[发明专利]一种基于跨导增益负反馈机理的栅源电压扰动抑制电路

说明书

本发明提供了一种基于跨导增益负反馈机理的栅源电压扰动抑制电路，用于驱动被驱动功率MOSFET(Q₁)，被驱动功率MOSFET(Q₁)通过驱动芯片作开关动作，包括一驱动管(Q₂)；通过驱动管(Q₂)的跨导增益，经过被驱动功率MOSFET(Q₁)内部寄生电阻，产生位移电流，对被驱动功率MOSFET(Q₁)的寄生输入电容充放电，基于跨导增益构建负反馈调节机制，在外界干扰下，控制栅源电压保持稳定，同时抑制栅源电压正向和负向电压发散振荡。

【技术领域】

本发明涉及一种基于跨导增益负反馈机理的栅源电压扰动抑制电路。

【背景技术】

功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在使用中，漏源电压和电流的剧烈变化通过米勒电容反射，影响栅源电压稳定性。随着材料技术的进步，采用SiC、GaN等宽禁带半导体材料生成的功率MOSFET具有耐压高、开关速度快的优势，然而，这一优势确迫使漏源电压和电流的变化率变得更高，严重挑战着栅源电压的稳定性。特别不稳定的栅源电压将增加变换器损耗，甚至引发桥臂直通、栅极电解质击穿，严重威胁着MOSFET的性能提升和安全可靠应用。

目前已经有多种有源驱动技术解决栅源电源的稳定性问题。在驱动电路中增加有源的辅助半导体器件，并通过控制谐振达到抑制扰动的目的；参见专利文献1:一种SiCMOSFET的栅极扰动抑制电路及驱动电路，申请号201810059420.5；参见专利文献2:驱动电平组合优化的桥臂扰动抑制驱动电路及其控制方法，申请号201610459751.9；参见专利文献3:一种谐振型SiC MOSFET桥臂扰动抑制驱动电路及其控制方法，申请号201811451477.6；参见专利文献4:一种抑制SiC MOSFET桥臂扰动的改进门极驱动装置，申请号201710703079.8。上述的专利文献的技术方案，均依赖于谐振机理，调整驱动回路阻抗特性或输出电压，旁路或抵消结电容位移电流影响。为此，需要额外增加逻辑电路控制辅助半导体器件，需要额外增加具有一定体积的储能元件(一般为电容)。此外，由于谐振点随电路杂散参数变化，扰动抑制元件的参数需要针对不同电路进行专门设计，抑制效果严重依赖杂散参数提取精度，解决方法的环境适应性较差。实际应用中，急需驱动电路简单、设计可靠性强的扰动抑制方法。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种基于跨导增益负反馈机理的栅源电压扰动抑制电路，基于跨导增益构建负反馈调节机制，在外界干扰下，控制栅源电压保持稳定，同时抑制栅源电压正向和负向电压发散振荡。

本发明是这样实现的：一种基于跨导增益负反馈机理的栅源电压扰动抑制电路，用于驱动被驱动功率MOSFET(Q₁)，被驱动功率MOSFET(Q₁)通过驱动芯片作开关动作，包括一驱动管(Q₂)；通过驱动管(Q₂)的跨导增益，经过被驱动功率MOSFET(Q₁)内部寄生电阻，产生位移电流，对被驱动功率MOSFET(Q₁)的寄生输入电容充放电。

进一步地，还包括驱动电阻(R_g2)、驱动电阻(R_g1)、开通偏置电压以及关断偏置电压，所述驱动芯片输出电源正端口连接至开通偏置电压的正极，所述驱动芯片输出电源负端口连接至关断偏置电压的负极，所述驱动芯片的驱动输出端口连接至所述被驱动功率MOSFET(Q₁)的栅极，所述驱动芯片的驱动输出端口连接至所述驱动管(Q₂)的栅极，所述驱动管(Q₂)的源极连接至所述被驱动功率MOSFET(Q₁)的栅极，所述驱动管(Q₂)的漏极连接至所述关断偏置电压的负极，所述开通偏置电压负极以及关断偏置电压的正极均连接至所述被驱动功率MOSFET(Q₁)的源极。