[发明专利]具有主动串扰抑制功能的SiC功率管驱动电路及控制方法

权利要求书

1.一种基于具有主动串扰抑制功能的SiC功率管驱动电路的控制方法，应用于同臂支路的上下桥臂功率管中，具有主动串扰抑制功能的SiC功率管驱动电路包括基本驱动回路和辅助回路，

所述基本驱动回路包括放大电路、电阻R1、电阻R2和二极管D1，所述电阻R1的一端与所述放大电路的输出正端相连，另一端与所述电阻R2的一端相连，所述电阻R2的另一端与SiC功率管的栅极相连，所述二极管D1的正极与所述电阻R1的另一端相连，负极与所述电阻R1的一端相连；

所述辅助回路包括电阻R3、电阻R4、电容C1、三极管S1、二极管D2和MOS管Q3，三极管S1的发射极连接于电阻R2的另一端，电阻R3的一端与所述电阻R1的另一端相连，另一端与S1的基极相连；电容C1两端分别连接于S1的集电极和功率管的源极，二极管D2的正极连接于MOS管Q3的源极，负极与所述电阻R4的一端相连，所述电阻R4的另一端与所述电阻R1的一端相连，MOS管Q3的漏极连接于放大电路的输出负端，源极连接于功率管的源极；

所述放大电路包括电源U1、电源U2、MOS管Q1和Q2，所述电源U1的正极与MOS管Q1的漏极相连，Q1的源极与Q2的漏极相连，Q2的源极与电源U2的负极相连，电源U2的正极与电源U1的负极相连，Q1的源极与Q2的漏极的连接点为放大电路的输出正端，电源U2的正极为放大电路的输出负端，

其特征在于，在下桥臂功率管开启瞬间，上桥臂功率管的寄生电容Cgd_H产生向下的感应电流经过电阻R2，R2产生负向压差使三极管S1导通，感应电流从S1流向电容C1，上桥臂功率管的栅源极正向电压尖峰降低；

下桥臂功率管关闭瞬间，上桥臂功率管的寄生电容Cgd_H产生向上的感应电流从电容C1和三极管S1的体二极管流过，上桥臂功率管的栅源极负向电压尖峰降低；

下桥臂功率管关闭前一段时间，MOS管Q3关闭，上桥臂功率管的寄生电容Cgs_H通过二极管D2和电阻R4形成回路进行反向放电至0V；

下桥臂功率管关闭瞬间，上桥臂功率管的寄生电容Cgd_H产生向上的感应电流从二极管D2和电阻R4流过，上桥臂功率管的栅源极负向电压尖峰降低；

上桥臂驱动电路包括上基本驱动回路和上辅助回路，

所述上基本驱动回路包括上放大电路、电阻R1、电阻R2和二极管D1，所述电阻R1的一端与所述上放大电路的输出正端相连，另一端与所述电阻R2的一端相连，所述电阻R2的另一端与上桥臂功率管Q4的栅极相连，所述二极管D1的正极与所述电阻R1的另一端相连，负极与所述电阻R1的一端相连；

所述上辅助回路包括电阻R3、电阻R4、电容C1、三极管S1、二极管D2和MOS管Q3，三极管S1的发射极连接于电阻R2的另一端，电阻R3的一端与所述电阻R1的另一端相连，另一端与S1的基极相连；电容C1两端分别连接于S1的集电极和上桥臂功率管Q4的源极，二极管D2的正极连接于MOS管Q3的源极，负极与所述电阻R4的一端相连，所述电阻R4的另一端与所述电阻R1的一端相连，MOS管Q3的漏极连接于上放大电路的输出负端，源极连接于上桥臂功率管Q4的源极；

所述上放大电路包括电源U1、电源U2、MOS管Q1和Q2，所述电源U1的正极与MOS管Q1的漏极相连，Q1的源极与Q2的漏极相连，Q2的源极与电源U2的负极相连，电源U2的正极与电源U1的负极相连，Q1的源极与Q2的漏极的连接点为上放大电路的输出正端，电源U2的正极为上放大电路的输出负端；

下桥臂驱动电路与上桥臂驱动电路相同，包括下基本驱动回路和下辅助回路，所述下基本驱动回路包括下放大电路、电阻R5、电阻R6和二极管D5，所述电阻R5的一端与所述下放大电路的输出正端相连，另一端与所述电阻R6的一端相连，所述电阻R6的另一端与下桥臂功率管Q8的栅极相连，所述二极管D5的正极与所述电阻R5的另一端相连，负极与所述电阻R5的一端相连；

所述下辅助回路包括电阻R7、电阻R8、电容C2、三极管S2、二极管D6和MOS管Q7，三极管S2的发射极连接于电阻R6的另一端，电阻R7的一端与所述电阻R5的另一端相连，另一端与S2的基极相连；电容C2两端分别连接于S2的集电极和下桥臂功率管Q8的源极，二极管D6的正极连接于MOS管Q7的源极，负极与所述电阻R8的一端相连，所述电阻R8的另一端与所述电阻R5的一端相连，MOS管Q7的漏极连接于下放大电路的输出负端，源极连接于Q8的源极；

所述下放大电路包括电源U3、电源U4、MOS管Q5和Q6，所述电源U3的正极与MOS管Q5的漏极相连，Q5的源极与Q6的漏极相连，Q6的源极与电源U4的负极相连，电源U4的正极与电源U3的负极相连，Q5的源极与Q6的漏极的连接点为下放大电路的输出正端，电源U4的正极为下放大电路的输出负端；

其中Q5和Q6交替开启，用于控制下桥臂功率管Q8的开和关；Q3在Q5开启前夕开启形成驱动回路给上桥臂功率管Q4的门极电容反向预充电；

Q3在Q5关闭前夕关闭，关断驱动回路，上桥臂功率管Q4的门极电容通过上辅助回路反向放电，将电压降为0V；

整个桥臂的工作周期依次划分为t0～t1时间阶段、t1～t2时间阶段、t2～t3时间阶段、t3～t4时间阶段，具体地，

在t0～t1时间阶段，MOS管Q3、Q6开启，Q5关闭；下桥臂处于关闭状态，上桥臂驱动电路形成回路，电源U2给电容C1和Q4的门极电容进行反向充电，充电结束后，Q4的门极电压为负压；

在t1～t2间阶段，MOS管Q5开启，Q6关闭，为维持Q4门极电容在负压，Q3仍处于导通状态；下桥臂导通瞬间，Q4的母线电压Uds上升，电源U5给Q4的米勒电容Cgd_H和源漏极电容Cds_H充电，米勒电流通过电阻R2形成反向压差使得三极管S1导通，在驱动电路中形成低阻抗回路对米勒电流进行分流，降低Q4门极正向电压尖峰；同时Q4门极电压在上一时段反向充电拉低至负压以降低了Q4误开启的风险；下桥臂导通，母线电流通过负载电感和Q8形成导通回路，负载电感进入充电状态；

在t2～t3时间阶段，MOS管Q3关闭，Q5保持开启状态不变；上桥臂SiC开关Q4的门极电容通过二极管D2和电阻R4形成回路进行反向放电至0V，下桥臂仍处于开启状态，母线电流流向不变；

在t3～t4时间阶段，MOS管Q5关闭，Q3和Q6开启；下桥臂关闭瞬间，Q4的母线电压Uds下降，Q4的米勒电容Cgd_H进行放电，产生反向的米勒电流；此时电容C1和三极管S1的体二极管导通形成低阻抗回路分流了米勒电流，从而降低了Q4门极负向电压尖峰；Q4门极电压在上一时段反向放电拉低至0V以降低Q4负向击穿；该时段的米勒电流也可通过D2和电阻R4进行分流；下桥臂关闭后，电感中的电流通过Q4的体二极管形成回路进行续流；

在Q4的米勒电容放电完成后，后续重复进行。