[发明专利]基于SiC MOSFET器件并联使用的自动化分拣电路及自动化分拣方法

权利要求书

1.一种基于SiC MOSFET器件并联使用的自动化分拣电路，包括：SiC MOSFET器件、供电单元一、供电单元二、负载单元、恒流源I1、驱动单元一、驱动单元二、电压监测单元一、电压监测单元二、电流监测单元一、电流监测单元二、电流监测单元三、驱动调制单元、数字控制器、二极管D1、D2和D3、场效应管Q1，其中供电单元一给SiC MOSFET器件的漏极供电，在供电单元一与SiC MOSFET器件的漏极之间还串连有负载单元，SiC MOSFET器件源极接地，电流监测单元一设置于SiC MOSFET器件源极侧，用于测量SiC MOSFET器件源极电流，电流监测单元三设置于SiC MOSFET器件栅极侧，用于测量SiC MOSFET器件栅极电流，驱动单元一为SiC MOSFET器件提供所需的调制驱动，所述驱动单元一为并联的驱动单元A、驱动单元B和驱动单元C，分别给SiC MOSFET器件提供脉冲驱动、线性驱动和恒流驱动；

供电单元二与恒流源I1串联，恒流源I1连接到B点，D1的正极连接到B点，负极连接到SiC MOSFET器件的漏极，D3的负极连接到B点，正极接地，D2的正极连接到B点，负极连接到Q1的漏极，Q1的栅极与驱动单元二连接，Q1的源极接地，电流监测单元二设置于Q1源极侧，用于测量通过Q1的电流，驱动单元二为Q1提供所需脉宽调制驱动，使其工作在线性状态，电压监测单元一用于测量Q1漏极电压，电压监测单元二用于测量SiC MOSFET器件栅极驱动电压；

数字控制器用于接收电压监测单元一、电压监测单元二、电流监测单元一、电流监测单元二、电流监测单元三的信号，通过驱动调制单元将驱动信号调制为脉冲信号、线性信号或恒流信号并发送至驱动单元A、驱动单元B或驱动单元C，并将同步的驱动信号发送给驱动单元二，并输出计算结果。

2.根据权利要求1所述的基于SiC MOSFET器件并联使用的自动化分拣电路，其特征在于：所述负载单元为纯阻性负载或感性负载。

3.根据权利要求1所述的基于SiC MOSFET器件并联使用的自动化分拣电路，其特征在于：所述D1和D2为相同型号的高压小电流二极管或多个二极管串，结电容小，在2V以下结电容小于40pF。

4.根据权利要求3所述的基于SiC MOSFET器件并联使用的自动化分拣电路，其特征在于：D1和D2在相同导通电流下前向总导通电压差异不超过10mV。

5.根据权利要求3所述的基于SiC MOSFET器件并联使用的自动化分拣电路，其特征在于：D3为小信号二极管或稳压管。

6.根据权利要求1所述的基于SiC MOSFET器件并联使用的自动化分拣电路，其特征在于：所述驱动调制单元为由数字控制器输出的调制信号，为脉冲信号、线性信号或恒流信号。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的基于SiC MOSFET器件并联使用的自动化分拣电路，其特征在于：所述数字控制器输出的计算结果为SiC MOSFET器件阈值电压V_th、动态导通阻抗R_dson、静态阻抗R_{dson_dc}、栅电荷Q_g和损耗P_SW。

8.基于权利要求1-6中任一项所述的基于SiC MOSFET器件并联使用的自动化分拣电路的自动化分拣方法，其步骤包括：

A、供电单元一通过串联负载单元给SiC MOSFET器件供电；

B、供电单元二通过恒流源I1给场效应管Q1供电；

C、数字控制器通过驱动调制单元发送驱动信号到驱动单元一，并将同步的驱动信号发送给驱动单元二；测量动态导通阻抗、损耗时，驱动调制单元将驱动信号调制为脉冲信号发送至驱动单元A，测量阈值电压、静态阻抗时，驱动调制单元将驱动信号调制为线性信号发送至驱动单元B，测量栅电荷时，驱动调制单元将驱动信号调制为恒流信号发送至驱动单元C；

D、电压监测单元一、电压监测单元二、电流监测单元一、电流监测单元二、电流监测单元三分别检测对应位点的电压或电流，并将信号传给数字控制器；

E、数字控制器根据电压、电流信号得到SiC MOSFET器件阈值电压V_th、动态导通阻抗R_dson、静态阻抗R_{dson_dc}、栅电荷Q_g和损耗P_SW；

阈值电压V_th的测量方法为：

通过电压监测单元二监测SiC MOSFET器件栅极电压，通过电流监测单元一监测SiCMOSFET器件漏源电流，当栅极电压逐步线性增加，器件从不导通向导通演变，当漏源电流到达设定值时，器件判定为到达导通临界点，此时对应的栅极电压即为阈值电压V_th；

损耗P_SW计算公式为：

其中I_ds是SiC MOSFET器件的漏源电流，由电流监测单元一测得；

I_{ds_rms}是SiC MOSFET器件的通态漏源导通电流的有效值，也是由电流监测单元一测得，然后由数字器经过计算转换成有效值；

I_rr是SiC MOSFET器件在关断瞬间产生的反向恢复电流，同样由电流监测单元一测得；

V_ds是SiC MOSFET器件在关态下的电压，是由外部电压源给定的恒定值，并在数字控制器中写入；

t_on是SiC MOSFET器件的导通时间，由电流监测单元一、电压监测单元二以及V_ds在数字控制器中同步，器件的导通电流从0上升到90％的预定值所需要的时间即为t_on；

t_off是SiC MOSFET器件的关断时间，由电流监测单元一、电压监测单元二以及V_ds在数字控制器中同步，器件的导通电流从预定值下降到0所需要的时间即为t_off；

t_rr是SiC MOSFET器件的在关断瞬间的反向恢复时间，由电流监测单元一、电压监测单元二以及V_ds在数字控制器中同步，器件的导通电流从0下降到负向值再回到0所需要的时间即为t_rr；

C_oss是SiC MOSFET器件的输出结电容；

V_gs是SiC MOSFET器件中栅极相对于源极的电压；

f_s是SiC MOSFET器件在脉冲信号模式下的工作频率；K_r,K_f是SiC MOSFET器件导通阻抗的温度系数和反向恢复的温度系数；

栅电荷Q_g通过测量SiC MOSFET器件栅极电流乘以时间得到，即Qg＝I*t_on，其中I为电流监测单元三测得的SiC MOSFET器件栅极电流；

动态导通阻抗R_dson的计算公式为：

其中V_C由电压监测单元一测得，I_ds由电流监测单元一测得，I1为设定的恒流源电流；

静态阻抗R_{dson_dc}的计算公式与动态导通阻抗R_dson的计算公式一致。