CN109831197A - 碳化硅场效应管的栅极关断控制方法、装置及驱动电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种栅极关断控制方法，包括：获取碳化硅场效应管的寄生参数；根据寄生参数判断碳化硅场效应管的过冲电压与栅极关断电压的单调关系；根据单调关系确定栅极关断电压在预设数值区间内的最佳取值，栅极关断电压在最佳取值处令过冲电压取得区间最小值；输出大小为最佳取值的栅极关断电压至碳化硅场效应管的栅极，以便关断碳化硅场效应管。本申请选择了令过冲电压数值较小的栅极关断电压进行碳化硅场效应管的关断控制，在解决串扰问题的同时也可有效地抑制漏源电压震荡，避免因过冲电压过大而出现器件损坏现象，保障电路运行安全。本申请还公开了一种碳化硅场效应管的栅极关断控制设备以及驱动电路，同样具有上述有益效果。

Description

碳化硅场效应管的栅极关断控制方法、装置及驱动电路

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种碳化硅场效应管的栅极关断控制方法、设备，还特别涉及一种碳化硅场效应管的驱动电路。

背景技术

SiC基电力电子器件以其高频、耐高压、耐高温等优良特性，可有效提高电力电子变换器的效率、功率密度等性能。但随着器件开关频率的提高，开关过程中电压和电流的变化率也随之增大，寄生电感和寄生电容的存在致使开关波形出现严重振荡，器件应力、电磁干扰(EMI)和开关管的损耗问题严重。由于碳化硅场效应管(SiC MOSFET)的栅极阈值电压较低，一般1.8V左右，所以在基于碳化硅场效应管的桥式变换电路中，某一桥臂中碳化硅场效应管的开关过程会使得另一桥臂中碳化硅场效应管的栅源电压出现振荡，引起串扰。因此，碳化硅场效应管的栅极关断电压一般为负压，以避免串扰现象发生。然而，至于具体采用多大的栅极关断电压最为合适，现有技术中并没有给出一个具体的解决方案，而实际上，不同大小的栅极关断电压会影响到碳化硅场效应管的过冲电压大小，一旦过冲电压过大，器件损坏的风险率将会提高。鉴于此，提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员所亟需关注的。

发明内容

本申请的目的在于提供一种碳化硅场效应管的栅极关断控制方法、设备以及一种碳化硅场效应管的驱动电路，以便采用科学合理的栅极关断电压对碳化硅场效应管进行关断控制，在解决串扰问题的同时也避免因过冲电压过大而出现器件损坏现象，有效保障电路运行安全。

为解决上述技术问题，第一方面，本申请公开了一种碳化硅场效应管的栅极关断控制方法，包括：

获取所述碳化硅场效应管的寄生参数；

根据所述寄生参数判断所述碳化硅场效应管的过冲电压与栅极关断电压的单调关系；

根据所述单调关系确定所述栅极关断电压在预设数值区间内的最佳取值，所述栅极关断电压在所述最佳取值处令所述过冲电压取得区间最小值；

输出大小为所述最佳取值的栅极关断电压至所述碳化硅场效应管的栅极，以便关断所述碳化硅场效应管。

可选地，所述寄生参数包括所述碳化硅场效应管的跨导g_fs、栅极寄生电阻R_G、栅源寄生电容C_GS、栅漏寄生电容C_GD、漏极寄生电感L_D以及源极寄生电感L_S；

所述根据所述寄生参数判断所述碳化硅场效应管的过冲电压与栅极关断电压的单调关系包括：

根据θ＝4a²-b²计算单调性参数θ；其中，a²＝R_GC_GDg_fs(L_D+L_S)；b²＝R_G(C_GD+C_GS)+g_fsL_S；

判断单调性参数θ是否不小于零；

若是，则判定所述过冲电压随所述栅极关断电压先增后减；

若否，则判定所述过冲电压随所述栅极关断电压先减后增。

可选地，若判定所述过冲电压随所述栅极关断电压先增后减，则所述根据所述单调关系确定所述栅极关断电压在预设数值区间内的最佳取值包括：

计算令所述过冲电压取得实数域极大值时所述栅极关断电压的第一取值；

判断所述第一取值是否在所述预设数值区间内；

若是，则分别计算所述预设数值区间的两个区间端点对应的过冲电压值；将数值较小的过冲电压值对应的区间端点确定为所述栅极关断电压在所述预设数值区间内的最佳取值。

可选地，所述计算令所述过冲电压取得实数域极大值时所述栅极关断电压的第一取值包括：

根据计算令所述过冲电压U_OV取得实数域极大值时所述栅极关断电压的第一取值U_GL1；其中，I_L为负载电流；U_th为所述碳化硅场效应管的栅极阈值电压；t₄为关断时刻；

可选地，在判定所述第一取值不在所述预设数值区间内之后，还包括：

若所述第一取值小于所述预设数值区间的左区间端点，则将所述预设数值区间的右区间端点确定为所述栅极关断电压在所述预设数值区间内的最佳取值；

若所述第一取值大于所述右区间端点，则将所述左区间端点确定为所述栅极关断电压在所述预设数值区间内的最佳取值。

可选地，若判定所述过冲电压随所述栅极关断电压先减后增，则所述根据所述单调关系确定所述栅极关断电压在预设数值区间内的最佳取值包括：

计算令所述过冲电压取得实数域极小值时所述栅极关断电压的第二取值；

判断所述第二取值是否在所述预设数值区间内；

若是，则将所述第二取值确定为所述栅极关断电压在所述预设数值区间内的最佳取值。

可选地，所述计算令所述过冲电压取得实数域极小值时所述栅极关断电压的第二取值包括：

根据计算令所述过冲电压U_OV取得实数域极小值时所述栅极关断电压的第二取值U_GL2；其中，I_L为负载电流；U_th为所述碳化硅场效应管的栅极阈值电压；t₄为关断时刻；

可选地，在判定所述第二取值不在所述预设数值区间内之后，还包括：

若所述第二取值小于所述预设数值区间的左区间端点，则将所述左区间端点确定为所述栅极关断电压在所述预设数值区间内的最佳取值；

若所述第二取值大于所述预设数值区间的右区间端点，则将所述右区间端点确定为所述栅极关断电压在所述预设数值区间内的最佳取值。

第二方面，本申请还公开了一种碳化硅场效应管的栅极关断控制设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现如上所述的任一种碳化硅场效应管的栅极关断控制方法的步骤。

第三方面，本申请还公开了一种碳化硅场效应管的驱动电路，包括如上所述的任一种碳化硅场效应管的栅极关断控制设备。

本申请所提供的碳化硅场效应管的栅极关断控制方法包括：获取所述碳化硅场效应管的寄生参数；根据所述寄生参数判断所述碳化硅场效应管的过冲电压与栅极关断电压的单调关系；根据所述单调关系确定所述栅极关断电压在预设数值区间内的最佳取值，所述栅极关断电压在所述最佳取值处令所述过冲电压取得区间最小值；输出大小为所述最佳取值的栅极关断电压至所述碳化硅场效应管的栅极，以便关断所述碳化硅场效应管。

可见，本申请所提供的碳化硅场效应管的栅极关断控制方法，通过分析栅极关断电压对过冲电压的影响作用，而选择了可令过冲电压数值较小的栅极关断电压进行碳化硅场效应管的关断控制，在解决串扰问题的同时也可有效地抑制漏源电压震荡，避免因过冲电压过大而出现器件损坏现象，有效地保障了电路运行安全。本申请所提供的碳化硅场效应管的栅极关断控制设备以及驱动电路可以实现上述碳化硅场效应管的栅极关断控制方法，同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。

图1为本申请所提供的碳化硅场效应管的栅极关断控制方法在一具体实施方式中的流程图；

图2为本申请所提供的碳化硅场效应管的一组漏源电压的时域震荡曲线；

图3为本申请所提供的碳化硅场效应管的示意图；

图4为本申请所提供的碳化硅场效应管在关断前后的信号曲线图；

图5为本申请所提供的漏源电压与栅极关断电压的曲线关系图；

图6为本申请所提供的碳化硅场效应管的栅极关断控制设备的一种结构框图。

具体实施方式

本申请的核心在于提供一种碳化硅场效应管的碳化硅场效应管的栅极关断控制方法、设备以及一种碳化硅场效应管的驱动电路，以便采用科学合理的栅极关断电压对碳化硅场效应管进行关断控制，在解决串扰问题的同时也避免因过冲电压过大而出现器件损坏现象，有效保障电路运行安全。

为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例公开了一种碳化硅场效应管的栅极关断控制方法，参照图1所示，该方法主要包括以下步骤：

S1：获取碳化硅场效应管的寄生参数。

S2：根据寄生参数判断碳化硅场效应管的过冲电压U_OV与栅极关断电压U_GL的单调关系。

S3：根据单调关系确定栅极关断电压U_GL在预设数值区间内的最佳取值，栅极关断电压U_GL在最佳取值处令过冲电压U_OV取得区间最小值。

S4：输出大小为最佳取值的栅极关断电压U_GL至碳化硅场效应管的栅极，以便关断碳化硅场效应管。

具体地，过冲电压U_OV为漏源电压u_GS的震荡曲线中第一个极值(峰值或者谷值)与设定电压的差值，在震荡曲线中具体表现为一个脉冲尖端。

具体请参考图2，图2为本申请提供的碳化硅场效应管的一组漏源电压u_GS的时域震荡曲线，其中，每条曲线对应采用的栅极关断电压U_GL的数值不同。从图2可以看出，通过设置合适大小的栅极关断电压U_GL，可有效抑制漏源电压u_GS的震荡，以令过冲电压U_OV变小。

还需要说明的是，由于电路实现等因素，一般地，碳化硅场效应管的栅极关断电压U_GL的取值范围在-5V～0V之间，图2正是示出了栅极关断电压U_GL在-5V～0V变化范围内部分取值所对应的各条漏源电压u_GS的震荡曲线；同时，本申请中所说的预设数值区间便具体可为[-5,0]。

从图2中还可看出，过冲电压U_OV的大小并非随栅极关断电压U_GL的大小而单调递增或递减。因此，本申请为了采用合适的栅极关断电压U_GL对碳化硅场效应管进行关断控制，可首先确定出碳化硅场效应管的各个寄生参数，进而根据寄生参数判断出过冲电压U_OV与栅极关断电压U_GL的单调关系，从而进一步确定出可令过冲电压U_OV取得区间最小值的栅极关断电压U_GL。

需要注意的是，这里所说的单调关系是指过冲电压U_OV与栅极关断电压U_GL的单调关系，预设数值区间是栅极关断电压U_GL的取值区间，而所说的区间最小值是当栅极关断电压U_GL在预设数值区间内变化过程中，过冲电压U_OV所能取到的最小值。

本申请所提供的碳化硅场效应管的栅极关断控制方法，通过获取碳化硅场效应管的寄生参数；根据寄生参数判断碳化硅场效应管的过冲电压U_OV与栅极关断电压U_GL的单调关系；从而根据单调关系确定栅极关断电压U_GL在预设数值区间内的最佳取值，栅极关断电压U_GL在最佳取值处令过冲电压U_OV取得区间最小值；并输出大小为最佳取值的栅极关断电压U_GL至碳化硅场效应管的栅极，以便关断碳化硅场效应管。可见，本申请所提供的碳化硅场效应管的栅极关断控制方法，通过分析栅极关断电压U_GL对过冲电压U_OV的影响作用，而选择了可令过冲电压U_OV数值较小的栅极关断电压U_GL进行碳化硅场效应管的关断控制，在解决串扰问题的同时也可有效地抑制漏源电压u_GS震荡，避免因过冲电压U_OV过大而出现器件损坏现象，有效地保障了电路运行安全。

请参考图3，图3为本申请所提供的碳化硅场效应管的示意图。图3中，Q为碳化硅场效应管，R_G为栅极寄生电阻，C_GS为栅源寄生电容，C_GD为栅漏寄生电容，C_DS为漏源寄生电容，L_D为漏极寄生电感，L_S为源极寄生电感，L_G为栅极寄生电感，L_L为负载电感。

本申请所提供的碳化硅场效应管的栅极关断控制方法，在上述内容的基础上，作为一种优选实施例，寄生参数包括碳化硅场效应管的跨导g_fs、栅极寄生电阻R_G、栅源寄生电容C_GS、栅漏寄生电容C_GD、漏极寄生电感L_D以及源极寄生电感L_S；

根据寄生参数判断碳化硅场效应管的过冲电压U_OV与栅极关断电压U_GL的单调关系包括：根据θ＝4a²-b²计算单调性参数θ；其中，a²＝R_GC_GDg_fs(L_D+L_S)；b²＝R_G(C_GD+C_GS)+g_fsL_S；判断单调性参数θ是否大于零；若是，则判定过冲电压U_OV随栅极关断电压U_GL先增后减；若否，则判定过冲电压U_OV随栅极关断电压U_GL先减后增。

具体地，请参考图4，图4为本申请所提供的碳化硅场效应管在关断前后的信号曲线图。图4中从上至下依次示出了栅极电压u_G、栅源电压u_GS、漏电流i_D和漏源电压u_GS的变化曲线。

如图4所示，碳化硅场效应管的整个关断过程可分为五个阶段。

首先，第一阶段即关断延时阶段，对应于t₀～t₁时段。在t₀时刻，栅极电压u_G有栅极开通电压U_GH(正压)变为栅极关断电压U_GL(负压)，此时碳化硅场效应管工作在欧姆区，栅源寄生电容C_GS、栅漏寄生电容C_GD通过栅极寄生电阻RG放电，在此过程中，漏源电压u_GS不变，直至栅源电压u_GS下降至米勒平台电压U_miller后，第一阶段结束。期间，漏电流i_D保持为I_D不变，源极寄生电感L_S的影响可忽略。则，放电过程中有：

上式为一个一阶电路全响应过程，初始条件为u_gs(0)＝U_GH。由此，可得到：

其中，参数T₀＝R_G(C_GS+C_GD)。

第二阶段即电压第一上升阶段，对应于t₁～t₂时段。在t₁时刻进入米勒平台区后，碳化硅场效应管仍工作在欧姆区。理想情况下，漏电流i_D保持不变，漏源电压u_GS从初始值U_{DS_TH}(U_{DS_TH}＝I_D*R_on，R_on为导通电阻)逐渐上升，直至器件从欧姆区进饱和区，在该阶段栅漏寄生电容C_GD放电完成，并开始反向充电，米勒效应凸显出来，栅漏寄生电容C_GD的输入端等效电容变为C_GD(1+g_fs)，使得在这一阶段的栅极电流ig基本由栅漏寄生电容C_GD放电维持，栅源寄生电容C_GS放电电流微小，漏源电压u_GS基本维持不变，栅极电流ig可表示为Ig＝u_GS/R_G，栅极电流ig对漏电流具有分流作用。在t₁～t₂时段内的米勒平台电压U_miller可表示为：

由此可见，米勒平台电压U_miller与栅极关断电压U_GL成正比，栅极关断电压U_GL越低，米勒平台电压U_miller越低，栅极电流ig越低。

第三阶段即电压第二上升阶段，对应于t₂～t₃时段。碳化硅场效应管的工作状态从欧姆区转换到饱和区，此时漏源电压u_GS继续增大至母线电压U_DC；漏电流i_D和栅源电压u_GS保持不变；栅漏等效电容从C_GD(1+g_fs)变回栅漏寄生电容C_GD，电流一部分流过栅漏寄生电容C_GD和漏源寄生电容C_DS，分流了部分漏电流i_D，使得漏电流i_D和米勒平台电压U_miller都有所降低。在t₂～t₃时段内的米勒平台电压U_miller可表示为：

第四阶段即电流降落和过冲电压U_OV产生阶段，对应于t₃～t₄时段。在t₃时刻，进入饱和区的漏电流i_D为：i_D＝I_D1＝g_fs[u_GS-U_th]。漏电流i_D作用于主功率回路中的源极寄生电感L_S和漏极寄生电感L_D，产生感应电压，所以有：

可知，漏源电压u_GS上升，并在t₄时刻达到最大，即出现脉冲尖峰；而栅极电压u_G和漏电流i_D则在下降。所说的t₄时刻，即为栅极电压u_G降低至栅极阈值电压U_th而令器件关断的时刻。栅极电压u_G具体可表示为：

根据上述内容，联立各式则可进一步得到：

其中，a²＝R_GC_GDg_fs(L_D+L_S)；b²＝R_G(C_GD+C_GS)+g_fsL_S；I_L为负载电流，即流过负载电感L_L中的电流；

由于在t₄时刻满足有u_GS(t₄)＝U_th，所以根据上式可知，t₄的大小与栅极关断电压U_GL相关：栅极关断电压U_GL越低，t₄越小，即器件的关断速度越快。

进一步地，通过求导可得到漏源电压u_GS的极值即过冲电压U_OV的大小：

由此可见，过冲电压U_OV与关断时刻t₄相关，则便是与栅极关断电压U_GL相关。通过对过冲电压U_OV的表达式进行求导，可知，当4a²≥b²时即单调性参数θ＝4a²-b²不小于零时，过冲电压U_OV随栅极关断电压U_GL先增后减；当4a²＜b²时即单调性参数θ＝4a²-b²小于零时，过冲电压U_OV随栅极关断电压U_GL先减后增。

请参考图5，图5为本申请所提供的漏源电压u_GS与栅极关断电压U_GL的曲线关系图。其中一条曲线中，漏极寄生电感L_D为L_D＝70nH，满足4a²＜b²，所以过冲电压U_OV随栅极关断电压U_GL先减后增；另一条曲线中，漏极寄生电感L_D为L_D＝300nH，满足4a²≥b²，所以过冲电压U_OV随栅极关断电压U_GL先增后减。

第五阶段即关断阶段，对应于t₄～t₅时段。在该阶段内，漏电流i_D为零，漏源电压u_GS下降至母线电压U_DC。

本申请所提供的碳化硅场效应管的栅极关断控制方法，在上述内容的基础上，作为一种优选实施例，若判定过冲电压U_OV随栅极关断电压U_GL先增后减，则根据单调关系确定栅极关断电压U_GL在预设数值区间内的最佳取值包括：

计算令过冲电压U_OV取得实数域极大值时栅极关断电压U_GL的第一取值；

判断第一取值是否在预设数值区间内；

若是，则分别计算预设数值区间的两个区间端点对应的过冲电压U_OV值；将数值较小的过冲电压U_OV值对应的区间端点确定为栅极关断电压U_GL在预设数值区间内的最佳取值。

具体地，如果过冲电压U_OV随栅极关断电压U_GL先增后减，则在实数域中存在有极大值，在极大值点处栅极关断电压U_GL的值为第一取值。若第一取值在栅极关断电压U_GL的预设数值区间范围内，则过冲电压U_OV应当在两个区间端点中的一个取得区间极小值。由此可通过比较两个区间端点处过冲电压U_OV的大小而确定栅极关断电压U_GL的最佳取值。

其中，具体地，计算令过冲电压U_OV取得实数域极大值时栅极关断电压U_GL的第一取值包括：

根据计算令过冲电压U_OV取得实数域极大值时栅极关断电压U_GL的第一取值U_GL1；其中，I_L为负载电流；U_th为碳化硅场效应管的栅极阈值电压U_th；t₄为关断时刻；

在上述内容的基础上，在判定第一取值不在预设数值区间内之后，还包括：

若第一取值小于预设数值区间的左区间端点，则将预设数值区间的右区间端点确定为栅极关断电压U_GL在预设数值区间内的最佳取值；

若第一取值大于右区间端点，则将左区间端点确定为栅极关断电压U_GL在预设数值区间内的最佳取值。

具体地，若第一取值小于左区间端点，说明过冲电压U_OV在预设数值区间内单调递减，因此，可将右区间端点确定为栅极关断电压U_GL的最佳取值。相反地，若第一取值大于右区间端点，说明过冲电压U_OV在预设数值区间内单调递增，因此，可将左区间端点确定为栅极关断电压U_GL的最佳取值。

本申请所提供的碳化硅场效应管的栅极关断控制方法，在上述内容的基础上，作为一种优选实施例，若判定过冲电压U_OV随栅极关断电压U_GL先减后增，则根据单调关系确定栅极关断电压U_GL在预设数值区间内的最佳取值包括：

计算令过冲电压U_OV取得实数域极小值时栅极关断电压U_GL的第二取值；

判断第二取值是否在预设数值区间内；

若是，则将第二取值确定为栅极关断电压U_GL在预设数值区间内的最佳取值。

具体地，如果过冲电压U_OV随栅极关断电压U_GL先减后增，则在实数域中存在有极小值，在极小值点处栅极关断电压U_GL的值为第二取值。若第二取值在栅极关断电压U_GL的预设数值区间范围内，则过冲电压U_OV的实数域极小值也同时是区间极小值，由此可将第二取值确定为栅极关断电压U_GL的最佳取值。

其中，计算令过冲电压U_OV取得实数域极小值时栅极关断电压U_GL的第二取值包括：

根据计算令过冲电压U_OV取得实数域极小值时栅极关断电压U_GL的第二取值U_GL2；其中，I_L为负载电流；U_th为碳化硅场效应管的栅极阈值电压U_th；t₄为关断时刻；

另一方面，在上述内容的基础上，在判定第二取值不在预设数值区间内之后，还包括：

若第二取值小于预设数值区间的左区间端点，则将左区间端点确定为栅极关断电压U_GL在预设数值区间内的最佳取值；

若第二取值大于预设数值区间的右区间端点，则将右区间端点确定为栅极关断电压U_GL在预设数值区间内的最佳取值。

具体地，若第二取值小于预设数值区间的左区间端点，则说明过冲电压U_OV在预设数值区间内单调递增，因此，可将左区间端点确定为栅极关断电压U_GL的最佳取值。相反地，若第二取值大于右区间端点，说明过冲电压U_OV在预设数值区间内单调递减，因此，可将右区间端点确定为栅极关断电压U_GL的最佳取值。

下面对本申请所提供的碳化硅场效应管的栅极关断控制设备进行介绍。

请参阅图5，图5为本申请所提供的一种碳化硅场效应管的栅极关断控制设备的结构框图；包括：

存储器1，用于存储计算机程序；

处理器2，用于执行所述计算机程序以实现如上所述的任一种碳化硅场效应管的栅极关断控制方法的步骤。

进一步地，本申请还提供了一种碳化硅场效应管的驱动电路，包括如上所述的碳化硅场效应管的栅极关断控制设备。

可见，本申请所提供的碳化硅场效应管的栅极关断控制设备以及驱动电路，通过分析栅极关断电压U_GL对过冲电压U_OV的影响作用，而选择了可令过冲电压U_OV数值较小的栅极关断电压U_GL进行碳化硅场效应管的关断控制，在解决串扰问题的同时也可有效地抑制漏源电压u_GS震荡，避免因过冲电压U_OV过大而出现器件损坏现象，有效地保障了电路运行安全。

本申请所提供的碳化硅场效应管的栅极关断控制设备以及驱动电路的具体实施方式与上文所描述的碳化硅场效应管的栅极关断控制方法可相互对应参照，这里就不再赘述。

本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的设备而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需说明的是，在本申请文件中，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种碳化硅场效应管的栅极关断控制方法，其特征在于，包括：

获取所述碳化硅场效应管的寄生参数；

根据所述寄生参数判断所述碳化硅场效应管的过冲电压与栅极关断电压的单调关系；

根据所述单调关系确定所述栅极关断电压在预设数值区间内的最佳取值，所述栅极关断电压在所述最佳取值处令所述过冲电压取得区间最小值；

输出大小为所述最佳取值的栅极关断电压至所述碳化硅场效应管的栅极，以便关断所述碳化硅场效应管。

2.根据权利要求1所述的栅极关断控制方法，其特征在于，所述寄生参数包括所述碳化硅场效应管的跨导g_fs、栅极寄生电阻R_G、栅源寄生电容C_GS、栅漏寄生电容C_GD、漏极寄生电感L_D以及源极寄生电感L_S；

所述根据所述寄生参数判断所述碳化硅场效应管的过冲电压与栅极关断电压的单调关系包括：

根据θ＝4a²-b²计算单调性参数θ；其中，a²＝R_GC_GDg_fs(L_D+L_S)；b²＝R_G(C_GD+C_GS)+g_fsL_S；

判断单调性参数θ是否不小于零；

若是，则判定所述过冲电压随所述栅极关断电压先增后减；

若否，则判定所述过冲电压随所述栅极关断电压先减后增。

3.根据权利要求2所述的栅极关断控制方法，其特征在于，若判定所述过冲电压随所述栅极关断电压先增后减，则所述根据所述单调关系确定所述栅极关断电压在预设数值区间内的最佳取值包括：

计算令所述过冲电压取得实数域极大值时所述栅极关断电压的第一取值；

判断所述第一取值是否在所述预设数值区间内；

若是，则分别计算所述预设数值区间的两个区间端点对应的过冲电压值；将数值较小的过冲电压值对应的区间端点确定为所述栅极关断电压在所述预设数值区间内的最佳取值。

4.根据权利要求3所述的栅极关断控制方法，其特征在于，

所述计算令所述过冲电压取得实数域极大值时所述栅极关断电压的第一取值包括：

根据计算令所述过冲电压U_OV取得实数域极大值时所述栅极关断电压的第一取值U_GL1；其中，I_L为负载电流；U_th为所述碳化硅场效应管的栅极阈值电压；t₄为关断时刻；

5.根据权利要求3所述的栅极关断控制方法，其特征在于，在判定所述第一取值不在所述预设数值区间内之后，还包括：

若所述第一取值小于所述预设数值区间的左区间端点，则将所述预设数值区间的右区间端点确定为所述栅极关断电压在所述预设数值区间内的最佳取值；

若所述第一取值大于所述右区间端点，则将所述左区间端点确定为所述栅极关断电压在所述预设数值区间内的最佳取值。

6.根据权利要求2所述的栅极关断控制方法，其特征在于，若判定所述过冲电压随所述栅极关断电压先减后增，则所述根据所述单调关系确定所述栅极关断电压在预设数值区间内的最佳取值包括：

计算令所述过冲电压取得实数域极小值时所述栅极关断电压的第二取值；

判断所述第二取值是否在所述预设数值区间内；

若是，则将所述第二取值确定为所述栅极关断电压在所述预设数值区间内的最佳取值。

7.根据权利要求6所述的栅极关断控制方法，其特征在于，

所述计算令所述过冲电压取得实数域极小值时所述栅极关断电压的第二取值包括：

根据计算令所述过冲电压U_OV取得实数域极小值时所述栅极关断电压的第二取值U_GL2；其中，I_L为负载电流；U_th为所述碳化硅场效应管的栅极阈值电压；t₄为关断时刻；

8.根据权利要求6所述的栅极关断控制方法，其特征在于，在判定所述第二取值不在所述预设数值区间内之后，还包括：

若所述第二取值小于所述预设数值区间的左区间端点，则将所述左区间端点确定为所述栅极关断电压在所述预设数值区间内的最佳取值；

若所述第二取值大于所述预设数值区间的右区间端点，则将所述右区间端点确定为所述栅极关断电压在所述预设数值区间内的最佳取值。

9.一种碳化硅场效应管的栅极关断控制设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1至8任一项所述的碳化硅场效应管的栅极关断控制方法的步骤。

10.一种碳化硅场效应管的驱动电路，其特征在于，包括如权利要求9所述的碳化硅场效应管的栅极关断控制设备。