CN205544896U - 一种高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电子器件领域，尤其涉及一种高效SiC MOSFET管‑IGBT管并联的电路复合器件,所述高效SiC MOSFET管‑IGBT管并联的电路复合器件包括SiC‑MOSFET管和IGBT管，所述SiC MOSFET管‑IGBT管和所述IGBT管并联;本实用新型提供的高效SiC MOSFET管‑IGBT管并联的电路复合器件巧妙利用了SiC‑MOSFET管与IGBT管两种不同器件的优点，避开了他们的缺点，可以明显降低器件损耗，提高变换器的效率，为节能节排做贡献。此外，本电路复合器件适用范围广泛，可以使用于现在IGBT或者SiC MOSFET器件成熟使用的场合，比如buck、boost、有源PFC、逆变器、DCDC变换器等电路。
Description
技术领域
本实用新型属于电子器件领域，尤其涉及一种高效SiC MOSFET管-IGBT并联的电路复合器件。
背景技术
随着半导体集成电路的发展，各种晶体管成为非常重要的电子元件，在这之中，IGBT管和SiC-MOSFET管由于其良好的性能受到了越来越多的关注。
IGBT管中文名称为绝缘栅双极型晶体管，是20世纪80年代中期出现的一种复合器件，它的输入控制部分为金属氧化物半导体场效应晶体管，输出级为双极结型晶体管，兼有场效应晶体管和电力晶体管的优点：高输入阻抗，电压控制，驱动功率小，开关速度快，工作频率可达 10~40kHz，饱和压降低，电压电流容量较大，安全工作区宽。但是由于其高输入阻抗效应，IGBT开关的损耗一般比较大。此外，IGBT具有高反向耐压和大电流特性，但是对驱动电路要求很严格，并且不适合工作在高频场合，一般IGBT的工作频率为20kHz以下。
SiC‐MOSFET管中文名称为碳化硅-金属氧化物半导体场效应晶体管，与IGBT 不同，SiC‐MOSFET不存在开启电压，所以从小电流到大电流的宽电流范围内都能够实现低导通损耗。SiC‐MOSFET管具有工作频率高且耐高温能力强，同时又具有通态电阻低和开关损耗小等特点，是高频高压场合功率密度提高和效率提高的应用趋势。但是，SiC‐MOSFET管相对于IGBT管导通内阻高，这就限制它的应用。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件，旨在设计一种开关速度快且开关损耗小的电子器件。
本实用新型是这样实现的，一种高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件，所述高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件包括SiC-MOSFET管和IGBT管，所述SiC-MOSFET管和所述IGBT管并联。将两者并联之后可以发挥IGBT和SiC的优点，而屏蔽两者的缺点。
本实用新型的进一步技术方案是：所述SiC-MOSFET管的漏极D与所述IGBT管的集电极C相连，所述漏极D与所述集电极C之间可以通过低感导线相连，也可以直接相连，或者通过集成电路板相连。
本实用新型的进一步技术方案是：所述SiC-MOSFET管的源极S与所述IGBT管的发射极E相连，所述源极S与所述发射极E之间可以通过低感导线相连，也可以直接相连，或者通过集成电路板相连。
本实用新型的进一步技术方案是：所述SiC-MOSFET管的栅极G1与所述IGBT的门极G2不相连，所述SiC-MOSFET管的栅极G1与所述IGBT的门极G2为所述高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件的共同驱动端。作为复合器件的驱动端，栅极G1和门极G2并不相连，而是分别与其他电子元件相连，这样才能实现所述高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件的错时驱动或同时驱动。
本实用新型的进一步技术方案是：所述高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件为同时驱动或者错时驱动。错时驱动是指所述SiC-MOSFET管优先于所述IGBT管开通，利用了所述SiC-MOSFET管低开关损耗的特点，当所述SiC-MOSFET管完全导通后再导通IGBT管，这样IGBT管的发射极E和集电极C之间电压为零，可以无损耗开通。所述IGBT管优先于所述SiC-MOSFET管关闭，这样IGBT管的发射极E和集电极C之间电压为零，可以无损耗关闭。
同时驱动是指所述SiC-MOSFET管与所述IGBT管同步开通和关闭。
本实用新型的进一步技术方案是：所述SiC-MOSFET管与所述IGBT管集成封装。使得所述高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件更适合工业化生产。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件巧妙利用了SiC-MOSFET管与IGBT管两种不同器件的优点，避开了他们的缺点，可以明显降低器件损耗，提高变换器的效率，为节能节排做贡献。此外，本电路复合器件适用范围广泛，可以使用于现在IGBT或者SiC MOSFET器件成熟使用的场合，比如buck、boost、有源PFC、逆变器、DCDC变换器等电路。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件示意图。
图2是本实用新型实施例提供的高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件错时驱动的示意图。
图3是本实用新型实施例提供的高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件同时驱动的示意图。
具体实施方式
图1示出了本实用新型提供的高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件示意图。从图1中可以看出，所述高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件包括SiC-MOSFET管和IGBT管，所述SiC-MOSFET管和所述IGBT管并联，所述SiC-MOSFET管的漏极D与所述IGBT管的集电极C相连，所述SiC-MOSFET管的源极S与所述IGBT管的发射极E相连，所述SiC-MOSFET管的栅极G1与所述IGBT的门极G2不相连，所述SiC-MOSFET管的栅极G1与所述IGBT的门极G2为所述高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件的共同驱动端。可以将所述SiC-MOSFET管与所述IGBT管集成封装。
图2是本实用新型实施例提供的高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件错时驱动的示意图。错时驱动是指所述SiC-MOSFET管优先于所述IGBT管开通，利用了所述SiC-MOSFET管低开关损耗的特点，当所述SiC-MOSFET管完全导通后再导通IGBT管，这样IGBT管的发射极E和集电极C之间电压为零，可以无损耗开通。所述IGBT管优先于所述SiC-MOSFET管关闭，这样IGBT管的发射极E和集电极C之间电压为零，可以无损耗关闭。
从图2中可见，T0时刻： 驱动SiC-MOSFET管开通，利用SiC-MOSFET管低开关损耗的特点。
t0~t1阶段：SiC-MOSFET管开通，为IGBT形成零电压开关条件
t1时刻：SiC-MOSFET管已经完全导通，IGBT 发射极E和集电极C之间已经形成零电压，此时驱动IGBT开通，形成事实上的零电压开通，作用类似于软开关，开通损耗极低。
t1~t2阶段：IGBT和SiC-MOSFET管已经开通，选择导通压降低的IGBT，避免了SiC-MOSFET管导通内阻高的缺点，进一步降低电力变换的损耗。
t2时刻：关闭IGBT的驱动，使IGBT 零电压关闭
t2~t3阶段：IGBT零电压关闭，几乎没有损耗 。
t3时刻：关闭SiC-MOSFET管的驱动，利用SiC-MOSFET管低开关损耗的特点。
t3~t4阶段：高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件关闭阶段。
t4时刻：即为下一个开关周期开始，同 t0。
图3是本实用新型实施例提供的高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件同时驱动的示意图。同时驱动是指所述SiC-MOSFET管与所述IGBT管同步开通和关闭。
从图3中可见，t0时刻： 驱动SiC-MOSFET管和IGBT开通。
t0~t1阶段：高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件开通阶段；
t1时刻：关闭驱动
t1~t2阶段：高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件关闭阶段；
t2时刻：即为下一个开关周期开始，同 t0。
本实用新型具体实施例的有益效果为：本高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件巧妙利用了SiC-MOSFET管与IGBT管两种不同器件的优点，避开了他们的缺点，可以明显降低器件损耗，提高变换器的效率，为节能节排做贡献。此外，本电路复合器件适用范围广泛，可以使用于现在IGBT或者SiC MOSFET器件成熟使用的场合，比如buck、boost、有源PFC、逆变器、DCDC变换器等电路。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件，其特征在于：所述高效SiCMOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件包括SiC-MOSFET管和IGBT管，所述SiC-MOSFET管和所述IGBT管并联。
2.根据权利要求1所述的高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件，其特征在于：所述SiC-MOSFET管的漏极D与所述IGBT管的集电极C相连。
3.根据权利要求2所述的高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件，其特征在于：所述SiC-MOSFET管的漏极D与所述IGBT管的集电极C通过低感导线相连。
4.根据权利要求1所述的高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件，其特征在于：所述SiC-MOSFET管的源极S与所述IGBT管的发射极E相连。
5.根据权利要求1所述的高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件，其特征在于：所述SiC-MOSFET管的源极S与所述IGBT管的发射极E通过低感导线相连。
6.根据权利要求1所述的高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件，其特征在于：所述SiC-MOSFET管的栅极G1与所述IGBT的门极G2不相连，所述SiC-MOSFET管的栅极G1与所述IGBT的门极G2为所述高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件的共同驱动端。
7.根据权利要求6所述的高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件，其特征在于：所述高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件为错时驱动，所述SiC-MOSFET管优先于所述IGBT管开通。
8.根据权利要求6所述的高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件，其特征在于：所述高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件也可以为同时驱动。
9.根据权利要求1所述的高效SiC MOSFET管-IGBT管并联的电路复合器件，其特征在于：所述SiC-MOSFET管与所述IGBT管集成封装。
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| CN108649772A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-10-12 | 中国科学院电工研究所 | 一种Si IGBT和SiC MOSFET的混合电力电子模块 |
| CN109698608A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-30 | 江苏固德威电源科技股份有限公司 | 一种开关器件及其采用的控制方法 |
| CN109889039A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-06-14 | 邢台子中电子科技有限公司 | 一种简易的降压斩波准软开关方法 |
| CN111934662A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-11-13 | 锦浪科技股份有限公司 | 一种高效功率半导体组合器件 |
| CN113992048A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-01-28 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 一种基于混合器件的anpc优化结构及控制方法 |
| US11984831B2 (en) | 2019-11-25 | 2024-05-14 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Motor control unit and power system |
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2016
- 2016-01-29 CN CN201620097849.XU patent/CN205544896U/zh active Active
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