[发明专利]一种高开通性能的SiC MOSFET驱动电路

权利要求书

1.一种高开通性能的SiC MOSFET驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括与栅极电阻R_g相互并联的变栅极电阻辅助电路，栅极电阻R_g的一端连接到PWM驱动电路的输出端，另外一端连接到SiC MOSFET的栅极，所述的变栅极电阻辅助电路由R-C电路、三极管开关器件Q、辅助电阻R_assit和二极管D₁组成，所述R-C电路由电阻R_d和电容C_d组成，所述二极管D₁的阳极连接栅极电阻R_g的一端和PWM驱动电路的输出端，阴极连接到三极管开关器件Q的集电极以及电阻R_d的一端，电阻R_d的另外一端连接电容C_d的一端和三极管开关器件Q的基极，电容C_d的另外一端接地，三极管开关器件Q的发射极连接辅助电阻R_assit的一端，辅助电阻R_assit的另外一端连接栅极电阻R_g的另外一端以及SiC MOSFET的栅极，所述辅助电阻R_assit的阻值小于栅极电阻R_g的阻值；在SiC MOSFET关断过程中，正干扰信号通过所述二极管D₁到达R-C电路，将关断信号中的正电压干扰信号滤除，且三极管开关器件Q始终未开通；根据如下方法设计驱动电路中各元器件的参数：

辅助电阻R_assit接入驱动电路的时间由三极管开关器件Q的基极电压到达导通电压的时间t_b决定，而时间t_b略大于器件开通时漏极电流I_d上升到峰值的时间，时间t_b设定由以下公式计算：

其中，V_assit为辅助电路电压，也是R-C电路相对于地的驱动电压，V_t为三极管的导通电压，通过调整R-C电路中的电阻R_d和电容C_d的大小设置时间t_b的值，使得辅助电路中的辅助电阻R_assit接入时间点能根据实际电路进行调整；

辅助电路工作在电流峰值之后，时间t_b略大于电流上升至峰值的时间；三极管开关器件Q导通前等效栅极电阻R_gg＝栅极电阻R_g，三极管开关器件Q导通后，变栅极电阻辅助电路导通接入驱动电路中，此时辅助电阻R_assit和电阻R_g并联，辅助电阻R_assit小于电阻R_g，等效栅极电阻R_gg减小为：

此时栅极电流I_g增大为：

2.根据权利要求1所述的高开通性能的SiC MOSFET驱动电路，其特征在于，所述PWM驱动电路的推挽电路中的高电平V_CC为+15V电压，低电平V_EE为-4V电压。

3.根据权利要求1或2所述的高开通性能的SiC MOSFET驱动电路，其特征在于，所述三极管开关器件Q为NPN双极型晶体管。

4.根据权利要求1或2所述的高开通性能的SiC MOSFET驱动电路，其特征在于，所述三极管开关器件Q为NMOS晶体管。

5.根据权利要求1所述的高开通性能的SiC MOSFET驱动电路，其特征在于，所述驱动电路按照如下方法工作：

SiC MOSFET的开通过程分为4个阶段：导通延时阶段、电流上升阶段、电压下降阶段、饱和导通阶段：

导通延时阶段t₀-t₁：栅极电流I_g给栅源极电容C_gs充电，少量的电流流过栅漏极电容C_gd，此时栅源极电压V_gs逐渐升高，当V_gs达到阈值电压V_th时，导通延时结束，在这个过程中漏源极电压V_ds和漏极电流I_d保持不变；其中，C_gd为栅漏极电容，C_gs为栅源极电容，C_ds为漏源极电容；

电流上升阶段t₁-t₂：栅源极电压V_gs继续上升至米勒电压V_miller，进入米勒平台，此时，栅极电流I_g依然为栅漏极电容C_gd和栅源极电容C_gs充电，漏极电流I_d开始上升，但漏源极电压V_ds保持不变；

电压下降阶段t₂-t₃：栅极电流I_g为栅漏极电容C_gd放电，此时的栅源极电压V_gs保持在米勒电压V_miller不变，此阶段SiC MOSFET通过全部的负载电流，漏源极电压V_ds开始下降；

饱和导通阶段t₃-t₄：栅源极电压V_gs离开米勒平台继续升高，栅极电流I_g再次为流经栅源极电容C_gs和栅漏极电容C_gd充电，由于栅源极电压不断升高，SiC MOSFET的导电沟道继续拓宽，漏源极间电阻R_ds逐渐减小，漏源极电压V_ds下降至一个最小值，漏极电流I_d保持不变。