[发明专利]用于半桥电路门极保护的两极钳位电路及其应用

说明书

本发明公开一用于半桥电路门极保护的两极钳位电路，通过在传统的半桥电路上设置2个开关管S2,S3做门极钳位的方式，增加晶体管门极的抗DVDT性能，保护门极工作在安全范围以内。

技术领域

本发明涉及一电路驱动领域，特别涉及一用于半桥电路门极保护的两极钳位电路及其应用，所述两极钳位电路的设置用于增加门极的抗dvdt干扰能力，减轻寄生米勒电容引起的寄生导通效应，保护门极工作在安全范围以内。

背景技术

半桥电路，包括驱动各个下部晶体管和上部晶体管的低端驱动模块和高端驱动模块，每个驱动模块都是电荷俘获电路，其中低端驱动模块用寄生米勒电容性负载上的电荷驱动低端晶体管，以及高端驱动模块在被高压源驱动时交替地重新充电该寄生米勒电容性负载。

然而晶体管，比如IGBT和SIC MOSFET，在开关时普遍会遇到一个问题：寄生米勒电容引起的米勒效应。米勒效应在单电源门极驱动中的影响是十分明显的，基于晶体管上门极和集电极之间的耦合，在晶体管关断期间会产生一个很大的瞬态dv/dt，而该瞬态变化会引起另一个晶体管门极间电压发生变化，而被影响。换言之，即晶体管在关断的时候门极电压为某一固定值，容易受到其他管子开关时dv/dt的影响。

图1是传统的半桥电路的电路拓扑图：

其中S1为开关管，Q1和Q2为MOS管，R1为电阻，CRSSQ2为Q2寄生的寄生米勒电容，第一MOS管Q1的源极和第二MOS管的漏极串联。

当Q1开通,Q1两端的电压降低到0V，此时会产生变化的dv/dt，此时的dvdt将通过Q2自身寄生的寄生米勒电容CRSSQ2传到A点，图中实线箭头方向为dv/dt在CRSSQ2上产生电流的方向，由于电阻R1的存在，此时A点电压如图2所示达到VEE1，当超过Q2的门极驱动门限阈值时，Q2将发生寄生导通，导致系统出现故障。

相类似地，当Q1关断时,此时产生的dv/dt将通过Q2自身寄生的寄生米勒电容CRSSQ2传到A点，图中虚线箭头方向为dv/dt在CRSSQ2上产生电流方向，由于电阻R1的存在A点电压如下图2达到VEE2，当VEE2超过Q2门极最低承受电压时，Q2将出现失效，导致系统出现故障。

现有技术解决米勒效应的方法主要有：改变门极电阻，在晶体管的门极和射极之间增加寄生米勒电容，采用负压驱动，还有最简单有效的门极钳位技术。目前最简单有效的门极钳位技术是通过使门极与射极短路的方式来抑制寄生米勒电容导致的意想不到的开通，具体的方法是通过在门极和射极之间增加三极管来实现，当VGE电压达到某个值时，门极和射极之间的三极管将触发工作，这样流经寄生米勒电容的电流将通过三极管电路而不至于流向晶体管的门极。然而，这种门极钳位技术对于电路设计来说依旧是复杂的，并且其钳位的效果受三极管电路的影响大，而导致其实际抑制效果并不能满足所有的半桥电路。

发明内容

本发明的目的在于提供一用于半桥电路门极保护的两极钳位电路及其应用，即本发明提供一用于半桥电路门极保护的两极钳位电路，该两极钳位电路应用于传统的半桥电路当中，以抑制由于寄生米勒电容效应引起的晶体管误导通现象，解决晶体管瞬态dv/dt可能使系统失效的问题，增加门极抗dvdt干扰能力，保护门极工作在安全范围以内，降低晶体管的开关损耗，延长晶体管的使用寿命，该两极钳位电路的应用可以使器件性能得到充分利用，可提高系统的开关频率，降低整个系统体积，提供功率密度，降低成本。

为了实现以上的发明目的，本发明提供一用于半桥电路门极保护的两极钳位电路，包括第一电压型驱动晶体管Q1，第二电压式驱动晶体管Q2,其中所述第二电压式驱动晶体管Q2内有一寄生米勒电容CRSSQ1，所述寄生米勒电容CRSSQ2的一端连接于所述第二电压型驱动晶体管Q2的集极，另一端连接于所述第二电压型驱动晶体管Q2的门极，形成第一并联体，所述第二电压型驱动晶体管Q2的漏极与所述第一电压型驱动晶体管Q1的源极串联连接，所述第二电压型驱动晶体管Q2的漏极连接低电平，所述第一电压型驱动晶体管Q1的漏极接高电压，包括：