CN113489288A - 一种低电磁干扰碳化硅功率半导体器件驱动电路方法 - Google Patents
一种低电磁干扰碳化硅功率半导体器件驱动电路方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113489288A CN113489288A CN202110814584.6A CN202110814584A CN113489288A CN 113489288 A CN113489288 A CN 113489288A CN 202110814584 A CN202110814584 A CN 202110814584A CN 113489288 A CN113489288 A CN 113489288A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon carbide
- semiconductor device
- power semiconductor
- carbide mosfet
- mosfet power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 67
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 67
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 13
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract description 3
- 208000032365 Electromagnetic interference Diseases 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
本发明提供了一种低电磁干扰碳化硅功率半导体器件驱动电路方法。本发明通过在碳化硅MOSFET功率半导体器件关断电压从零上升的过程中使用阻值较小的驱动电阻，在碳化硅MOSFET功率半导体器件的电流下降到90％左右的时间进行驱动电阻切换，利用较大的驱动电阻对碳化硅MOSFET功率半导体器件进行关断和阻尼控制。
Description
技术领域
本申请涉及碳化硅功率半导体器件技术领域，具体涉及一种低电磁干扰碳化硅功率半导体器件驱动电路方法。
背景技术
碳化硅MOSFET功率半导体器件由于高速开关带来严重的电磁干扰和噪声。图1碳化硅MOSFET功率半导体器件桥臂电路是基本的电路单元。碳化硅MOSFET功率半导体器件封装寄生电感将带来高的振荡和电压尖峰，如图2所示。现有的方法是通过增加门极驱动电阻来降低碳化硅MOSFET功率半导体器件的开通和关断速度，降低振荡和电压尖峰，减小电磁干扰和噪声。
通过增加门极驱动电阻来降低碳化硅MOSFET功率半导体器件的开通和关断速度，降低振荡和电压尖峰，减小电磁干扰和噪声的方法导致更长的开关时间和更高的开关损耗，降低了效率。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明一种低电磁干扰碳化硅功率半导体器件驱动电路方法，在抑制碳化硅MOSFET功率半导体器件由于高速开关带来严重的电磁干扰和噪声以及电压振荡和尖峰的同时，仍然实现碳化硅MOSFET功率半导体器件高速开关，降低开关损耗，提高碳化硅电力电子系统的效率。
本发明所采用的技术方案如下：
一种低电磁干扰碳化硅功率半导体器件驱动电路方法，该方法包括如下步骤：
步骤1、在碳化硅MOSFET功率半导体器件关断电压从零上升到最大并且电流从最大下降到90％之前的过程中，碳化硅MOSFET功率半导体器件使用阻值较小的驱动电阻进行控制；
步骤2、当碳化硅MOSFET功率半导体器件关断电压上升到最大并且电流下降到90％时，碳化硅MOSFET功率半导体器件门级驱动电阻进行切换，使用阻值较大的驱动电阻进行控制；
步骤3、在碳化硅MOSFET功率半导体器件关断电压振荡结束，电流下降到10％时，碳化硅MOSFET功率半导体器件门级驱动电阻进行切换，使用阻值较小的驱动电阻进行控制。
进一步的，所述步骤1是碳化硅MOSFET功率半导体器件关断产生关断损耗的过程，通过使用阻值较小的驱动电阻保证低的开关损耗。
进一步的，所述步骤1在实现低电磁干扰的同时，降低了关断损耗和器件温升。
进一步的，在所述步骤2中，通过动态调节碳化硅MOSFET功率半导体器件门级驱动电阻，抑制碳化硅MOSFET功率半导体器件振荡降低电磁干扰的同时实现器件低开关损耗。
进一步的，在所述步骤3中，在碳化硅MOSFET功率半导体器件开关振荡过程结束后，门级驱动电阻进行切换到阻值较小的驱动电阻进行控制，实现开通过程低开关损耗。
通过本申请实施例，可以获得如下技术效果：
与现有技术相比，本发明通过在碳化硅MOSFET功率半导体器件关断电压从零上升的过程中使用阻值较小的驱动电阻，在碳化硅MOSFET功率半导体器件的电流下降到90％左右的时间进行驱动电阻切换，利用较大的驱动电阻对碳化硅MOSFET功率半导体器件进行关断和阻尼控制。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中碳化硅MOSFET功率半导体器件桥臂电路的电路原理示意图；
图2为碳化硅MOSFET功率半导体器件关断波形示意图；
图3为本发明的驱动电路方法的流程示意图；
图4为采用本发明的驱动电路方法后的关断波形示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图3为本发明的驱动电路方法的流程示意图。该图中给出了碳化硅MOSFET功率半导体器件低电磁干扰关断方法，在碳化硅MOSFET功率半导体器件关断电压从零上升的过程中使用阻值较小的驱动电阻，在碳化硅MOSFET功率半导体器件的电流下降到90％左右的时间进行驱动电阻切换，利用较大的驱动电阻对碳化硅MOSFET功率半导体器件进行关断和阻尼控制。
所述低电磁干扰碳化硅功率半导体器件驱动电路方法，包括如下步骤：
步骤1、在碳化硅MOSFET功率半导体器件关断电压从零上升到最大并且电流从最大下降到90％之前的过程中(即图3中的t1时刻)，碳化硅MOSFET功率半导体器件使用阻值较小的驱动电阻进行控制；
上述步骤是碳化硅MOSFET功率半导体器件关断产生关断损耗的过程，通过使用阻值较小的驱动电阻保证低的开关损耗。而现有技术为了实现低电磁干扰，使用阻值较大的驱动电阻，产生较大的关断损耗，增加碳化硅MOSFET功率半导体器件的温升。在实现低电磁干扰的同时，降低了关断损耗和器件温升。
步骤2、当碳化硅MOSFET功率半导体器件关断电压上升到最大并且电流下降到90％时(即图3中的t2时刻)，碳化硅MOSFET功率半导体器件门级驱动电阻进行切换，使用阻值较大的驱动电阻进行控制；
在上述步骤中，通过动态调节碳化硅MOSFET功率半导体器件门级驱动电阻，抑制碳化硅MOSFET功率半导体器件振荡降低电磁干扰的同时实现器件低开关损耗。
步骤3、在碳化硅MOSFET功率半导体器件关断电压振荡结束，电流下降到10％时(即图3中的t3时刻)，碳化硅MOSFET功率半导体器件门级驱动电阻进行切换，使用阻值较小的驱动电阻进行控制。
在上述步骤中，在碳化硅MOSFET功率半导体器件开关振荡过程结束后，门级驱动电阻进行切换到阻值较小的驱动电阻进行控制，实现开通过程低开关损耗。
图4为采用本发明的驱动电路方法后的关断波形示意图。现有技术在碳化硅MOSFET关断过程或开通过程采用相同阻值的驱动电阻，如果驱动电阻阻值较大，可以降低电磁干扰，但是引起碳化硅MOSFET开关损耗增加；如果驱动电阻阻值较小，可以降低碳化硅MOSFET开关损耗，但是电磁干扰严重，没法同时满足降低碳化硅MOSFET开关损耗和降低电磁干扰的要求。本发明通过动态调节碳化硅MOSFET功率半导体器件的关断驱动电阻，来实现碳化硅MOSFET功率半导体器件高速关断，降低损耗，同时抑制碳化硅MOSFET功率半导体器件由于高速开关带来严重的电磁干扰和噪声以及电压振荡和尖峰。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (5)
1.一种低电磁干扰碳化硅功率半导体器件驱动电路方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1、在碳化硅MOSFET功率半导体器件关断电压从零上升到最大并且电流从最大下降到90％之前的过程中，碳化硅MOSFET功率半导体器件使用阻值较小的驱动电阻进行控制；
步骤2、当碳化硅MOSFET功率半导体器件关断电压上升到最大并且电流下降到90％时，碳化硅MOSFET功率半导体器件门级驱动电阻进行切换，使用阻值较大的驱动电阻进行控制；
步骤3、在碳化硅MOSFET功率半导体器件关断电压振荡结束，电流下降到10％时，碳化硅MOSFET功率半导体器件门级驱动电阻进行切换，使用阻值较小的驱动电阻进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1是碳化硅MOSFET功率半导体器件关断产生关断损耗的过程，通过使用阻值较小的驱动电阻保证低的开关损耗。
3.根据权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，所述步骤1在实现低电磁干扰的同时，降低了关断损耗和器件温升。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，通过动态调节碳化硅MOSFET功率半导体器件门级驱动电阻，抑制碳化硅MOSFET功率半导体器件振荡降低电磁干扰的同时实现器件低开关损耗。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中，在碳化硅MOSFET功率半导体器件开关振荡过程结束后，门级驱动电阻进行切换到阻值较小的驱动电阻进行控制，实现开通过程低开关损耗。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110814584.6A CN113489288A (zh) | 2021-07-19 | 2021-07-19 | 一种低电磁干扰碳化硅功率半导体器件驱动电路方法 |
| PCT/CN2021/113605 WO2023000426A1 (zh) | 2021-07-19 | 2021-08-19 | 一种低电磁干扰碳化硅功率半导体器件驱动电路方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110814584.6A CN113489288A (zh) | 2021-07-19 | 2021-07-19 | 一种低电磁干扰碳化硅功率半导体器件驱动电路方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113489288A true CN113489288A (zh) | 2021-10-08 |
Family
ID=77942240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110814584.6A Pending CN113489288A (zh) | 2021-07-19 | 2021-07-19 | 一种低电磁干扰碳化硅功率半导体器件驱动电路方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113489288A (zh) |
| WO (1) | WO2023000426A1 (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101542903A (zh) * | 2007-01-18 | 2009-09-23 | 丰田自动车株式会社 | 功率半导体元件的驱动电路 |
| US20130229215A1 (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-05 | Laurence P. Sadwick | Variable Resistance for Driver Circuit Dithering |
| CN109412394A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-03-01 | 湖南大学 | 抑制igbt和mosfet电磁干扰的开环有源电压驱动电路及方法 |
| CN111245412A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-05 | 珠海格力电器股份有限公司 | 开关器件控制电路及其控制方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9071245B2 (en) * | 2013-04-24 | 2015-06-30 | Hamilton Sundstrand Corporation | Solid state power controller gate control |
| CN103944549A (zh) * | 2014-04-03 | 2014-07-23 | 南京航空航天大学 | 一种高可靠性mosfet驱动电路 |
| CN108270424B (zh) * | 2018-03-02 | 2024-05-07 | 清华大学 | 优化碳化硅mosfet开通波形的开环驱动电路 |
| CN109861679B (zh) * | 2019-01-03 | 2020-11-27 | 北京交通大学 | 注入电流型SiC MOSFET有源驱动电路 |
-
2021
- 2021-07-19 CN CN202110814584.6A patent/CN113489288A/zh active Pending
- 2021-08-19 WO PCT/CN2021/113605 patent/WO2023000426A1/zh active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101542903A (zh) * | 2007-01-18 | 2009-09-23 | 丰田自动车株式会社 | 功率半导体元件的驱动电路 |
| US20130229215A1 (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-05 | Laurence P. Sadwick | Variable Resistance for Driver Circuit Dithering |
| CN109412394A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-03-01 | 湖南大学 | 抑制igbt和mosfet电磁干扰的开环有源电压驱动电路及方法 |
| CN111245412A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-05 | 珠海格力电器股份有限公司 | 开关器件控制电路及其控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023000426A1 (zh) | 2023-01-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2089968B1 (en) | Control method and circuit for power semiconductor devices | |
| EP2801153B1 (en) | Apparatus and method for control of semiconductor switching devices | |
| US9083333B2 (en) | Switching circuit | |
| CN112821730A (zh) | 一种新型驱动拓扑及其驱动方法与串扰抑制方法 | |
| Liu et al. | Design of drive parameters considering crosstalk suppression for SiC MOSFET applications | |
| US6111453A (en) | Power switching device | |
| CN113489288A (zh) | 一种低电磁干扰碳化硅功率半导体器件驱动电路方法 | |
| Jones et al. | Active gate drive to increase the power capacity of hard-switched IGBTs | |
| US20230163759A1 (en) | Gate Drive Apparatus and Method Thereof | |
| CN109217645B (zh) | 一种非绝缘栅型GaN HEMT驱动电路及控制方法 | |
| EP0898811B1 (en) | Insulated gate bipolar transistor control | |
| Lin et al. | SiC-based inverter fed high-speed permanent magnet synchronous motor drive | |
| CN214315220U (zh) | 功率管的门极驱动电路及电机控制器 | |
| CN216699815U (zh) | 一种新型驱动拓扑 | |
| US11621626B2 (en) | Driving apparatus, semiconductor apparatus, and driving method | |
| CN112784513B (zh) | 一种igct-mmc换流阀子模块箝位电路损耗计算方法和装置 | |
| CN112234810B (zh) | 一种应用于半桥电路的新型SiC MOSFET振荡抑制电路 | |
| Li et al. | An active gate driver for suppressing the current oscillation of SiC MOSFET | |
| JP2982364B2 (ja) | 誘導加熱用インバータ | |
| CN112737554A (zh) | 功率管的门极驱动电路及电机控制器 | |
| JP2017121165A (ja) | 電力変換装置及び電力変換方法 | |
| CN112994417A (zh) | 抑制电流变化速率装置及变流器系统 | |
| JP2000139071A (ja) | 電力変換装置のゲート駆動回路 | |
| WO2012013982A2 (en) | Quasi-resonant braking load | |
| Sivkov et al. | Investigation of SiC 1200 V, 50 A inverter with improved design |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211008 |