CN219678337U - 驱动电路、逆变器和车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种驱动电路、逆变器和车辆。驱动电路包括三相全桥电路，每一相全桥电路包括两个半桥电路，半桥电路包括单管级联结构，单管级联结构包括并联连接的多个碳化硅晶体管。本实用新型的技术方案中，采用单管SIC并联的驱动电路，可以实现高压大电流输出，适用于800V‑1200V高压动力平台。相较于HPD形式的SIC级联封装模块，器件寿命长，半桥电路组成灵活(可以扩展并联连接的SIC的数量)，降本效果显著。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆控制技术领域，更具体而言，涉及一种驱动电路、逆变器和车辆。
背景技术
在相关技术中，SIC级联封装模块采用HPD形式，这种封装形式需要SIC拓扑高度集成，可靠性较高，但是功率输出限定。
实用新型内容
本实用新型实施方式提供一种驱动电路、逆变器和车辆。
本实用新型实施方式提供一种驱动电路，所述驱动电路包括三相全桥电路，每一相所述全桥电路包括两个半桥电路，所述半桥电路包括单管级联结构，所述单管级联结构包括并联连接的多个碳化硅晶体管。
如此，采用单管SIC并联的驱动电路，可以实现高压大电流输出，适用于800V-1200V高压动力平台。相较于HPD形式的SIC级联封装模块，器件寿命长，半桥电路组成灵活(可以扩展并联连接的SIC的数量)，可以实现不同等级的功率输出需求，并且降本效果显著。
在某些实施方式中，所述半桥电路还包括散热壳体，所述单管级联结构连接所述散热壳体。
如此，单管级联结构通过连接散热壳体，可以形成半桥电路。
在某些实施方式中，所述驱动电路还包括电源和驱动芯片，每个所述半桥电路均对应一个所述电源和一个所述驱动芯片。
如此，可以使每个半桥电路的供电形式更加灵活。
在某些实施方式中，所述电源为隔离电源，所述驱动芯片为隔离驱动芯片。
如此，通过使用隔离电源和隔离驱动芯片能够减少驱动电路中存在的干扰，提高驱动电路的安全性。
在某些实施方式中，所有所述半桥电路的所述驱动芯片采用一个菊花链与控制单元进行SPI通信。
如此，可以通过菊花链SPI通信，实现寄存器配置，实现温度、故障状态等信息的传递。
在某些实施方式中，每一相所述全桥电路的两个所述半桥电路包括上桥电路和下桥电路，所有所述上桥电路的所述驱动芯片采用一个菊花链与控制单元进行SPI通信，所有所述下桥电路的所述驱动芯片采用另一个菊花链与所述控制单元进行SPI通信。
如此，可以通过双菊花链的方式进行SPI通信，使得驱动电路的配置更加灵活，且具有较高的安全冗余等级。
在某些实施方式中，所述驱动电路还包括串联连接的匹配电阻和共模电感，所述碳化硅晶体管的栅极与所述匹配电阻和所述共模电感连接。
如此，通过采用G极串联匹配电阻与共模电感的方式，可以消除多管同时开通关断过程中电压应力带来的GS干扰。
在某些实施方式中，所述驱动电路还包括连接所述碳化硅晶体管的栅极和源极的电流检测器件和连接所述电流检测器件的线圈，所述共模电感和所述线圈形成三绕组共模电感。
如此，可以抑制半桥电路单管间GS的振荡和相间电路的互感振荡。
本实用新型实施方式提供一种逆变器，所述逆变器包括上述任意一种实施方式的驱动电路和控制单元，所述控制单元用于控制所述碳化硅晶体管的通断。
如此，采用单管SIC并联的驱动电路，可以实现高压大电流输出，适用于800V-1200V高压动力平台。相较于HPD形式的SIC级联封装模块，器件寿命长，半桥电路组成灵活(可以扩展并联连接的SIC的数量)，可以实现不同等级的功率输出需求，并且降本效果显著。
本实用新型实施方式提供一种车辆，所述车辆包括上述实施方式的逆变器、直流电源和交流电机，所述逆变器用于将所述直流电源的直流电转换为交流电以供所述交流电机使用。
如此，采用单管SIC并联的驱动电路，可以实现高压大电流输出，适用于800V-1200V高压动力平台。相较于HPD形式的SIC级联封装模块，器件寿命长，半桥电路组成灵活(可以扩展并联连接的SIC的数量)，可以实现不同等级的功率输出需求，并且降本效果显著。
本实用新型的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实施方式的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本实用新型某些实施方式驱动电路的示意图；
图2是本实用新型某些实施方式逆变器的示意图；
图3是本实用新型某些实施方式驱动电路的示意图；
图4是本实用新型某些实施方式驱动电路的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的实施方式的不同结构。为了简化本实用新型的实施方式的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。
在相关技术中，SIC级联封装模块采用HPD形式，这种封装形式需要SIC拓扑高度集成，可靠性较高，但是功率输出限定。
请参阅图1，本实用新型实施方式提供一种驱动电路100，驱动电路100包括三相(UVW)全桥电路110，每一相全桥电路110包括两个半桥电路111，半桥电路111包括单管级联结构，单管级联结构包括并联连接的多个碳化硅晶体管。
具体地，驱动电路100采用SIC(碳化硅)单管并联的方式，单管并联组合数量自由，可以根据不同等级的电机电流需求匹配设计，推荐为3-4个单管为一个半桥电路111，单个管采用TPAK的封装形式，多个单管并联形成半桥电路111。
如此，采用单管SIC并联的驱动电路100，可以实现高压大电流输出，适用于800V-1200V高压动力平台。相较于HPD形式的SIC级联封装模块，器件寿命长，半桥电路111组成灵活(可以扩展并联连接的SIC的数量)，降本效果显著。
在某些实施方式中，半桥电路111还包括散热壳体，单管级联结构连接散热壳体。
具体地，单管级联结构通过银烧结工艺焊接在散热壳体上，形成单管SIC并联的驱动电路100。
如此，单管级联结构通过连接散热壳体，可以形成半桥电路111。
请参阅图2，在某些实施方式中，驱动电路100还包括电源120和驱动芯片130，每个半桥电路111均对应一个电源120和一个驱动芯片130。
具体地，每个并联后的半桥电路111搭配独立控制电源，单相上下桥臂每一个级联的半桥电路111均有一个独立的电源120和反馈回路供电。如此，可以使半桥电路111的供电形式更加灵活。
在某些实施方式中，电源120为隔离电源，驱动芯片130为隔离驱动芯片。
具体地，隔离电源包括两个隔离变压器电源，隔离驱动芯片包括上桥隔离驱动芯片和下桥隔离驱动芯片，单管并联的SIC外围驱动拓扑采用flyback隔离电源拓扑，并且相对于传统的layout阻抗进行匹配或增加额外的隔离驱动芯片。
如此，通过使用隔离电源和隔离驱动芯片能够减少驱动电路100中存在的电流干扰。
请继续参阅图2，在某些实施方式中，所有半桥电路111的驱动芯片130采用一个菊花链与控制单元200进行SPI通信。
具体地，上下桥的驱动芯片130间采用菊花链SPI与控制单元MCU芯片通信，实现寄存器配置与温度，故障状态等信息的传递。
如此，可以通过菊花链SPI通信，实现寄存器配置，实现温度、故障状态等信息的传递。
在某些实施方式中，每一相全桥电路110的两个半桥电路111包括上桥电路和下桥电路，所有上桥电路的驱动芯片130采用一个菊花链与控制单元200进行SPI通信，所有下桥电路的驱动芯片130采用另一个菊花链与控制单元200进行SPI通信。
具体地，系统SPI菊花链的通信方式可以为双菊花链方式，全桥电路110中上桥电路为一组，作为上桥并联模组，下桥电路为另一组，作为下桥并联模组，所有上桥电路的驱动芯片130采用一个菊花链与控制单元200进行SPI通信，所有下桥电路的驱动芯片130采用另一个菊花链与控制单元200进行SPI通信。
如此，可以通过双菊花链的方式进行SPI通信，使得驱动电路100的配置更加灵活，且具有较高的安全冗余等级。
请参阅图3，在某些实施方式中，驱动电路100还包括串联连接的匹配电阻140和共模电感150，碳化硅晶体管的栅极与匹配电阻140和共模电感150连接。
具体地，采用G极串联匹配电阻140与共模电感150的方式，来消除多管同时开通关断过程中电压应力带来的GS干扰。图3所示是三个单管并联方式的外围驱动电路设计，门极环路上存在被动无源补偿，该方案对消除半桥子模块单管间GS的振荡和相间子模块的互感振荡有显著效果。
如此，通过采用G极串联匹配电阻140与共模电感150的方式，可以消除多管同时开通关断过程中电压应力带来的GS干扰。
请参阅图4，在某些实施方式中，驱动电路100还包括连接碳化硅晶体管的栅极和源极的电流检测器件160和连接电流检测器件160的线圈170，共模电感150和线圈170形成三绕组共模电感。
具体地，对于含有片上电流检测的器件，由于该线路也会存在GS之间的路径，可以增加一组线圈170，在功率引脚外围形成三绕阻的共模电感，其形成的单相全桥驱动方案如图4所示。
如此，可以抑制半桥电路111单管间GS的振荡和相间电路的互感振荡。
请参阅图2，本实用新型实施方式提供一种逆变器(INVERTER)1000，逆变器1000包括上述任意一种实施方式的驱动电路100和控制单元200，控制单元200用于控制碳化硅晶体管的通断。如此，采用单管SIC并联的驱动电路，可以实现高压大电流输出，适用于800V-1200V高压动力平台。相较于HPD形式的SIC级联封装模块，器件寿命长，半桥电路组成灵活(可以扩展并联连接的SIC的数量)，可以实现不同等级的功率输出需求，并且降本效果显著。
本实用新型实施方式提供一种车辆，车辆包括逆变器1000、直流电源和交流电机，逆变器1000用于将直流电源的直流电转换为交流电以供交流电机使用。具体地，车辆包括新能源汽车。如此，采用单管SIC并联的驱动电路，可以实现高压大电流输出，适用于800V-1200V高压动力平台。相较于HPD形式的SIC级联封装模块，器件寿命长，半桥电路组成灵活(可以扩展并联连接的SIC的数量)，可以实现不同等级的功率输出需求，并且降本效果显著。
本实用新型实施方式的驱动电路100、逆变器1000和车辆中，采用单管SIC并联的驱动电路100，可以实现高压大电流输出，适用于800V-1200V高压动力平台。相较于HPD形式的SIC级联封装模块，器件寿命长，半桥电路111组成灵活(可以扩展并联连接的SIC的数量)，降本效果显著。
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括三相全桥电路，每一相所述全桥电路包括两个半桥电路，所述半桥电路包括单管级联结构，所述单管级联结构包括并联连接的多个碳化硅晶体管。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述半桥电路还包括散热壳体，所述单管级联结构连接所述散热壳体。
3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括电源和驱动芯片，每个所述半桥电路均对应一个所述电源和一个所述驱动芯片。
4.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述电源为隔离电源，所述驱动芯片为隔离驱动芯片。
5.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所有所述半桥电路的所述驱动芯片采用一个菊花链与控制单元进行SPI通信。
6.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，每一相所述全桥电路的两个所述半桥电路包括上桥电路和下桥电路，所有所述上桥电路的所述驱动芯片采用一个菊花链与控制单元进行SPI通信，所有所述下桥电路的所述驱动芯片采用另一个菊花链与所述控制单元进行SPI通信。
7.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括串联连接的匹配电阻和共模电感，所述碳化硅晶体管的栅极与所述匹配电阻和所述共模电感连接。
8.根据权利要求7所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括连接所述碳化硅晶体管的栅极和源极的电流检测器件和连接所述电流检测器件的线圈，所述共模电感和所述线圈形成三绕组共模电感。
9.一种逆变器，其特征在于，所述逆变器包括权利要求1-8任一项所述的驱动电路和控制单元，所述控制单元用于控制所述碳化硅晶体管的通断。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求9所述逆变器、直流电源和交流电机，所述逆变器用于将所述直流电源的直流电转换为交流电以供所述交流电机使用。
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