[发明专利]一种基于桥式电路的SiC MOSFET门极辅助电路

说明书

本发明公开了一种基于桥式电路的SiC MOSFET门极辅助电路，包括驱动回路、负压产生模块和串扰抑制模块；其中，驱动回路包括驱动电阻，负压产生模块由电容与齐纳二极管并联后再与电源模块串联构成，串扰抑制模块包括反并联的三极管和二极管，后与抑制电容相连，三极管基极与发射极和驱动电阻并联；各SiC MOSFET的栅极与源极之间设有驱动回路，负压产生模块与驱动回路串联，串扰抑制模块与驱动回路并联。本发明电路均由无源器件构成，结构简单；无需额外增加驱动负压电源，且驱动负压可由齐纳二极管调节，可满足各种驱动需求；有效解决串联扰动发生时的电压尖峰问题，保证器件安全。

技术领域

本发明属于电力电子领域，具体涉及一种基于桥式电路的SiC MOSFET门极辅助电路。

背景技术

SiC MOSFET作为新型电力电子器件拥有SiC材料的众多优点，成为应用于高频、高压电路中的理想选择。但是，随着器件开关速度的不断加快，以往在桥式电路中不被重视的寄生参数成为威胁应用SiC MOSFET电路的首要因素。寄生电容在桥臂拓扑高频应用下容易产生串联扰动现象，串联扰动正压尖峰会造成器件误导通，负压尖峰会导致器件损坏，因此传统门极驱动电路已不能满足SiC MOSFET在高频下的可靠性，需要进行改进。

目前，在抑制串联扰动方面，根据原理的不同可大致分为门极阻抗控制和门极电压控制两类方法，门极阻抗控制中最典型的方法是并联一个辅助电容，但是辅助电容的接入会减低器件开断速度，增大开断损耗，门极电压控制中最简单的方法是增加一个负向电压源，这利用了SiC MOSFET器件耐负压的特点。许多方案都能实现对串扰的抑制，但都有降低开断速度、控制复杂等缺点。基于此，本文提出一套基于栅源电压比较控制的门极辅助电路。该方法抑制了串联扰动现象，提高了关断速度且降低了控制复杂程度。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明公开了一种基于桥式电路的SiCMOSFET门极辅助电路，能够抑制桥臂结构串联扰动，提高器件关断速度。

技术方案：本发明采用如下技术方案：一种基于桥式电路的SiC MOSFET门极辅助电路，其特征在于，包括驱动回路、负压产生模块和串扰抑制模块；其中，桥式电路包括多个SiC MOSFET，各SiC MOSFET分别串接于桥式电路中各依次相邻接的桥臂中，各SiC MOSFET的栅极与源极之间设有驱动回路，驱动回路与负压产生模块串联，驱动回路与串扰抑制模块并联。

优选的，驱动回路包括电源模块、脉冲模块、第一开关管、第二开关管、驱动电阻和驱动内阻；其中，电源模块通过串联的第一开关管、第二开关管和驱动电阻连接到SiCMOSFET的源极，驱动内阻的一端连接到第一开关管和第二开关管的公共端，驱动内阻的另一端连接到SiC MOSFET的栅极，脉冲模块分别连接到第一开关管和第二开关管。

优选的，负压产生模块包括负压电阻、负压电容和齐纳二极管；其中，负压电容和齐纳二极管并联后再串联到第二开关管和驱动电阻之间，齐纳二极管正极连接第二开关管，齐纳二极管负极连接驱动电阻，齐纳二极管负极通过负压电阻连接到电源模块。

优选的，负压电阻的值为10kΩ，负压电容的值为10uF，齐纳二极管的耐压为5.1V。

优选的，串扰抑制模块包括抑制电容、三极管和二极管；其中，三极管为NPN型三极管，抑制电容的一端连接SiC MOSFET的栅极，抑制电容的另一端连接三极管的集电极和二极管的负极，三极管的基极、发射极与驱动电阻并联，三极管的发射极和二极管的正极连接SiC MOSFET的源极。

优选的，抑制电容的值为100nF。

优选的，第一开关管和第二开关管采用推挽方式接入。

有益效果：本发明具有如下有益效果：