[发明专利]一种用于碳化硅MOSFET驱动的反激式电源控制方法

说明书

本发明公开了一种用于碳化硅MOSFET驱动的反激式电源控制方法，属于碳化硅MOSFET器件的驱动领域。方法包括：当半桥电路中上下管碳化硅MOSFET均未动作时，控制反激式电源输出电压；当半桥电路中上下管碳化硅MOSFET开始动作时，根据半桥电路上下管碳化硅MOSFET当前开关状态控制反激式电源占空比，调节反激式电源的输出电压，对碳化硅MOSFET进行驱动。本发明对碳化硅MOSFET开通时产生的正电压串扰进行降压补偿，对关断产生的负电压串扰进行增压补偿，从而减小了电压串扰；避免了由于串扰叠加导致短时间内栅源电压过大或过小对碳化硅MOSFET器件产生不可逆转的损耗，在不牺牲碳化硅MOSFET高速开关特性的前提下，保证其能够安全稳定的工作。

技术领域

本发明属于碳化硅器件的驱动领域，更具体地，涉及一种用于碳化硅MOSFET驱动的反激式电源控制方法。

背景技术

碳化硅MOSFET相比较传统的硅MOSFET，具有开通关断速度快，开关损耗小，导通电阻低等特点，适用于工作在更高工作频率的领域，同时其高温特性相比传统硅器件好，可以工作在更高的温度环境。

但目前碳化硅MOSFET还存在以下缺陷：一方面，由于开关速度快和高电压工作环境，会通过系统内的杂散电容和杂散电感在栅源极带来很大的信号干扰，含有杂散参数的实际碳化硅MOSFET半桥电路模型如图1所示，极高电压上升率和电流上升率带来的串扰如公式(1)所示：

当上桥臂开通时，会在下桥臂激励出一个正向的电压串扰，当上桥臂关断时，会在下桥臂激励出一个负向的电压串扰，栅源极实际驱动电平如图2所示，当正向扰动+Vgs_noise过大超过碳化硅MOSFET的门槛电压Vgs(th)时，会导致MOSFET误导通，造成电源短路；当负向扰动-Vgs_noise过大超过碳化硅MOSFET允许的最大负压时，可能会造成栅源极损坏甚至击穿。

另一方面，碳化硅MOSFET的导通电阻取决于其栅极的驱动电压，同样工作环境下，栅极电压越高，导通电阻越小，通态损耗越低。图3为ROHM公司生产的某碳化硅MOSFET功率模块的导通电阻和栅极电压的关系，可见在同样的结温下，栅极电压越大则导通电阻越小，但是栅极电压过高会导致MOSFET击穿造成永久性损坏，因此找到一个既能保证碳化硅MOSFET稳定安全工作又可尽可能减小通态损耗的工作状态就显得十分重要。

为了解决上述提到的问题，目前主流的解决方案主要用以下几种：一、增大栅极的驱动电阻，通过提高电阻的方法降低电流的上升率，降低电压串扰，但是由于电流上升率的降低，会使得碳化硅MOSFET的开关速度减慢，无法发挥碳化硅MOSFET的真正优势；二、在栅极和源极之间增加电容，通过提高碳化硅MOSFET的输入电容从而减小串扰，这种方法和方法一的缺点相同，输入电容的增大导致栅源极充电时间增长，电压上升率减慢，使得碳化硅MOSFET的开关速度减慢。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于碳化硅MOSFET驱动的反激式电源控制方法，其目的在于抑制高速开关带来的电压串扰，并减小碳化硅MOSFET的导通电阻。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于碳化硅MOSFET驱动的反激式电源控制方法，包括以下步骤：

S1.检测碳化硅MOSFET构成的半桥电路当前工作状态，当半桥电路上下管碳化硅MOSFET均未动作时，进入步骤S2；当半桥电路上下管碳化硅MOSFET任一个开始动作时，进入步骤S3；

S2.控制反激式电源输出正电压为碳化硅MOSFET额定开通栅源电压；输出负电压为碳化硅MOSFET额定关断栅源电压；

S3.根据半桥电路上下管碳化硅MOSFET当前开关状态控制反激式电源占空比，调节反激式电源的输出电压，对碳化硅MOSFET进行驱动；其中上下管碳化硅MOSFET由不同的反激式电源独立控制。