，输送至驱动芯片；其中当-i2<il<i2时，mosfet时序选择单元选择pwm1信号作为输出信号vpwm_m，igbt时序选择单元选择pwm2信号作为输出信号vpwm_t，当il≥i2或il≤-i2时，mosfet时序选择单元选择pwm2信号作为输出信号vpwm_m，igbt时序选择单元选择pwm1信号作为输出信号vpwm_t。
23、优选的，辅助三极管包括t1和t2，其中，t1为npn型三极管，t2为pnp型三极管，且t1的发射极和t2的集电极均与驱动芯片相连；
24、mosfet驱动电压切换电路的输出端分别与t1和t2的基极相连；
25、当-i1<il<i1时，mosfet驱动电压切换电路的输出信号均为低电平，则t2导通，实现sic/si hys混合开关中sic mosfet的+20v驱动电压；
26、当i1≤il<i2或-i2<il≤-i1时，mosfet驱动电压切换电路的输出信号为高电平，则t1导通，实现sic/si hys混合开关中sic mosfet的+15v驱动电压；
27、当i2≤il或il≤-i2时，mosfet驱动电压切换电路的输出信号为低电平，则t2导通，实现sic/si hys混合开关中sic mosfet的+20v驱动电压。
28、优选的，还包括第一耦合电容c1；c1的一端连接t1的发射极和t2的集电极，另一端接地。
29、优选的，辅助三极管包括t3和t4，其中，t3为npn型三极管，t4为pnp型三极管，且t3的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种开关时序与驱动电压协同调控的HyS驱动电路，与SiC/Si HyS混合开关相连，其特征在于，包括：电流传感器、FPGA、驱动芯片、辅助三极管；
2.根据权利要求1所述的一种开关时序与驱动电压协同调控的HyS驱动电路，其特征在于，I1通过+20V/-5V驱动电压下SiC/Si HyS混合开关下SiC MOSFET的过冲电流峰值与最大脉冲电流计算所得，I2通过+15V/-5V驱动电压下SiC/Si HyS混合开关下SiC MOSFET的过冲电流峰值与最大脉冲电流计算所得。
3.根据权利要求1所述的一种开关时序与驱动电压协同调控的HyS驱动电路，其特征在于，过冲电流峰值IPEAK和最大脉冲电流ID_MAX分别为：
4.根据权利要求1所述的一种开关时序与驱动电压协同调控的HyS驱动电路，其特征在于，还包括电源模块，且电源模块分别与辅助三极管和驱动芯片的供电输入端相连。
5.根据权利要求1所述的一种开关时序与驱动电压协同调控的HyS驱动电路，其特征在于，开关时序切换电路包括开关时序生成模块和开关时序选择模块；
6.根据权利
7.根据权利要求6所述的一种开关时序与驱动电压协同调控的HyS驱动电路，其特征在于，还包括第一耦合电容C1；C1的一端连接T1的发射极和T2的集电极，另一端接地。
8.根据权利要求1所述的一种开关时序与驱动电压协同调控的HyS驱动电路，其特征在于，辅助三极管包括T3和T4，其中，T3为NPN型三极管，T4为PNP型三极管，且T3的发射极和T4的集电极均与驱动芯片相连；
9.根据权利要求8所述的一种开关时序与驱动电压协同调控的HyS驱动电路，其特征在于，还包括第一耦合电容C2；C2的一端连接T3的发射极和T4的集电极，另一端接地。
10.一种开关时序与驱动电压自主协调的SiC/Si混合开关驱动方法，基于权利要求1-9任意一项所述的一种开关时序与驱动电压协同调控的HyS驱动电路，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种开关时序与驱动电压协同调控的hys驱动电路，与sic/si hys混合开关相连，其特征在于，包括：电流传感器、fpga、驱动芯片、辅助三极管；
2.根据权利要求1所述的一种开关时序与驱动电压协同调控的hys驱动电路，其特征在于，i1通过+20v/-5v驱动电压下sic/si hys混合开关下sic mosfet的过冲电流峰值与最大脉冲电流计算所得，i2通过+15v/-5v驱动电压下sic/si hys混合开关下sic mosfet的过冲电流峰值与最大脉冲电流计算所得。
3.根据权利要求1所述的一种开关时序与驱动电压协同调控的hys驱动电路，其特征在于，过冲电流峰值ipeak和最大脉冲电流id_max分别为：
4.根据权利要求1所述的一种开关时序与驱动电压协同调控的hys驱动电路，其特征在于，还包括电源模块，且电源模块分别与辅助三极管和驱动芯片的供电输入端相连。
5.根据权利要求1所述的一种开关时序与驱动电压协同调控的hys驱动电路，其特征在于，开关时序切换电路包括开关时序生成模块和开关时序选择模块；
【专利技术属性】
技术研发人员：涂春鸣，郭祺，肖凡，肖标，赵伟，谢宁，龙柳，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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