[发明专利]一种SiC MOSFET的栅极串扰抑制电路及驱动电路

说明书

本发明公开了一种SiC MOSFET的栅极串扰抑制电路及其驱动电路，所述栅极串扰抑制电路用于基于SiC MOSFET的桥式变换器中，连接于所述SiC MOSFET的栅极、源极以及所述SiC MOSFET驱动电路之间，并且包括基于三极管的负电压纹波抑制电路和基于MOS管的防直通电路；所述负电压纹波抑制电路用于抑制所述SiC MOSFET的栅极和源极之间的负电压，所述防直通电路用于防止所述桥式变换器的桥臂之间相互直通。

技术领域

本发明涉及电力电子驱动技术领域，具体涉及一种SiC MOSFET的栅极串扰抑制电路及其驱动电路。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展，电动汽车、石油钻井等诸多领域对电力电子变换器提出了更高的要求，需要其能够在高温环境下可靠工作。而新型SiC功率器件具有禁带宽带大、击穿电压高以及热导率高等良好的特性，这为高温电力电子变换器的设计提供了可能。此外，由于SiC MOSFET固有的特性，其驱动电路的设计较Si材料MOSFET有所不同，主要表现在：一方面，为了提高器件的开关频率，减小关断时间，驱动的设计需要考虑负压；另一方面，SiC MOSFET的栅源极所能承受的负压较小，负电压不能超出其最大负压值。因此，尽管SiC器件具有高速开关能力，但这却需要较好的负压抑制电路来保证。

桥臂电路是各类桥式电力电子变换器中的基本单元，若驱动和保护电路设计不合理，很容易发生直通故障，导致开关管产生额外的功率损耗，严重时甚至损坏器件，使电路无法正常工作。在快速开关瞬态，高dv/dt(电压变化率)与器件的寄生参数相互作用会使栅源极电压产生振荡，即串扰问题，易导致器件误开通，发生桥臂直通故障。

目前，大部分驱动电路的设计都是在原有的Si MOSFET驱动电路的基础上加入负压电源，但没有考虑半桥电路串扰对驱动信号的影响，导致栅源极负压尖峰超出了SiCMOSFET所能承受的负压范围。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种SiC MOSFET的栅极串扰抑制电路，在防止负压超过SiCMOSFET的承受范围的同时，还能防止桥式电路的桥臂变换电路之间的串扰，避免SiCMOSFET的误开通，从而达到抑制SiC MOSFET的栅极串扰问题的目的。

本发明为达上述目的所提出的技术方案如下：

一种SiC MOSFET的栅极串扰抑制电路，用于基于SiC MOSFET的桥式变换器中，连接于所述SiC MOSFET的栅极、源极以及所述SiC MOSFET的驱动单元之间，并且包括基于三极管的负电压纹波抑制电路和基于MOS管的防直通电路；所述负电压纹波抑制电路用于抑制所述SiC MOSFET的栅极和源极之间的负电压，所述防直通电路用于防止所述桥式变换器的桥臂之间相互直通。

更进一步地，所述负电压纹波抑制电路包括一三极管、连接于所述三极管的集电极的第一电容以及连接于发射极和基极之间的第一电阻，其中，连接于所述集电极的第一电容的另一端连接至所述SiC MOSFET的栅极，所述发射极连接至所述SiC MOSFET的源极，所述基极连接至所述SiC MOSFET的驱动单元的GND端；所述防直通电路包括一MOS管和连接于所述MOS管的栅极的第二电阻，其中，连接于所述MOS管的栅极的第二电阻的另一端连接至所述驱动单元，所述MOS管的源极连接至所述GND端，所述MOS管的漏极同时连接至所述SiC MOSFET的栅极以及所述驱动单元的门极开通电阻和门极关断电阻。

其中，所述门极开通电阻和所述门极关断电阻分别用于设置SiC MOSFET的开通速度和关断速度。所述三极管优选地为PNP三极管。所述第一电容的容值大于SiC MOSFET内的栅源电容的容值。