CN112928902B - 一种SiC MOSFET的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SiC MOSFET的驱动电路，驱动电路包括：控制模块、上桥臂电路及下桥臂电路，控制模块发出上桥臂SiC MOSFET及下桥臂SiC MOSFET的控制信号；上桥臂电路及下桥臂电路均包括：推挽电路，用于根据控制信号生成正向驱动电压或负向驱动电压；串扰抑制电路，用于基于正向驱动电压，将SiC MOSFET的栅‑源电压从零电压上升至正向驱动电压，驱动SiC MOSFET导通；或基于负向驱动电压，在正向串扰发生之前，将SiC MOSFET的栅‑源电压下降至负向驱动电压，驱动SiC MOSFET关断，从而避免了正向串扰电压尖峰误导通SiC MOSFET，并在正向串扰发生之后、负向串扰发生之前，将SiC MOSFET的栅‑源电压从负向驱动电压钳位至零电压，从而避免了负向串扰电压尖峰击穿SiC MOSFET。

Description

一种SiC MOSFET的驱动电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种SiC MOSFET的驱动电路。

背景技术

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，能满足电力电子技术的发展需求，成为未来大功率变换器的优先选择。相比于传统大功率Si MOSFET，SiC MOSFET更耐高压的同时又有着Si IGBT所不具备的高开关速度，非常适于高压高频应用。然而随着SiC MOSFET开关速度加快，桥式电路受寄生参数影响加剧，串扰现象更加严重。由于SiCMOSFET正向阈值电压与负向安全电压较小，尤其是第三代SiC MOSFET芯片，开通阈值电压只有1.7V，负向允许电压限制在-8V以内，串扰问题引起的正负向驱动电压尖峰更容易造成开关管误导通或栅源极击穿，进而增加开关损耗，严重时损坏开关管，关断负压的选取需兼顾门极寄生导通和负向击穿的考虑，很难取舍。现有抑制桥臂串扰问题最常见的方法一类是增大驱动电阻或在栅源极之间并联电容，但都会降低开关性能。另一类是负压关断的抑制方法，其采用负压驱动可有效降低开关中的正向尖峰值，降低了开关误开启的概率，但这也增加了开关反向击穿的风险。除此之外，一些串扰抑制电路在栅源极增加了基于MOSFET管开断的有源钳位电路，该方法能有效将栅极电压钳位在关断负压，但需外加MOSFET管驱动信号，增加了设计难度与成本。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的抑制SiC MOSFET串扰方法易导致SiC MOSFET开关速度慢，控制复杂且负向关断电压选取不当易反向击穿的问题，从而提供一种SiC MOSFET的驱动电路。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供一种SiC MOSFET的驱动电路，驱动电路与主电路连接，主电路包括至少一个桥臂，每个桥臂由上桥臂SiC MOSFET和下桥臂SiC MOSFET串联连接构成，驱动电路包括：控制模块、上桥臂电路及下桥臂电路，其中，控制模块，用于发出上桥臂SiCMOSFET及下桥臂SiC MOSFET的控制信号，上桥臂SiC MOSFET及下桥臂SiC MOSFET交替导通；上桥臂电路用于驱动上桥臂SiC MOSFET，下桥臂电路用于驱动下桥臂SiC MOSFET，上桥臂电路及下桥臂电路均包括：推挽电路，其输入端与控制模块连接，其输出端与串扰抑制电路的输入端连接，用于根据控制信号生成正向驱动电压或负向驱动电压；串扰抑制电路，其输入端与推挽电路输出端连接，其输出端与SiC MOSFET的栅极连接，用于基于正向驱动电压，将SiC MOSFET的栅-源电压从零电压上升至正向驱动电压，驱动SiC MOSFET导通；或基于负向驱动电压，在正向串扰发生之前，将SiC MOSFET的栅-源电压下降至负向驱动电压，驱动SiC MOSFET关断，并在正向串扰发生之后、负向串扰发生之前，将SiC MOSFET的栅-源电压从负向驱动电压钳位至零电压。

在一实施例中，推挽电路包括：第一供电电源、第二供电电源、第一开关管、第二开关管，其中，第一供电电源的正极依次通过第一开关管、第二开关管与第二供电电源的负极连接，第一供电电源的负极与第二供电电源的正极连接；第一开关管的控制端及第二开关管的控制端均与控制模块连接；当控制信号为导通信号时，第一开关管导通，第二开关管关断，第一供电电源生成正向驱动电压，第二供电电源不工作；当控制信号为关断信号时，第一开关管关断，第二开关管导通，第一供电电源不工作，第二供电电源生成负向驱动电压。

在一实施例中，串扰抑制电路包括：电容辅助电路及开关电路，其中，电容辅助电路的第一输入端与第一开关管及第二开关管的连接点连接，其第二输入端与第二供电电源的正极连接，其第一输出端分别与开关电路的第一端及SiC MOSFET的栅极连接，其第二输出端与开关电路的第二端连接，其第三输出端分别与开关电路的第三端及SiC MOSFET的源极连接；当推挽电路生成正向驱动电压时，电容辅助电路控制开关电路关断，将SiC MOSFET的栅-源电压从零电压上升至正向驱动电压，驱动SiC MOSFET导通；当推挽电路生成负向驱动电压时，在正向串扰发生之前，电容辅助电路控制开关电路延迟导通保持关断状态，将SiC MOSFET的栅-源电压下降至负向驱动电压，驱动SiC MOSFET关断；当推挽电路生成负向驱动电压时，在正向串扰发生之后、负向串扰发生之前，电容辅助电路控制开关电路导通，将SiC MOSFET的栅-源电压从负向驱动电压钳位至零电压。

在一实施例中，电容辅助电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管及电容，其中，第一电阻与第一二极管并联连接后的第一端与第一开关管及第二开关管的连接点连接，并通过第二电阻与SiC MOSFET的栅极连接，第一电阻与第一二极管并联连接后的第二端通过第三电阻与开关电路的第二端连接，并通过第三电阻与第四电阻和电容并联连接后的第一端连接，第四电阻和电容并联连接后的第二端分别与第二供电电源的正极、SiC MOSFET的源极连接。

在一实施例中，开关电路包括：第二二极管及第三开关管，其中，第二二极管的阴极与SiC MOSFET的栅极连接，其阳极与第三开关管的第一端连接；第三开关管的控制端与第四电阻和电容并联连接后的第一端连接，其第二端与SiC MOSFET的源极、第四电阻和电容并联连接后的第二端、第二供电电源的正极连接。

在一实施例中，当推挽电路生成正向驱动电压时，第一供电电源依次通过第一二极管、第三电阻向电容充电，第三开关管关断，SiC MOSFET的栅-源电压从零电压上升至正向驱动电压，驱动SiC MOSFET导通；当推挽电路生成负向驱动电压时，在正向串扰发生之前，电容保持放电状态，第三开关管在电容放电至其导通阈值电压之前一直保持关断状态，SiC MOSFET栅-源电压下降至负向驱动电压，驱动SiC MOSFET关断；当推挽电路生成负向驱动电压时，在正向串扰发生之后、负向串扰发生之前，电容保持放电状态直至第三开关管栅-源电压到达其开通阈值电压，所述开关电路导通，SiC MOSFET的栅-源电压从负向驱动电压钳位至零电压。

在一实施例中，第二开关管均为N沟道MOSFET，第一开关管及第三开关管为P沟道MOSFET。

在一实施例中，所述第一二极管与所述第三开关管反向串联连接，使得第三开关管的开通时间与关断时间均单独设置，其中，关断时间小于开启时间；第三开关管的开通时间常数及关断时间常数由第一电阻阻值、第三电阻阻值、第四电阻阻值及电容容值确定。

在一实施例中，第三开关管的开通时间常数为：

式中，τ1为第三开关管的开通时间常数，R₁、R₃、R₄分别为第一电阻阻值、第三电阻阻值、第四电阻阻值，C为电容阻值。

在一实施例中，第三开关管的关断时间常数为：

式中，τ2为第三开关管的关断时间常数，R₃、R₄分别为第三电阻阻值、第四电阻阻值，C为电容容值。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的SiC MOSFET的驱动电路，串扰抑制电路在SiC MOSFET关断信号到来之后、正向串扰发生之前，将SiC MOSFET的栅-源电压从正向驱动电压下降至负向驱动电压，从而快速驱动SiC MOSFET关断，避免了正向串扰电压尖峰误导通SiC MOSFET，在正向串扰发生之后、负向串扰发生之前，将SiC MOSFET的栅-源电压从负向驱动电压钳位至零电压，从而避免了负向串扰电压尖峰击穿SiC MOSFET。

2.本发明提供的SiC MOSFET的驱动电路，推挽电路根据控制模块发出的控制信号，生成正向驱动电压或负向驱动电压，正向驱动电压使串扰抑制电路将SiC MOSFET的栅-源从零电压上升至正向驱动电压，快速驱动SiC MOSFET导通，负向驱动电压、电容辅助电路的延时时间、第三开关管的开通时间的配合作用，使得在正向串扰发生之后、负向串扰发生之前，第三开关管导通，将SiC MOSFET的栅-源电压从负向驱动电压下降至零电压，从而避免了负向串扰电压尖峰击穿SiC MOSFET。

3.本发明提供的SiC MOSFET的驱动电路，第三开关管的开通时间常数由第一电阻阻值、第三电阻阻值、第四电阻阻值及电容容值确定；关断时间常数由第一二极管、第三电阻阻值、第四电阻阻值及电容容值确定，第一二极管的使用可使第三开关管的开通和关断时间能单独设置，并且实现关断时间小于开启时间，从而提高了SiC MOSFET的驱动电路的灵活性及适应性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的未加入串扰抑制的上、下桥臂的SiC MOSFET的栅-源电压；

图2为本发明实施例提供的SiC MOSFET的驱动电路的一个具体示例的组成图；

图3为本发明实施例提供的SiC MOSFET的驱动电路的另一个具体示例的组成图；

图4为本发明实施例提供的SiC MOSFET的驱动电路的另一个具体示例的组成图；

图5为本发明实施例提供的加入串扰抑制的上、下桥臂的SiC MOSFET的栅-源电压；

图6(a)-图6(c)分别为本发明实施例提供的驱动电路的工作原理；

图7为本发明实施例提供的SiC MOSFET的驱动电路的另一个具体示例的组成图；

图8～图12分别为本发明实施例提供的实验波形。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本发明实施例提供一种SiC MOSFET的驱动电路，应用于对功率管进行串扰抑制的场合，在实际应用中，同一桥臂的上、下两个SiC MOSFET交替导通，上、下两个SiC MOSFET的电压如图1所示，图2中Vgs_Q1为上桥臂SiC MOSFET的栅-源电压，Vgs_Q2为下桥臂SiCMOSFET的栅-源电压，V1为SiC MOSFET导通时的栅-源电压，V2为SiC MOSFET数据手册推荐使用的最大关断栅-源电压，但是当同一桥臂上的任一SiC MOSFET关断过程中，由于另一SiC MOSFET的导通或关断会给处于关断状态的SiC MOSFET带来正向串扰及负向串扰，串扰问题引起的正、负向驱动电压尖峰更容易造成SiC MOSFET误导通或栅源极击穿，进而增加开关损耗，严重时损坏SiC MOSFET，故本发明实施例设置如图2所示的驱动电路以进行串扰抑制。

如图2所示，本发明实施例的驱动电路与主电路连接，主电路包括至少一个桥臂，每个桥臂由上桥臂SiC MOSFET和下桥臂SiC MOSFET串联连接构成，驱动电路包括：控制模块1、上桥臂电路及下桥臂电路。

本发明实施例的控制模块1用于发出上桥臂SiC MOSFET及下桥臂SiC MOSFET的控制信号，以使上桥臂SiC MOSFET及下桥臂SiC MOSFET交替导通。

本发明实施例的上桥臂电路用于驱动上桥臂SiC MOSFET，下桥臂电路用于驱动下桥臂SiC MOSFET，如图2所示，上桥臂电路及下桥臂电路均包括：推挽电路2及串扰抑制电路3。

如图2所示，本发明实施例的推挽电路2的输入端与控制模块1连接，其输出端与串扰抑制电路3的输入端连接，用于根据控制信号生成正向驱动电压或负向驱动电压。

如图2所示，本发明实施例的串扰抑制电路3的输入端与推挽电路2输出端连接，其输出端与SiC MOSFET的栅极连接，用于基于正向驱动电压，将SiC MOSFET的栅-源电压从零电压上升至正向驱动电压，驱动SiC MOSFET导通；或基于负向驱动电压，在正向串扰发生之前，将SiC MOSFET的栅-源电压下降至负向驱动电压，驱动SiC MOSFET关断，并在正向串扰发生之后、负向串扰发生之前，将SiC MOSFET的栅-源电压从负向驱动电压钳位至零电压。

具体地，以上桥臂SiC MOSFET的动作过程为例进行说明，当需要上桥臂SiCMOSFET导通之前，下桥臂的推挽电路2输出负向驱动电压，驱动下桥臂SiC MOSFET的栅-源电压为其数据手册推荐使用的最大负向电压(负向驱动电压)，以使下桥臂SiC MOSFET在上桥臂SiC MOSFET导通之前关断，即在正向串扰发生之前，下桥臂SiC MOSFET先关断，并处于负向驱动电压，较大的负向驱动电压使正向串扰电压尖峰很难触发下桥臂SiC MOSFET再次导通；当需要上桥臂SiC MOSFET关断时，即在上述正向串扰发生之后，负向串扰发生之前，串扰抑制电路将下桥臂SiC MOSFET的栅-源电压由负向驱动电压嵌位至零电压，从而保证上桥臂SiC MOSFET关断给下桥臂SiC MOSFET带来负向串扰电压时，将负向串扰电压嵌位至0V，且0V的关断电压给负向串扰电压提供了足够的电压裕量，更有利于避免负向串扰电压峰值击穿该SiC MOSFET。

在一具体实施例中，如图3所示，推挽电路2均包括：第一供电电源V1、第二供电电源V2、第一开关管S1、第二开关管S2，图3中的Cdg为SiC MOSFET的栅-漏极寄生电容，Cgs为SiC MOSFET的栅-源极寄生电容。

如图3所示，本发明实施例的第一供电电源V1的正极依次通过第一开关管S1、第二开关管S2与第二供电电源V2的负极连接，第一供电电源V1的负极与第二供电电源V2的正极连接；第一开关管S1的控制端及第二开关管S2的控制端均与控制模块1连接。

在一具体实施例中，如图4所示，串扰抑制电路3包括：电容辅助电路31及开关电路32。

如图4所示，本发明实施例的电容辅助电路31的第一输入端与第一开关管S1及第二开关管S2的连接点连接，其第二输入端与第二供电电源V2的正极连接，其第一输出端分别与开关电路32的第一端及SiC MOSFET的栅极连接，其第二输出端与开关电路32的第二端连接，其第三输出端分别与开关电路32的第三端及SiC MOSFET的源极连接。

具体地，如图3所示，电容辅助电路31包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一二极管D1及电容C，其中，第一电阻R1与第一二极管D1并联连接后的第一端与第一开关管S1及第二开关管S2的连接点连接，并通过第二电阻R2与SiC MOSFET的栅极连接，第一电阻R1与第一二极管D1并联连接后的第二端通过第三电阻R3与开关电路32的第二端连接，并通过第三电阻R3与第四电阻R4和电容C并联连接后的第一端连接，第四电阻R4和电容C并联连接后的第二端分别与第二供电电源V2的正极、SiC MOSFET的源极连接。

具体地，如图3所示，开关电路32包括：第二二极管D2及第三开关管S3，其中，第二二极管D2的阴极与SiC MOSFET的栅极连接，其阳极与第三开关管S3的第一端连接；第三开关管S3的控制端与第四电阻R4和电容C并联连接后的第一端连接，其第二端与SiC MOSFET的源极、第四电阻R4和电容C并联连接后的第二端、第二供电电源V2的正极连接。

在如图3所示的驱动电路中，本发明实施例的第二开关管S2均为N沟道MOSFET，第一开关管S1及第三开关管S3为P沟道MOSFET，其中，第三开关管S3用于在SiC MOSFET处于关断状态期间获得零电平的栅源电压，即第三开关管S3导通时，SiC MOSFET栅-源电压可以钳位到0V，第二二极管D2与第三开关管S3串联连接，从而阻止驱动SiC MOSFET正向开通电源的栅源电压，并防止SiC MOSFET的内部寄生二极管反向导通。

利用本发明实施例提供的驱动电路驱动SiC MOSFET的导通与关断，则SiC MOSFET的栅-源电压如图5所示，根据图5所示的SiC MOSFET的栅-源电压，驱动电路的工作原理可以分为以下四个阶段：

(1)阶段1[t0-t1]：控制信号为导通信号，即SiC MOSFET需要导通时，如图6(a)所示，第一开关管S1导通，第二开关管S2关断，第一供电电源V1生成正向驱动电压，第二供电电源V2不工作，第一供电电源V1依次通过第一二极管D1、第三电阻R3向电容C充电，第三电阻R3与第四电阻R4的分压保护第三开关管S3的栅极免受过压影响，第三开关管S3关断，即电容辅助电路31控制开关电路32关断，将SiC MOSFET的栅-源电压从零电压上升至正向驱动电压，驱动SiC MOSFET导通，SiC MOSFET处于导通状态。

(2)阶段2[t1-t2]：控制信号为关断信号，即SiC MOSFET需要关断时，如图6(b)所示，第一开关管S1关断，第二开关管S2导通，第一供电电源V1不工作，第二供电电源V2生成负向驱动电压，在正向串扰发生之前，电容C保持放电状态，电容辅助电路31控制开关电路32在电容放电至其导通阈值电压之前一直保持关断状态，将SiC MOSFET的栅-源电压从正向驱动电压下降至负向驱动电压，驱动SiC MOSFET关断，具体地，该负向驱动电压同时对SiC MOSFET的栅-源寄生电容、以及第一电阻R1、第三电阻R3、第四电阻R4及电容C组成的电容辅助电路31放电。由于电容辅助电路31产生的延迟，SiC MOSFET的栅-源电压在同一桥臂上另一个SiC MOSFET导通前(正向串扰发生之前)已经放电至负向驱动电压，从而避免正向串扰电压尖峰使SiC MOSFET误导通，且SiC MOSFET的栅-源电压在电容C两端的电压达到第三开关管S3导通电压阈值之前已经放电至负向驱动电压，从而负向驱动电压有助于SiCMOSFET的栅-源电压快速关断。

(3)阶段3[t2-t3]：在正向串扰发生之后、负向串扰发生之前，如图6(c)所示，电容C保持放电状态直至第三开关管栅-源电压到达其开通阈值电压，开关电路32导通，电容辅助电路31控制开关电路32导通，将SiC MOSFET的栅-源电压从负向驱动电压钳位至零电压。具体地，在t2时间点之后，第三开关管S3的栅极电压达到其导通电压阈值，第三开关管S3导通，开关电路32将SiC MOSFET的栅-源电压钳位到0V，从而保证由于同一桥臂上的另一个SiC MOSFET关断给该SiC MOSFET带来负向串扰电压时，开关电路32直接将从该SiC MOSFET的栅极连接到源极，从而将负向串扰电压嵌位至0V，且0V的关断电压给负向串扰电压提供了足够的电压裕量，更有利于避免负向串扰电压峰值击穿该SiC MOSFET。

(4)阶段4[t3-t4]：控制信号为导通信号，即SiC MOSFET需要导通时，如图6(a)所示，第一开关管S1导通，第二开关管S2关断，第一供电电源V1生成正向驱动电压，第二供电电源V2不工作，第一供电电源V1依次通过第一二极管D1、第三电阻R3向电容C充电，第三电阻R3与第四电阻R4的分压保护第三开关管S3的栅极免受过压影响被击穿，且由于第二二极管D2的单向导电性，开关电路32被第二二极管D2阻断，直至SiC MOSFET的栅-源寄生电容的电压从零电压上升至正向驱动电压，驱动SiC MOSFET导通。

本发明实施例在驱动SiC MOSFET导通时，由于SiC MOSFET的栅-源电压是从零电压上升至正向驱动电压，而不是从负向驱动电压上升至正向驱动电压，从而缩短了SiCMOSFET导通时间。

在阶段4中，尽管第二二极管D2阻止了SiC MOSFET的栅极和源极之间的连接，但是第三开关管S3仍需要尽快关闭，以便为下一次开启做准备。由于电容辅助电路31的延时，当SiC MOSFET导通时间短时，第三开关管S3可能无法完全关闭，则当第三开关管S3关断信号到来时，第三开关管S3仍处于导通状态，而不是在预期的RC时间延迟后导通，从而导致第三开关管S3栅极电压在正向串扰电压发生之前达到零电压，由于正向串扰电压发生在0V的栅极电压上发生，而不是足够的负电平，增大同一桥臂上的两个SiC MOSFET直通风险。因此，第三开关管S3的关断时间需要小的RC时间常数，以使其在SiC MOSFET正向驱动电压来临时，立即获得正的门极电压进而可靠关断。为达到此效果，电路中增加了第一二极管D1，使第一电阻R1和第一二极管D1并联，以使第三开关管S3的开通时间和关断时间能单独设置，并且关断时间会小于开通时间。此外，本发明实施例为了使第三开关管S3在正向串扰发生之后、负向串扰发生之前导通，需要合理设置电容辅助电路31的延时时间以及第三开关管S3的开通时间，其中，通过合理设置第一电阻阻值、第三电阻阻值、第四电阻阻值及电容容值，控制电容C放电至第三开关管S3的导通电压阈值的时间、第三开关管S3的开通时间，第三开关管S3的开通时间常数如式(1)所示，第三开关管S3的关断时间常数如式(2)所示。

式中，τ1为第三开关管的开通时间常数，R₁、R₃、R₄分别为第一电阻阻值、第三电阻阻值、第四电阻阻值，C为电容阻值。

式中，τ2为第三开关管的关断时间常数，R₃、R₄分别为第三电阻阻值、第四电阻阻值，C为电容容值。

为了进一步验证本发明实施例的正确性及可行性，如图7所示搭建本发明实施例提供的驱动电路的实验平台、以及传统驱动电路的实验平台，对两个实验平台分别进行双脉冲测试，测试波形如图8-图12所示，图8-图12中，VGS(H)为上桥臂SiC MOSFET的栅-源电压，VGS(L)为下桥臂SiC MOSFET的栅-源电压，VDS(H)为上桥臂SiC MOSFET的栅-漏电压，Iload为负载电流。

图8为加入串扰抑制电路后300V/13A双脉冲整体测试波形，图9为未加入串扰抑制电路及上桥臂SiC MOSFET关断时，下桥臂SiC MOSFET负向串扰电压波形，图10为加入串扰抑制电路及上桥臂SiC MOSFET关断时，下桥臂SiC MOSFET负向串扰电压波形，对比图9及图10的VGD(L)波形，可知，加入串扰抑制电路后，负向串扰电压由1.2497V降低为332mV，因此，本发明实施例的驱动电路能有效抑制负向串扰电压，减小负向串扰电压尖峰，从而防止SiCMOSFET栅极击穿。

图11为未加入串扰抑制电路及上桥臂SiC MOSFET导通时，下桥臂SiC MOSFET正向串扰电压波形，图12为加入串扰抑制电路及上桥臂SiC MOSFET导通时，下桥臂SiC MOSFET正向串扰电压波形，对比图11及图12的VGD(L)波形，可知，加入串扰抑制电路后，正向串扰电压由2.05V降低为1.75V，因此，本发明实施例的驱动电路能有效抑制正向串扰电压，减小正向串扰电压尖峰，从而防止SiC MOSFET误导通。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种SiC MOSFET的驱动电路，其特征在于，驱动电路与主电路连接，所述主电路包括至少一个桥臂，每个桥臂由上桥臂SiC MOSFET和下桥臂SiC MOSFET串联连接构成，所述驱动电路包括：控制模块、上桥臂电路及下桥臂电路，其中，

控制模块，用于生成控制信号，以驱动所述上桥臂SiC MOSFET及下桥臂SiC MOSFET交替导通；

所述上桥臂电路用于驱动上桥臂SiC MOSFET，所述下桥臂电路用于驱动下桥臂SiCMOSFET，上桥臂电路及下桥臂电路均包括：推挽电路、串扰抑制电路，其中，

推挽电路，其输入端与所述控制模块连接，其输出端与所述串扰抑制电路的输入端连接，用于根据所述控制信号生成正向驱动电压或负向驱动电压；

串扰抑制电路，其输入端与所述推挽电路输出端连接，其输出端与SiC MOSFET的栅极连接，用于基于所述正向驱动电压，将SiC MOSFET的栅-源电压从零电压上升至正向驱动电压，驱动SiC MOSFET导通；或基于所述负向驱动电压，在正向串扰发生之前，将SiC MOSFET的栅-源电压下降至负向驱动电压，驱动SiC MOSFET关断，并在正向串扰发生之后、负向串扰发生之前，将SiC MOSFET的栅-源电压从所述负向驱动电压钳位至零电压；

所述推挽电路包括：第一供电电源、第二供电电源、第一开关管、第二开关管，其中，所述第一供电电源的正极依次通过第一开关管、第二开关管与所述第二供电电源的负极连接，所述第一供电电源的负极与所述第二供电电源的正极连接；所述第一开关管的控制端及第二开关管的控制端均与所述控制模块连接；当所述控制信号为导通信号时，所述第一开关管导通，所述第二开关管关断，所述第一供电电源生成正向驱动电压，所述第二供电电源不工作；当所述控制信号为关断信号时，所述第一开关管关断，所述第二开关管导通，所述第一供电电源不工作，所述第二供电电源生成负向驱动电压；

所述串扰抑制电路包括：电容辅助电路及开关电路，其中，所述电容辅助电路的第一输入端与所述第一开关管及第二开关管的连接点连接，其第二输入端与所述第二供电电源的正极连接，其第一输出端分别与所述开关电路的第一端及SiC MOSFET的栅极连接，其第二输出端与所述开关电路的第二端连接，其第三输出端分别与所述开关电路的第三端及SiCMOSFET的源极连接；当所述推挽电路生成正向驱动电压时，所述电容辅助电路控制所述开关电路关断，将SiC MOSFET的栅-源电压从零电压上升至正向驱动电压，驱动SiC MOSFET导通；当所述推挽电路生成负向驱动电压时，在正向串扰发生之前，所述电容辅助电路控制所述开关电路延迟导通保持关断状态，将SiC MOSFET的栅-源电压下降至负向驱动电压，驱动SiC MOSFET关断；当所述推挽电路生成负向驱动电压时，在正向串扰发生之后、负向串扰发生之前，所述电容辅助电路控制所述开关电路导通，将SiC MOSFET的栅-源电压从负向驱动电压钳位至零电压；

电容辅助电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管及电容，其中，所述第一电阻与所述第一二极管并联连接后的第一端与所述第一开关管及第二开关管的连接点连接，并通过第二电阻与SiC MOSFET的栅极连接，所述第一电阻与所述第一二极管并联连接后的第二端通过第三电阻与所述开关电路的第二端连接，并通过第三电阻与第四电阻和电容并联连接后的第一端连接，第四电阻和电容并联连接后的第二端分别与第二供电电源的正极、SiC MOSFET的源极连接。

2.根据权利要求1所述的SiC MOSFET的驱动电路，其特征在于，所述开关电路包括：第二二极管及第三开关管，其中，

第二二极管的阴极与SiC MOSFET的栅极连接，其阳极与所述第三开关管的第一端连接；

所述第三开关管的控制端与所述第四电阻和电容并联连接后的第一端连接，其第二端与SiC MOSFET的源极、第四电阻和电容并联连接后的第二端、第二供电电源的正极连接。

3.根据权利要求2所述的SiC MOSFET的驱动电路，其特征在于，

当所述推挽电路生成正向驱动电压时，所述第一供电电源依次通过第一二极管、第三电阻向电容充电，第三开关管关断，SiC MOSFET的栅-源电压从零电压上升至正向驱动电压，驱动SiC MOSFET导通；

当所述推挽电路生成负向驱动电压时，在正向串扰发生之前，电容保持放电状态，第三开关管在电容放电至其导通阈值电压之前一直保持关断状态，SiC MOSFET栅-源电压下降至负向驱动电压，驱动SiC MOSFET关断；

当所述推挽电路生成负向驱动电压时，在正向串扰发生之后、负向串扰发生之前，电容保持放电状态直至第三开关管栅-源电压到达其开通阈值电压，所述开关电路导通，SiCMOSFET的栅-源电压从负向驱动电压钳位至零电压。

4.根据权利要求2所述的SiC MOSFET的驱动电路，其特征在于，所述第二开关管均为N沟道MOSFET，所述第一开关管及第三开关管为P沟道MOSFET。

5.根据权利要求2所述的SiC MOSFET的驱动电路，其特征在于，

所述第一二极管与所述第三开关管反向串联连接，使得第三开关管的开通时间与关断时间均单独设置，其中，关断时间小于开启时间；

第三开关管的开通时间常数及关断时间常数由第一电阻阻值、第三电阻阻值、第四电阻阻值及电容容值确定。

6.根据权利要求5所述的SiC MOSFET的驱动电路，其特征在于，所述第三开关管的开通时间常数为：

式中，τ1为第三开关管的开通时间常数，R₁、R₃、R₄分别为第一电阻阻值、第三电阻阻值、第四电阻阻值，C为电容阻值。

7.根据权利要求5所述的SiC MOSFET的驱动电路，其特征在于，所述第三开关管的关断时间常数为：

式中，τ2为第三开关管的关断时间常数，R₃、R₄分别为第三电阻阻值、第四电阻阻值，C为电容容值。

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