【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于威尔逊电流镜的sic mosfet有源栅极驱动电路，属于驱动电路。
技术介绍
1、随着功率半导体技术的不断推进，sic半导体器件正在迅速崭露头角，以满足不断增长的高功率半导体器件市场的需求。相较于传统的硅（si）半导体器件，sic功率器件表现出卓越的性能，使其在更高开关频率和更高功率级别的应用领域，如新能源发电、电动汽车变换器、工业设备和服务器等方面，逐渐占据市场份额。
2、sic mosfet表现出卓越的开关速度，这对栅极驱动电路的设计提出了严格的要求。栅极驱动电路必须迅速传递信号以确保sic mosfet的迅速导通，最小化功耗，并且需要提供足够的电压以保持正常工作，同时还必须提供足够的电流和功率来实现有效的驱动。
3、但是在实际应用中，器件和电路中的寄生参数不可避免。当sic mosfet器件工作在高频条件时，由于线路中杂散电感和寄生电容的存在，会导致通过sic mosfet的电压和电流出现过冲与振荡等现象，当电压或电流过冲超过sic mosfet的击穿电压或sic mosfet反并联二极管的最大恢复电流时，sic mosfet器件会被损坏。
4、传统栅极驱动器（conventional gate driver，简称 cgd）通过改变栅极驱动电压、驱动电阻、栅极输入电容等方法调节功率器件的开关速度，这些方法对功率器件整个开通或者关断过程的速度进行调节，但是无法灵活调节功率器件在开通或关断部分阶段的开关速度。
5、文献“sayan acharya, xu s
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于威尔逊电流镜的sic mosfet有源栅极驱动电路，在开通和关断过程中设计切入栅极驱动电路的旁路威尔逊电流镜，用于加快开关过程中的栅源电压（）变化速度，从而在不影响漏源电压（）、漏极电流（）过冲的情况下加快开关速度，从而达到减小开关损耗的目的。
2、本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种基于威尔逊电流镜的sic mosfet有源栅极驱动电路，包括电流提供电路、第一旁路电流产生电路、第二旁路电流产生电路、第一镜像电流源控制开关电路、第二镜像电流源控制开关电路；
3、其中，第一镜像电流源控制开关电路的输出端对接第一旁路电流产生电路的电源控制端，第一镜像电流源控制开关电路的检测端对接双脉冲测试电路中待测试sic mosfetu1的源极，由第一镜像电流源控制开关电路检测待测试sic mosfet u1的源极的电压，并控制第一旁路电流产生电路工作；第二镜像电流源控制开关电路的输出端对接第二旁路电流产生电路的电源控制端，第二镜像电流源控制开关电路的检测端对接双脉冲测试电路中待测试sic mosfet u1的源极，由第二镜像电流源控制开关电路检测待测试sic mosfet u1的源极的电压，并控制第二旁路电流产生电路工作；
4、电流提供电路的第一电流端与第一旁路电流产生电路的控制输出端相连接，电流提供电路的第二电流端与第二旁路电流产生电路的控制输出端相连接，且该两个相连接端进一步彼此相连构成前置端，前置端对接双脉冲测试电路中待测试sic mosfet u1的栅极。
5、作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括过压保护电路，所述前置端对接过压保护电路的前置侧端，过压保护电路的第一控制端对接双脉冲测试电路中待测试sic mosfetu1的栅极，过压保护电路的第二控制端对接双脉冲测试电路中待测试sic mosfet u1的源极。
6、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述过压保护电路包括瞬态电压抑制二极管d3、瞬态电压抑制二极管d4，其中，瞬态电压抑制二极管d3的负极同时构成过压保护电路的前置侧端、第一控制端，瞬态电压抑制二极管d3的正极对接瞬态电压抑制二极管d4的正极，瞬态电压抑制二极管d4的负极构成过压保护电路的第二控制端。
7、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第一旁路电流产生电路包括npn型晶体管q1、npn型晶体管q2、npn型晶体管q7、npn型晶体管q8、电阻r4、二极管d1，其中，npn型晶体管q1的发射极与npn型晶体管q2的发射极相连、并接地，npn型晶体管q1的基极、npn型晶体管q2的基极、npn型晶体管q2的集电极、npn型晶体管q8的发射极四者相连接，npn型晶体管q8的基极、npn型晶体管q7的基极、npn型晶体管q7的集电极、电阻r4的其中一端四者相连接，npn型晶体管q1的集电极与npn型晶体管q7的发射极相连接，npn型晶体管q8的集电极对接二极管d1的负极，二极管d1的正极构成第一旁路电流产生电路的控制输出端，电阻r4的另一端构成第一旁路电流产生电路的电源控制端。
8、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第二旁路电流产生电路包括pnp型晶体管q5、pnp型晶体管q6、pnp型晶体管q9、pnp型晶体管q10、旁路控制端电源v6、二极管d2、电阻r7，其中，旁路控制端电源v6的负极接地，旁路控制端电源v6的正极、pnp型晶体管q5的发射极、pnp型晶体管q6的发射极三者相连接，pnp型晶体管q6的基极、pnp型晶体管q5的基极、pnp型晶体管q5的集电极、pnp型晶体管q9的发射极四者相连接，pnp型晶体管q9的基极、pnp型晶体管q10的基极、pnp型晶体管q10的集电极、电阻r7的的其中一端四者相连接，pnp型晶体管q10的发射极与pnp型晶体管q6的集电极相连接，pnp型晶体管q9的集电极对接二极管d2的正极，二极管d2的负极构成第二旁路电流产生电路的控制输出端，电阻r7的另一端构成第二旁路电流产生电路的电源控制端。
9、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第一镜像电流源控制开关电路包括压控开关电路sw1、旁路控制端电源v7、电容c2、电阻r10，压控开关电路sw1包括nmos管m1、电压比较器u5、电阻r8；其中，旁路控制端电源v7的负极接地，旁路控制端电源v7的正极对接nmos管m1的漏极，nmos管m1的源极对接电容c2的其本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于威尔逊电流镜的SiC MOSFET有源栅极驱动电路，用于针对双脉冲测试电路（7）中所包含的待测试SiC MOSFET U1实现驱动，其特征在于：包括电流提供电路（1）、第一旁路电流产生电路（2）、第二旁路电流产生电路（3）、第一镜像电流源控制开关电路（4）、第二镜像电流源控制开关电路（5）；
2.根据权利要求1所述一种基于威尔逊电流镜的SiC MOSFET有源栅极驱动电路，其特征在于：还包括过压保护电路（6），所述前置端对接过压保护电路（6）的前置侧端，过压保护电路（6）的第一控制端对接双脉冲测试电路（7）中待测试SiC MOSFET U1的栅极，过压保护电路（6）的第二控制端对接双脉冲测试电路（7）中待测试SiC MOSFET U1的源极。
3.根据权利要求2所述一种基于威尔逊电流镜的SiC MOSFET有源栅极驱动电路，其特征在于：所述过压保护电路（6）包括瞬态电压抑制二极管D3、瞬态电压抑制二极管D4，其中，瞬态电压抑制二极管D3的负极同时构成过压保护电路（6）的前置侧端、第一控制端，瞬态电压抑制二极管D3的正极对接瞬态电压抑制二极管D4
4.根据权利要求1所述一种基于威尔逊电流镜的SiC MOSFET有源栅极驱动电路，其特征在于：所述第一旁路电流产生电路（2）包括NPN型晶体管Q1、NPN型晶体管Q2、NPN型晶体管Q7、NPN型晶体管Q8、电阻R4、二极管D1，其中，NPN型晶体管Q1的发射极与NPN型晶体管Q2的发射极相连、并接地，NPN型晶体管Q1的基极、NPN型晶体管Q2的基极、NPN型晶体管Q2的集电极、NPN型晶体管Q8的发射极四者相连接，NPN型晶体管Q8的基极、NPN型晶体管Q7的基极、NPN型晶体管Q7的集电极、电阻R4的其中一端四者相连接，NPN型晶体管Q1的集电极与NPN型晶体管Q7的发射极相连接，NPN型晶体管Q8的集电极对接二极管D1的负极，二极管D1的正极构成第一旁路电流产生电路（2）的控制输出端，电阻R4的另一端构成第一旁路电流产生电路（2）的电源控制端。
5.根据权利要求1所述一种基于威尔逊电流镜的SiC MOSFET有源栅极驱动电路，其特征在于：所述第二旁路电流产生电路（3）包括PNP型晶体管Q5、PNP型晶体管Q6、PNP型晶体管Q9、PNP型晶体管Q10、旁路控制端电源V6、二极管D2、电阻R7，其中，旁路控制端电源V6的负极接地，旁路控制端电源V6的正极、PNP型晶体管Q5的发射极、PNP型晶体管Q6的发射极三者相连接，PNP型晶体管Q6的基极、PNP型晶体管Q5的基极、PNP型晶体管Q5的集电极、PNP型晶体管Q9的发射极四者相连接，PNP型晶体管Q9的基极、PNP型晶体管Q10的基极、PNP型晶体管Q10的集电极、电阻R7的的其中一端四者相连接，PNP型晶体管Q10的发射极与PNP型晶体管Q6的集电极相连接，PNP型晶体管Q9的集电极对接二极管D2的正极，二极管D2的负极构成第二旁路电流产生电路（3）的控制输出端，电阻R7的另一端构成第二旁路电流产生电路（3）的电源控制端。
6.根据权利要求1所述一种基于威尔逊电流镜的SiC MOSFET有源栅极驱动电路，其特征在于：所述第一镜像电流源控制开关电路（4）包括压控开关电路SW1、旁路控制端电源V7、电容C2、电阻R10，压控开关电路SW1包括NMOS管M1、电压比较器U5、电阻R8；其中，旁路控制端电源V7的负极接地，旁路控制端电源V7的正极对接NMOS管M1的漏极，NMOS管M1的源极对接电容C2的其中一端，NMOS管M1的栅极对接电阻R8的其中一端，电阻R8的另一端对接电压比较器U5的输出端，电压比较器U5的正向输入端构成第一镜像电流源控制开关电路（4）的检测端，用于对接双脉冲测试电路（7）中待测试SiC MOSFET U1的源极；电压比较器U5的负向输入端用于接入预设参考电压Vref；电容C2的另一端与电阻R10的其中一端相连接，且该相连接端构成第一镜像电流源控制开关电路（4）的输出端，电阻R10的另一端接地。
7.根据权利要求1所述一种基于威尔逊电流镜的SiC MOSFET有源栅极驱动电路，其特征在于：所述第二镜像电流源控制开关电路（5）包括压控开关电路SW2，压控开关电路SW2包括NMOS管M2、电压比较器U6、电阻R11，其中，电压比较器U6的负向输入端用于接入预设参考电压Vref，电压比较器U6的正向输入端构成第二镜像电流源控制开关电路（5）的检测端，用于对接双脉冲测试电路（7）中待测试SiC MOSFET U1的源极；电压比较器U6的输出端对接电阻R11...
【技术特征摘要】
1.一种基于威尔逊电流镜的sic mosfet有源栅极驱动电路，用于针对双脉冲测试电路（7）中所包含的待测试sic mosfet u1实现驱动，其特征在于：包括电流提供电路（1）、第一旁路电流产生电路（2）、第二旁路电流产生电路（3）、第一镜像电流源控制开关电路（4）、第二镜像电流源控制开关电路（5）；
2.根据权利要求1所述一种基于威尔逊电流镜的sic mosfet有源栅极驱动电路，其特征在于：还包括过压保护电路（6），所述前置端对接过压保护电路（6）的前置侧端，过压保护电路（6）的第一控制端对接双脉冲测试电路（7）中待测试sic mosfet u1的栅极，过压保护电路（6）的第二控制端对接双脉冲测试电路（7）中待测试sic mosfet u1的源极。
3.根据权利要求2所述一种基于威尔逊电流镜的sic mosfet有源栅极驱动电路，其特征在于：所述过压保护电路（6）包括瞬态电压抑制二极管d3、瞬态电压抑制二极管d4，其中，瞬态电压抑制二极管d3的负极同时构成过压保护电路（6）的前置侧端、第一控制端，瞬态电压抑制二极管d3的正极对接瞬态电压抑制二极管d4的正极，瞬态电压抑制二极管d4的负极构成过压保护电路（6）的第二控制端。
4.根据权利要求1所述一种基于威尔逊电流镜的sic mosfet有源栅极驱动电路，其特征在于：所述第一旁路电流产生电路（2）包括npn型晶体管q1、npn型晶体管q2、npn型晶体管q7、npn型晶体管q8、电阻r4、二极管d1，其中，npn型晶体管q1的发射极与npn型晶体管q2的发射极相连、并接地，npn型晶体管q1的基极、npn型晶体管q2的基极、npn型晶体管q2的集电极、npn型晶体管q8的发射极四者相连接，npn型晶体管q8的基极、npn型晶体管q7的基极、npn型晶体管q7的集电极、电阻r4的其中一端四者相连接，npn型晶体管q1的集电极与npn型晶体管q7的发射极相连接，npn型晶体管q8的集电极对接二极管d1的负极，二极管d1的正极构成第一旁路电流产生电路（2）的控制输出端，电阻r4的另一端构成第一旁路电流产生电路（2）的电源控制端。
5.根据权利要求1所述一种基于威尔逊电流镜的sic mosfet有源栅极驱动电路，其特征在于：所述第二旁路电流产生电路（3）包括pnp型晶体管q5、pnp型晶体管q6、pnp型晶体管q9、pnp型晶体管q10、旁路控制端电源v6、二极管d2、电阻r7，其中，旁路控制端电源v6的负极接地，旁路控制端电源v6的正极、pnp型晶体管q5的发射极、pnp型晶体管q6的发射极三者相连接，pnp型晶体管q6的基极、pnp型晶体管q5的基极、pnp型晶体管q5的集电极、pnp型晶体管q9的发射极四者相连接，pnp型晶体管q9的基极、pnp型晶体管q10的基极、pnp型晶体管q10的集电极、电阻r7的的其中一端四者相连接，pnp型晶体管q10的发射极与pnp型晶体管q6的集电极相连接，pnp型晶体管q9的集电极对接二极管d2的正极，二极管d2的负极构成第二旁路电流产生电路（3）的控制输出端，电阻r7的另一端构成第二旁路电流产生电路（3）的电源控制端。
6.根据权利要求1所述一种基于威尔逊电流镜的sic mosfet有源栅极驱动电路，其特征在于：所述第一镜像电流源控制开关电路（4）包括压控开关电路sw1、旁路控制端电源v7、电容c2、电阻r10，压控开关电路sw1包括nmos管m1、电压比较器u5、电阻r8；其中，旁路控制端电源v...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚佳飞，蒋正飞，代玙璇，任嵩茗，杨可萌，李曼，陈静，张茂林，张珺，王子轩，蔡志匡，郭宇锋，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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