[发明专利]SiCMOSFET门极驱动电压控制电路及其控制方法

说明书

本发明公开了，SiCMOSFET门极驱动电压控制电路，包括FPGA芯片，FPGA芯片分别连接有门极驱动级、电流检测电路、电压检测电路。本发明还公开了SiCMOSFET的门极驱动电压控制方法，该方法通过本发明第一种技术方案的SiCMOSFET门极驱动电压控制电路实现电压控制，具体包括在SiCMOSFET门极驱动电压控制电路中接入SiCMOSFET，并将FPGA芯片与开关连接，在开关打开或关断时，FPGA芯片控制门极驱动级输出不同的门极驱动电压，使SiCMOSFET完全导通或SiCMOSFET完全关断。本发明能够有效的抑制大功率SiCMOSFET高频应用中出现的过冲、振荡、EMI等问题。

技术领域

本发明属于SiCMOSFET驱动技术领域，涉及SiCMOSFET门极驱动电压控制电路，还涉及SiCMOSFET的门极驱动电压控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，越来越多的应用对电力设备提出了新的要求，如更高的电流和电压、更高的功率密度和更高的效率。以更高的开关频率、更高的导热率、更高的操作温度和更低的开关和传导损耗为特点，SiCMOSFET有望逐渐用于满足这些要求。然而，快速切换速度和寄生元件引起的过射、振荡和电磁干扰(EMI)是其广泛应用的关键障碍。上述问题通常从三个方面来解决：1)减缓开关速度。通过增大门极电阻来降低开关速度可明显减轻开关应力、振荡，抑制EMI。但是，开关速度的降低会带来更多的开关损耗，延长开关时间。2)增加RC缓冲电路。采用RC缓冲电路抑制开关应力是一种常见方法，然而，较大的电气应力会转嫁到RC电路上。另一方面，较大体积的RC吸收电路增加了能量损失，降低了系统效率。3)优化结构布局。优化器件封装和减小功率回路杂散电感是最主要的两个方法。但是，新的封装技术成本较高且市场化时间较长。此外，大功率系统中，功率回路结构复杂不易于优化。

发明内容

本发明的目的是提供SiCMOSFET门极驱动电压控制电路，解决了现有大功率SiCMOSFET高频应用中过冲、振荡、EMI和开关损耗问题。

本发明的另一目的是提供SiCMOSFET的门极驱动电压控制方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，SiCMOSFET门极驱动电压控制电路，其特征在于，包括FPGA芯片，FPGA芯片分别连接有门极驱动级、电流检测电路、电压检测电路；

电流检测电路包括均与FPGA芯片连接的电流上升沿检测电路和电流下降沿检测电路，电压检测电路包括与FPGA芯片依次连接的比较器CP₃和阻容分压电路。

本发明第一种技术方案的特点还在于，

电流上升沿检测电路包括三极管T₁，三极管的集电极和发射极分别连接有电阻R₃和电阻R₄，三极管T₁的集电极还连接有比较器CP₂，三极管T₁与比较器CP₂之间串联有电阻，比较器CP₂又与FPGA芯片连接，三极管T₁的基极接地，三极管T₁的基极与发射极之间连接有二极管D₂；

电流下降沿检测电路包括与FPGA芯片依次连接的比较器CP₁和比例分压电路。

门极驱动级包括两个第一门极驱动器和第二门极驱动器，第一门极驱动器连接有门极电阻，FPGA芯片分别与第一门极驱动器和第二门极驱动器的输入端连接，且第一门极驱动器的供电电压高于第二门极驱动器的供电电压。

第一门极驱动器和第二门极驱动器的型号均为IXDN609SIA。

本发明所采用的第一种技术方案是，SiCMOSFET的门极驱动电压控制方法，该方法通过本发明第一种技术方案的SiCMOSFET门极驱动电压控制电路实现电压控制，具体包括以下步骤：