CN114944747A - 一种新型碳化硅mosfet驱动电路 - Google Patents
一种新型碳化硅mosfet驱动电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114944747A CN114944747A CN202210641608.7A CN202210641608A CN114944747A CN 114944747 A CN114944747 A CN 114944747A CN 202210641608 A CN202210641608 A CN 202210641608A CN 114944747 A CN114944747 A CN 114944747A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- driving
- dead zone
- hardware
- silicon carbide
- 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
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 7
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 230000036039 immunity Effects 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 230000005669 field effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered 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
-
- 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
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0038—Circuits or arrangements for suppressing, e.g. by masking incorrect turn-on or turn-off signals, e.g. due to current spikes in current mode control
-
- 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
- H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
-
- 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
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- 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
- H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
-
- 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)
- Electronic Switches (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
本发明属于电力电子器件技术领域，具体公开了一种新型的碳化硅MOSFET驱动电路，其特点在于：所述的碳化硅MOSFET驱动电路包含驱动电路和硬件死区电路。驱动电路由带有磁隔离装置的驱动拓扑结构以及去饱和检测电路构成；硬件死区电路通过RC滤波电路与逻辑门电路产生硬件死区，在程序出现错误时，通过硬件也能实现死区信号，提高了可靠性。本发明的驱动电路具有结构简单、体积较小、驱动安全、防止桥臂串扰、集成度高以及提高功率密度等优点，提高了工作效率，降低了损耗，具有较好的抗干扰性和可靠性。
Description
技术领域：
本发明主要涉及电力电子器件技术领域，具体为一种新型的碳化硅MOSFET驱动电路。
背景技术：
随着电力电子技术的发展，功率MOSFET的应用得到了长足的发展。基于碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等宽带隙(WBG)半导体的新型高效率、超快速功率转换器已经开始在各种创新市场和应用领域攻城略地——这类应用包括太阳能光伏逆变器、能源存储、车辆电气化(如充电器和牵引电机逆变器)。为了充分利用新型功率转换技术，必须在转换器设计中实施完整的IC生态系统，从最近的芯片到功率开关和栅极驱动器。隔离式栅极驱动器的要求已经开始变化，不同于以前的硅IGBT驱动器。对于碳化硅MOSFET，需要高CMTI>100kV/us、宽栅极电压摆幅、快速上升/下降时间和超低传播延迟。
以碳化硅MOSFET为代表的第三代宽禁带半导体器件因其具有高开关频率、高开关速度、高热导率等优点，已成为高频、高温、高功率密度控制器的理想选择。凭借这些优势，可以为新型应用设计和实现创新型的功率电子拓扑结构。为了实现基碳化硅MOSFET设计的诸多优势，我们应该直面与其相关的各种技术挑战。我们可以把这些挑战分为三大类：开关的驱动，组合电源的正确选择，以及功率转换器环路的正确控制。在碳化硅MOSFET驱动方面，需要考虑新的问题，比如负偏置和驱动电压的精度。对这种误差应该尽量避免，因为其可能会影响到整个系统。由于碳化硅MOSFET器件导通电阻小、开关速度快，但是其栅极开启电压较低，在高压高频情况下更容易受到干扰而发生误导通情况，这些特点就导致碳化硅的应用受到了一定的限制，不能简单的将硅MOSFET的驱动电路套用在碳化硅MOSFET上，而是要为其设计相应的驱动电路，来保证碳化硅MOSFET的安全与稳定，并充分地发挥出碳化硅MOSFET的性能优势。
发明内容：
本发明的目的在于针对碳化硅MOSFET的性能特点，提供一种新型的驱动电路，该驱动电路拓扑结构具有结构简单、体积较小、安全驱动、防止桥臂串扰、集成度高以及提高功率密度等优点，提高了工作效率，降低了损耗，具有较好的抗干扰性和可靠性。
本发明所采用的技术方案是，一种新型的碳化硅MOSFET驱动电路，针对于桥式碳化硅MOSFET模块，包含两个主要模块，其特征在于：所述的第一模块为主驱动电路，采用带有不同于以往光耦隔离的磁隔离技术的驱动结构，所述的驱动拓扑功能更丰富，驱动效果更优化，更能满足碳化硅MOSFET的高性能要求；供电电源输出包括+15V和-5V直流电压，分别给驱动电路供电，使开关器件有序的开通与关断，避免了桥臂的误导通；所述的第二模块为硬件死区部分，所述的死区电路采用硬件逻辑芯片完成避免了传统完全依靠程序的死区设置，所述的硬件死区电路能够在程序出现错误时，通过硬件实现信号死区，形成了第二道保险，提高了可靠性。
所述驱动电路不仅可以满足驱动电路高速、低输出阻抗、低能耗等要求，而且具有优秀的传播延迟(低于50ns)、低通道匹配时间(低于5ns)、高共模瞬变抗扰度(CMTI超过100kV/us)，可以利用驱动电路栅极驱动器的低传播延迟和偏斜来缩短低高端切换之间的死区时间，从而将损耗降至较低并改善系统整体性能。
所述的驱动电路的安全特性包括集成米勒箝位和去饱和检测，米勒箝位以便栅极电压低于2V时实现器件的电源关断；去饱和检测电路集成在电路内部，提供高压短路开关工作保护，去饱和保护包含降低噪声干扰的功能。故障检测部分主要功能是实现过流故障检测，过流保护的好坏直接关系到碳化硅MOSFET器件本身以及整个电路系统的工作性能和运行安全。所述驱动电路还包含热关断、欠压锁定、复位保护等其他保护功能。
所述驱动电路的硬件死区电路通过两个RC滤波电路、一个或门芯片以及一个异或门逻辑芯片实现对信号的处理，当HPWM-Input和LPWM-Input的信号发生变化时，RC滤波电路所连接的芯片端口电平变化有延时，锁喉信号从经过芯片到输出便也会存在一个较小的延时，这两个延时的叠加效果起来便产生了驱动信号死区。
本发明的驱动电路拓扑的优点在于：所述驱动电路能够有效的驱动碳化硅MOSFET，并且传播延迟低、共模瞬变抗扰度高、有源米勒箝位避免了桥臂直通；提供了有效的负压，使器件可以有效关断，避免了桥臂误导通；同时硬件死区为电路提供了第二重保险，避免了程序出问题时上下桥臂直通的危险。本发明的驱动电路拓扑结构具有结构简单、体积较小、安全驱动、防止桥臂串扰、集成度高以及提高功率密度等优点，提高了工作效率，降低了损耗，具有较好的抗干扰性和可靠性。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明所述驱动电路的结构框图；
图2为碳化硅MOSFET驱动电路(包含去饱和检测电路)；
图3为硬件死区逻辑电路；
图4为具体实施例中的原始信号波形图；
图5为具体实施例中的输出信号波形图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种技术方案一种新型的碳化硅MOSFET驱动电路，针对于桥式碳化硅MOSFET模块，包含两个主要部分，其特征在于：所述驱动电路的第一部分为驱动电路，采用带有不同于以往光耦隔离的磁隔离技术的驱动拓扑结构，所述的驱动电路结构功能更丰富，驱动效果更优化，更能满足碳化硅MOSFET的高性能要求；供电电源输出包括+15V和-5V直流电压，分别给驱动电路供电，使开关器件有序的开通与关断，避免了桥臂的误导通；所述驱动电路的第二部分为硬件死区部分，所述的死区电路采用硬件逻辑芯片完成避免了传统完全依靠程序的死区设置，所述的硬件死区电路能够在程序出现错误时，通过硬件实现信号死区，形成了第二道保险，提高了可靠性。
请参阅图1，图1为本发明所述驱动电路的结构框图；
所述驱动电路结构框图的工作原理大致如下：PWM驱动信号由控制器发出，控制器发出两路互补的PWM驱动信号，通过由或逻辑与异或逻辑组成的硬件死区电路，将互补的两路驱动信号输出成带有死区信号的驱动信号，将所述带有死区信号的驱动电路输入到带有磁隔离结构的驱动电路，所述驱动电路通过去饱和检测和有源米勒钳位功能来对驱动电路的安全特性提供保障，所述驱动电路通过电源供电，电源供电提供+15V和-5V直流电压，分别给驱动电路供电，将驱动信号通过磁隔离的推挽输出来驱动碳化硅MOSFET。
请参阅图2，图2为所述新型的碳化硅MOSFET驱动电路。
优选的，所述的驱动芯片的型号为ADI公司生产的ADUM4135驱动芯片。
优选的，所述的驱动芯片采用专门用于碳化硅MOSFET的高速驱动芯片，ADIiCoupler隔离式栅极驱动器克服了基于光耦合器和高压栅极驱动器的局限性。所述芯片不仅可以满足驱动电路高速、低输出阻抗、低能耗等要求，而且具有优秀的传播延迟(低于50ns)、低通道匹配时间(低于5ns)、高共模瞬变抗扰度(CMTI超过100kV/us)，可以利用ADuM4135栅极驱动器的低传播延迟和偏斜来缩短低高端切换之间的死区时间，从而将损耗降至较低并改善系统整体性能。突破性的CMTI性能和低传播延迟还支持新型功率开关技术，包括SiC和GaN，以便在瞬变更大的系统中使用更高的开关频率。iCoupler芯片级变压器还提供芯片高压侧与低压侧之间的控制信息隔离通信。安全特性包括集成米勒箝位和去饱和检测，米勒箝位以便栅极电压低于2V时实现器件的电源关断；去饱和检测电路集成在ADuM4135上，提供高压短路开关工作保护，去饱和保护包含降低噪声干扰的功能。故障检测部分主要功能是实现过流故障检测，过流保护的好坏直接关系到碳化硅MOSFET器件本身以及整个电路系统的工作性能和运行安全。所述芯片还包含热关断、欠压锁定、复位保护等其他保护功能。
所述的主驱动电路包含驱动芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1。
优选的，所述的驱动芯片U1的第五引脚连接电阻R1的第一端以及电容C1的第一端，所述电容C1的第二端接地，电阻R1的第二端连接经过硬件死区电路处理过的驱动信号PWM，所述驱动芯片U1的第二引脚、第三引脚和第四引脚接地，所述驱动芯片U1的第一引脚连接5V供电，所述驱动芯片U1的第六引脚连接使能信号，所述驱动芯片U1的第七引脚连接故障检测信号，所述的驱动芯片U1的第八引脚连接系统复位信号输入，所述的驱动芯片U1的第十六引脚连接碳化硅MOSFET的栅极侧，所述驱动芯片U1的第十五引脚连接栅极导通电阻R2的第一端，栅极导通电阻2的第二端连接碳化硅MOSFET的栅极侧以及栅源极下拉电阻R4的第一侧，所述驱动芯片U1的第十四引脚连接栅极关断电阻R3的第一端，栅极关断电阻R3的第二端连接碳化硅MOSFET的栅极侧以及栅源极下拉电阻R4的第一侧，所述驱动芯片U1的第十三引脚连接正向电源电压+15V，所述驱动芯片U1的第十二引脚连接碳化硅MOSFET的源极侧，所述驱动芯片U1的第十一引脚和第十引脚连接负向电源电压-5V，所述驱动芯片U1的第九引脚连接去饱和检测电路，所述下拉电阻R4的第一端连接碳化硅MOSFET的栅极侧，第二端连接碳化硅MOSFET的源极侧。
所述的去饱和检测电路包含电阻R5、电阻R6、电容C2、稳压二极管D1、肖特基二极管D2、稳压二极管D3、二极管D4。
所述驱动芯片U1的第九引脚连接检测电阻R5的第一端、电容C2的第一端、稳压管D1的阴极、肖特基二极管D2的阴极以及电阻R6的第一端，检测电阻R5的第二端连接所述驱动芯片U1的第十三引脚，电容C2的第二端、稳压管D1的阳极以及肖特基二极管D2的阳极接地，电阻R6的第二端连接稳压管D3的阴极，稳压管D3的阳极连接二极管D4的阳极，二极管D4的阴极连接碳化硅MOSFET的漏极侧。
在本实施例中，电路的工作原理如下：经过硬件死区电路处理过的PWM脉冲信号通过电阻R1进入驱动芯片U1的低侧，经过磁隔离的电路拓扑结构通过高侧的输出来控制碳化硅MOSFET开关，供电电源输出包括+15V和-5V直流电压，+15V和-5V直流电压分别控制碳化硅MOSFET的开通与关断。
在本实施例中，电路的工作原理如下：请参考图2，碳化硅MOSFET的导通与关断过程如下，经过硬件死区电路处理过的PWM信号经过R1与C1组成的滤波电路输入驱动芯片U1的输入端口，当PWM输入高电平信号时，经过磁隔离结构驱动芯片内部的推挽输出，连接到电源电压的+15V电源信号通过芯片的十三引脚与十二引脚连接，将电源提供的15V正向电压通过栅极导通电阻R2供给碳化硅MOSFET的栅极，由此碳化硅MOSFET的栅源极间被加入15V的正向电压，使得MOSFET开始进行电容充电，开始直至完全导通；当PWM输入低电平信号时，经过磁隔离结构驱动芯片内部的推挽输出，连接到电源电压的-5V电源信号通过芯片的十一引脚与十二引脚连接，将电源电压提供的5V负向电压通过栅极关断电阻R2供给碳化硅MOSFET的栅源极，由此碳化硅MOSFET的栅源极间被加入5V的负向电压，使得MOSFET开始进行电容放电，开始直至完全关断。通过硬件死区电路处理过的PWM驱动信号能够保证碳化硅MOSFET在开通与关断时有序的进行，避免了误导通的情况，负压的引入也避免上管导通时对下管造成的误触发。
在本实施例中，还包含去饱和检测电路，所述的去饱和检测检测电路用来监测每个开关器件的通态下的漏源极电压Vds，一旦检测到电压高于设定水平，便会触发故障条件，对驱动电路进行保护。当驱动器开始工作，并碳化硅MOSFET处于导通状态时，通过DESAT引脚来检测漏源极间导通电压，如果desat引脚超过9V的去饱和阈值电压，则驱动电路便进入故障状态并关闭碳化硅MOSFET。此时*fault引脚变为低电平。通过稳压管D1、二极管D4将过饱和阈值控制在9V，稳压管D2将电压稳压在10V，避免过压产生大电流。电阻R4的作用就是抑制此时的电流。去饱和检测与向*fault引脚报告去饱和故障的之间的时间小于2us。通过*reset可清除该故障。
在本实例中，还包含有源米勒箝位，所述驱动电路拓扑结构集成了米勒箝位功能，在碳化硅MOSFET关断期间，它可以降低米勒电容引起的栅极电压尖峰。当输入栅极信号要求关闭碳化硅MOSFET时(驱动到低电平)，米勒箝位MOSFET最初是关闭的。当gate-sense引脚电压越过内部2V基准电压时，在MOSFET关闭时间的剩余部分，内部米勒箝位闩锁开启，从而为栅极电流创建第二条低阻抗电流路径。米勒箝位开关继续开启，直至输入驱动信号从低电平变为高电平。
在本实例中，还包含有热关断保护，如果所述驱动电路内部温度超过155℃，驱动电路便会进入热关断状态，禁止其工作。
在本实例中，还包含有欠压锁定保护，当电源电压低于指定的ULVO阈值时，即发生ULVO故障。无论原边还是副边发生UVLO事件，READY引脚都会变为低电平，栅极驱动禁用。UVLO条件消除后，器件恢复工作，READY引脚变为高电平。
请参阅图3，图3为本发明的硬件死区保护电路。
所述的硬件死区电路包含或门逻辑芯片U2、异或门逻辑芯片U3、电阻R7、电阻RT8、电阻R9、电阻R10、电容C3、电容C4。
所述异或门逻辑芯片包含第一异或门与第二异或门。所述或门的第一输入端连接初始上桥臂驱动输入信号、上拉电阻R7的第一端以及电阻R9的第一端，电阻R7的第二端连接电源5V供电，所述第一异或门的输入端连接电阻R9的第二端以及电容C3的第一端，电容C3的第二端接地，所述第一异或门的第二输入端连接所述或门的输出端，所述或门的第二输入端连接初始下桥臂驱动输入信号、上拉电阻R8的第一端以及电阻R10的第一端，电阻R8的第二端连接电源5V供电，所述第二异或门的第一输入端连接所述或门的输出端，所述第二异或门的第二输入端连接电阻R10的第二端以及电容C4的第一端，电容C4的第二端接地，所述第一异或门的输出端作为上桥臂驱动信号的输出端，所述第二异或门的输出端作为下桥臂的驱动信号的输出端。
所述的硬件死区电路方案通过两个RC滤波电路、一个或门芯片以及一个异或门逻辑芯片实现对信号的处理，当HPWM-Input和LPWM-Input的信号发生变化时，RC滤波电路所连接的芯片端口电平变化有延时，锁喉信号从经过芯片到输出便也会存在一个较小的延时，这两个延时的叠加效果起来便产生了驱动信号死区，其中RC滤波电路的延时还可以通过改变电阻与电容的值来控制，因此此方案的信号死区时间是可以调整的。同时这样带有死区信号的两路互补的驱动信号分别控制上下管，有效的防止了上下管直通的现象发生，提高了电路的可靠性与安全性。
图4为具体实施例中原始信号波形图，此时的驱动信号的死区时间为3us。
图5为具体实施例中输出信号波形图，此时驱动信号的死区时间为3.6us，可以看出本实施例产生了一定的驱动死区信号，实现了所需功能。
所述新型碳化硅MOSFET驱动电路通过硬件死区电路的处理，磁隔离驱动拓扑结构的引入，去饱和检测电路以及有源米勒钳位电路的安全性保护，可以有效控制器件的高效运行，避免的桥臂串扰的影响，减小噪声，缩小了驱动板体积，提高了功率密度。
由技术常识可知，本发明可以通过其他的不脱离其精神实质或其必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的具体实施方案，就各个方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (7)
1.一种新型的碳化硅MOSFET驱动电路，针对于桥式碳化硅MOSFET模块，包含两个主要模块，其特征在于：所述的第一模块为驱动电路，采用带有不同于以往光耦隔离的磁隔离技术的驱动电路拓扑结构，所述的驱动电路功能更丰富，驱动效果更优化，更能满足碳化硅MOSFET的高性能要求；所述的第二模块为硬件死区部分，所述的死区电路采用硬件逻辑芯片完成避免了传统完全依靠程序的死区设置，所述的硬件死区电路能够在程序出现错误时，通过硬件实现信号死区，形成了第二道保险，提高了可靠性。
2.根据权利要求1所述的一种新型的碳化硅MOSFET驱动电路，其特征在于，所述的驱动电路拓扑结构采用带有不同于以往光耦隔离的磁隔离技术的驱动电路拓扑结构；不仅可以满足驱动电路高速、低输出阻抗、低能耗等要求，而且具有优秀的传播延迟(低于50ns)、低通道匹配时间(低于5ns)、高共模瞬变抗扰度(CMTI超过100kV/us)。
3.根据权利要求1所述的一种新型的碳化硅MOSFET驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包含去饱和检测电路，提供高压短路开关工作保护，去饱和保护包含降低噪声干扰的功能。
4.根据权利要求1所述的一种新型的碳化硅MOSFET驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包含有源米勒箝位，米勒箝位以便栅极电压低于2V时实现器件的电源关断。
5.根据权利要求1所述的一种新型的碳化硅MOSFET驱动电路，其特征在于，所述的死区电路采用硬件逻辑芯片完成避免了传统完全依靠程序的死区设置，所述的硬件死区电路能够在程序出现错误时，通过硬件实现信号死区，形成了第二道保险，提高了可靠性。
6.根据权利要求1所述的一种新型的碳化硅MOSFET驱动电路，优选的，所述的驱动电路选用磁隔离驱动芯片，其突破性的CMTI性能和低传播延迟还支持新型功率开关技术，以便在瞬变更大的系统中使用更高的开关频率。iCoupler芯片级变压器还提供芯片高压侧与低压侧之间的控制信息隔离通信。可以利用栅极驱动器的低传播延迟和偏斜来缩短低高端切换之间的死区时间，从而将损耗降至较低并改善系统整体性能。
7.根据权利要求1所述的一种新型的碳化硅MOSFET驱动电路，优选的，所述的或门逻辑芯片的型号为SN74LVC1G32DCKR，所述的异或门逻辑芯片的型号为NL27WZ86USG。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210641608.7A CN114944747A (zh) | 2022-06-08 | 2022-06-08 | 一种新型碳化硅mosfet驱动电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210641608.7A CN114944747A (zh) | 2022-06-08 | 2022-06-08 | 一种新型碳化硅mosfet驱动电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114944747A true CN114944747A (zh) | 2022-08-26 |
Family
ID=82909305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210641608.7A Pending CN114944747A (zh) | 2022-06-08 | 2022-06-08 | 一种新型碳化硅mosfet驱动电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114944747A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08168239A (ja) * | 1994-12-14 | 1996-06-25 | Nec Corp | ゼロボルトスイッチパルス幅変調型スイッチングレギュレータの制御回路 |
| CN202034894U (zh) * | 2011-05-10 | 2011-11-09 | 山东蓝天电能科技有限公司 | 具有冗余功能的igbt触发装置 |
| CN103715871A (zh) * | 2014-01-02 | 2014-04-09 | 上海理工大学 | 一种大功率mosfet驱动电路 |
| CN107171543A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-09-15 | 华域汽车电动系统有限公司 | 一种igbt驱动信号硬件互锁和死区设置电路 |
| CN108649858A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-10-12 | 北京机械设备研究所 | 一种基于igbt的高压大功率电动舵机驱动系统 |
| CN110113035A (zh) * | 2018-07-17 | 2019-08-09 | 北京工业大学 | 一种高频功率mosfet驱动电路 |
| CN111615789A (zh) * | 2017-10-06 | 2020-09-01 | 盛日集成电路简易股份有限公司 | 具有功率传输的电隔离低延迟开关驱动电路 |
| CN113991986A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-01-28 | 桂林赛盟检测技术有限公司 | 一种精确连续调频的高压方波脉冲电源 |
-
2022
- 2022-06-08 CN CN202210641608.7A patent/CN114944747A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08168239A (ja) * | 1994-12-14 | 1996-06-25 | Nec Corp | ゼロボルトスイッチパルス幅変調型スイッチングレギュレータの制御回路 |
| CN202034894U (zh) * | 2011-05-10 | 2011-11-09 | 山东蓝天电能科技有限公司 | 具有冗余功能的igbt触发装置 |
| CN103715871A (zh) * | 2014-01-02 | 2014-04-09 | 上海理工大学 | 一种大功率mosfet驱动电路 |
| CN107171543A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-09-15 | 华域汽车电动系统有限公司 | 一种igbt驱动信号硬件互锁和死区设置电路 |
| CN111615789A (zh) * | 2017-10-06 | 2020-09-01 | 盛日集成电路简易股份有限公司 | 具有功率传输的电隔离低延迟开关驱动电路 |
| CN108649858A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-10-12 | 北京机械设备研究所 | 一种基于igbt的高压大功率电动舵机驱动系统 |
| CN110113035A (zh) * | 2018-07-17 | 2019-08-09 | 北京工业大学 | 一种高频功率mosfet驱动电路 |
| CN113991986A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-01-28 | 桂林赛盟检测技术有限公司 | 一种精确连续调频的高压方波脉冲电源 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ANALOG DEVICES: "Single-/Dual-Supply, High Voltage IsolatedIGBT Gate Driver with Miller Clamp", pages 1 - 17, Retrieved from the Internet <URL:https://www.datasheet8.cn/pdf/1056379/ADuM4135-pdf-datasheet.html> * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108880206B (zh) | 一种抑制桥臂串扰的自举电源式SiC MOSFET驱动电路 | |
| CN103346763B (zh) | 一种绝缘栅双极晶体管驱动保护电路 | |
| CN102208800B (zh) | 带有过流保护功能的自适应igbt串联均压电路 | |
| CN108173419B (zh) | 一种适用于宽禁带功率器件的高效驱动电路 | |
| CN103178694B (zh) | 绝缘栅双极晶体管门极驱动推挽电路 | |
| CN105305372B (zh) | 一种高压直流断路器及其控制方法 | |
| CN105811942B (zh) | 一种带有过流保护功能的mosfet驱动电路及其应用方法 | |
| CN111900969B (zh) | 一种SiC-MOSFET的驱动电路 | |
| CN108092493B (zh) | 一种SiC MOSFET串联电路 | |
| CN111600461A (zh) | 一种改进型SiC MOSFET桥臂串扰抑制驱动电路及方法 | |
| CN114977753B (zh) | 有源钳位方法、电路及电力变换设备 | |
| CN109861505A (zh) | 适用于高速变频器的igbt驱动电路拓扑结构 | |
| Yan et al. | A monolithic GaN direct 48V/1V AHB switching power IC with auto-lock auto-break level shifting, self-bootstrapped hybrid gate driving, and on-die temperature sensing | |
| CN110061726B (zh) | 基于SiC JFET的串联型直流保护开关 | |
| CN110572011B (zh) | 带短路保护的igbt驱动电路软开关装置 | |
| CN110635670A (zh) | 一种风电变流器的igbt驱动电路 | |
| CN203180759U (zh) | 绝缘栅双极晶体管门极驱动推挽电路 | |
| CN113676029B (zh) | 一种基于igbt的有源钳位电路 | |
| CN208461687U (zh) | 一种互锁驱动电路 | |
| CN114944747A (zh) | 一种新型碳化硅mosfet驱动电路 | |
| CN216774737U (zh) | 一种半导体器件短路保护电路 | |
| CN203775066U (zh) | 一种t型三电平三相逆变器驱动系统 | |
| Liu et al. | Review of SiC MOSFET drive circuit | |
| CN114552968A (zh) | 一种适用于GaN驱动芯片的自适应自举充电电路 | |
| CN207926431U (zh) | 一种适用于宽禁带功率器件的高效驱动电路 |
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 |