一种具有可调负压的SiC MOSFET栅极串扰抑制驱动电路制造技术

本发明专利技术公开了一种具有可调负压的SiC MOSFET栅极串扰抑制驱动电路，第一电容与第一稳压管并联后的前端与前级的图腾柱信号放大电路T

【技术实现步骤摘要】
一种具有可调负压的SiCMOSFET栅极串扰抑制驱动电路
本专利技术属于电力电子驱动
，具体涉及一种具有可调负压的SiCMOSFET栅极串扰抑制驱动电路。
技术介绍
SiC材料在场强，能隙，热导率等方面有着数倍于传统的Si材料的性能。这使得第三代宽禁带半导体SiC器件更适用于高压，高温，高频的工作场合，满足了变换器高效率的发展需求，成为未来大功率变换器的最佳选择。相比于传统大功率SiMOSFET，SiCMOSFET更耐高压的同时又有着SiIGBT所不具备的高开关速度，非常适于高压高频高温场合下的应用。随着开关频率，母线电压，开关速度的提高。桥臂电路中SiCMOSFET动作时，互补的MOSFET漏极电压，源极电流出现很大的dv/dt、di/dt。dv/dt作用在MOSFET的栅漏电容上产生串扰电流igd流入栅源电容，抬高或降低了栅极电势；di/dt作用在共源电感上，降低或抬高了源极电势。栅源极的电势的波动产生的正向尖峰容易超过阈值电压导致误导通，负向尖峰超过MOSFET可承受负压将导致MOSFET阈值电压Vth偏移，影响MOSFET工作寿命和工作效果。所以在SiCMOSFET桥式栅驱动电路中，应特别注意串扰现象带来的影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种具有可调负压的SiCMOSFET栅极串扰抑制驱动电路，高速且具有串扰抑制能力，利用了负压驱动和密勒钳位的优势，有效抑制了串扰，在器件高速开通关断的同时，保证驱动电路能稳定正常工作。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：一种具有可调负压的SiCMOSFET栅极串扰抑制驱动电路，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、第一稳压管Z1、第一二极管D1、第二二极管D2和第一n-mos管S1和第二n-mos管S2，第一电容C1与第一稳压管Z1并联后的前端与前级的图腾柱信号放大电路输出端连接，第一电容C1与第一稳压管Z1的后端与第一二极管D1的正极、第二电阻R2、第三电阻R3的前端和第一n-mos管S1的源极连接，第一二极管D1的负极通过第二电容C2、第一电阻R1的并联电路与接地端、第四电阻R4的后端连接，第二电阻R2的后端与第二二极管D2的负极连接，第一n-mos管S1的漏极与第二n-mos管S2的漏极连接，第一n-mos管S1和第二n-mos管S2的栅极通过第四电阻R4与接地端连接，第二二极管D2的正极、第三电阻R3的后端、第二n-mos管S2的源极与第五电阻R5的前端、SiCMOSFETQ1,，Q2的栅极连接，第五电阻R5的后端与接地端连接。优选地，导通瞬态时，第一电容C1与第二电容C2构成分压电路，第一电容C1为SiCMOSFET提供正压驱动，导通稳态：第一稳压管Z1与驱动电源Vcc共同作用提供正压，通过配置C1、C2比值与Z1和Vcc取值加速导通过程。优选地，关断期间通过无源器件第一稳压管Z1和第一电容C1的共同作用制造负压，从而无需额外的负压源，并加速了关断过程。优选地，第一n-mos管S1、第二n-mos管S2构成的回路在SiCMOSFET关断时由于第一稳压管Z1和第一电容C1的共同作用制造的负压而打开，形成了一条低阻抗回路，为串扰电流igd提供旁路，抑制了串扰产生的电压尖峰。优选地，为达到更好的串扰抑制效果，第一n-mos管S1、第二n-mos管S2选取20V，1A，低导通电阻的n-mosfet。采用本专利技术具有如下的有益效果：利用无源器件制造可调负压，成本低，加速关断过程。结合负压驱动与密勒钳位有效抑制串扰，密勒钳位管由于关断期间的负压自然导通，无需主动控制，结构简单，提高了栅极驱动电路的稳定性。附图说明图1为本专利技术实施例的具有可调负压的SiCMOSFET栅极串扰抑制驱动电路的拓扑结构图；图2为本专利技术实施例的具有可调负压的SiCMOSFET栅极串扰抑制驱动电路的开通过程分析图；图3为本专利技术实施例的具有可调负压的SiCMOSFET栅极串扰抑制驱动电路的关断过程分析图；图4为本专利技术实施例的电平移位示意图；图5为本专利技术实施例的串扰抑制分析图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1，所示为本专利技术实施例的具有可调负压的SiCMOSFET栅极串扰抑制驱动电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、第一稳压管Z1、第一二极管D1、第二二极管D2和第一n-mos管S1和第二n-mos管S2，第一电容C1与第一稳压管Z1并联后的前端与前级的图腾柱信号放大电路输出端连接，第一电容C1与第一稳压管Z1的后端与第一二极管D1的正极、第二电阻R2、第三电阻R3的前端和第一n-mos管S1的源极连接，第一二极管D1的负极通过第二电容C2、第一电阻R1的并联电路与接地端、第四电阻R4的后端连接，第二电阻R2的后端与第二二极管D2的负极连接，第一n-mos管S1的漏极与第二n-mos管S2的漏极连接，第一n-mos管S1和第二n-mos管S2的栅极通过第四电阻R4与接地端连接，第二二极管D2的正极、第三电阻R3的后端、第二n-mos管S2的源极与第五电阻R5的前端、SiCMOSFET的栅极连接，第五电阻R5的后端与接地端连接。第一电容C1和第二电容C2取值应远大于SiCMOSFETQ1,，Q2的结电容Cgs，第一电阻为50千欧左右，第五电阻为10千欧左右。进一步地，参考图2，电路的开通过程分析如下。1)在导通瞬态，驱动信号输出高电平，图腾柱上管T1导通，二极管D1正偏，Vcc同时为C1,C2和Cgs充电。假设Vcc为理想电源且忽略T1导通压降，可解出vc1(t)为因此，vc1(t)初值vc1(0)为由于第一第二电容(C1、C2)远大于结电容Cgs，因此忽略Cgs的条件下vc1(0)为2)在导通稳态，由于C1、C2的分压作用在C1建立起电势差，稳压管Z1开始工作，将C1两端电压vc1钳位至vz1，因此最终的栅极电压vgs为Vcc-vz1。综上，为了在导通过程中快速建立电平加速开通，电容C1、C2应远大于SiCMOSFET结电容且C1、C2关系应满足关断过程分析如下，参见图3。当驱动信号置低时，图腾柱上管T1关断，下管T2导通。二极管D1反向关断，D1、C2和R1构成的RCD回路从驱动回路断开。结电容Cgs并联于C1两端。若时间常数较大，则可忽略C1的放电，因此栅极电压vgs为-vz1。在器件关断期间，二极管D1关断，D1、C2和R1构成的RCD回路从驱动回路断开，此时，高阻值电阻R1被用于轻微泄放电容C2存储的电荷。以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有可调负压的SiC MOSFET栅极串扰抑制驱动电路，其特征在于，包括第一电阻R

【技术特征摘要】
1.一种具有可调负压的SiCMOSFET栅极串扰抑制驱动电路，其特征在于，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、第一稳压管Z1、第一二极管D1、第二二极管D2和第一n-mos管S1和第二n-mos管S2，第一电容C1与第一稳压管Z1并联后的前端与前级的图腾柱信号放大电路T1、T2输出端连接，第一电容C1与第一稳压管Z1的后端与第一二极管D1的正极、第二电阻R2、第三电阻R3的前端和第一n-mos管S1的源极连接，第一二极管D1的负极通过第二电容C2、第一电阻R1的并联电路与接地端、第四电阻R4的后端连接，第二电阻R2的后端与第二二极管D2的负极连接，第一n-mos管S1的漏极与第二n-mos管S2的漏极连接，第一n-mos管S1和第二n-mos管S2的栅极通过第四电阻R4与接地端连接，第二二极管D2的正极、第三电阻R3的后端、第二n-mos管S2的源极与第五电阻R5的前端、SiCMOSFETQ1,，Q2的栅极连接，第五电阻R5的后端与接地端连接。


2.如权利要求1所述的具有可调负压的SiCMOSFET栅极串扰...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭丽君，李国文，童安平，曾庆威，何远彬，沈磊，张尧，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33