[发明专利]一种采用SiC功率管的桥式功率转换器的栅驱动电路

摘要

一种采用SiC功率管的桥式功率转换器的栅驱动电路，包括两部分结构相同的电路，每部分电路均包括初级开关电路、隔离变压器和RCD电平移位电路，将传统的耦合隔离变压器分成了分立的隔离变压器，次级功率管由分立的初级驱动电路分别控制驱动，隔离变压器次级侧分别串接了谐振电感和电平移位电路。本发明可以大大降低谐振栅驱动电路的驱动损耗，降低SiC功率管发生误导通的概率，同时降低SiC功率管上下两管出现直通的概率，可靠性好，效率高。

主权项

一种采用SiC功率管的桥式功率转换器的栅驱动电路，其中的桥式功率转换器包括半桥和全桥功率转换器，其特征在于：包括初级开关电路、隔离变压器和RCD电平移位电路，初级开关电路中的MOS管栅极控制信号由波形发生器提供，初级开关电路的输出经过隔离变压器输出给RCD电平移位电路，RCD电平移位电路的输出信号作为桥式功率转换器中SiC功率管的栅驱动信号，驱动桥式功率转换器桥臂中的高、低压侧SiC功率管，利用变压器次级存在的漏感作为谐振电感与SiC功率管栅源寄生电容的谐振作用和RCD电平移位电路的电平移位，分别降低驱动损耗和SiC功率管的误导通概率；初级开关电路、隔离变压器和RCD电平移位电路均包括相同结构的第一、第二两部分电路，第一部分电路中的RCD电平移位电路的输出信号驱动桥式功率转换器桥臂中高压侧SiC功率管的栅极，第二部分中的RCD电平移位电路的输出信号驱动桥式功率转换器桥臂中低压侧SiC功率管的栅极；其中：第一部分电路中，初级开关电路包括MOSFET管S1‑S4，波形发生器Q1‑Q4、电容Cr1以及电压源VC1，电压源VC1的正极连接MOSFET管S1的漏极和MOSFET管S2的漏极，电压源VC1的负极连接MOSFET管S3的源极和MOSFET管S4的源极并接地，MOSFET管S1的源极连接MOSFET管S3的漏极，MOSFET管S2的源极连接MOSFET管S4的漏极，MOSFET管S1‑S4的栅极控制信号分别由对应的波形发生器Q1‑Q4提供，波形发生器Q1‑Q4的正极分别连接对应的MOSFET管S1‑S4的栅极，波形发生器Q1‑Q4的负极分别连接对应的MOSFET管S1‑S4的源极，MOSFET管S1的源极和MOSFET管S3的漏极连接电容Cr1的一端；隔离变压器T1初级绕组的同名端连接电容Cr1的另一端，隔离变压器T1初级绕组异名端连接MOSFET管S2的源极和MOSFET管S4的漏极，隔离变压器T1次级绕组同名端连接作为谐振电感的漏感Lr1的一端；RCD电平移位电路包括电阻R1和R4，电容C3和C6以及二极管D1，电阻R1与电容C3并联后的一端连接隔离变压器T1次级绕组的异名端，电阻R1与电容C3并联后的另一端连接二极管D1的阳极和功率转换器中一个桥臂的高压侧SiC功率管源极及低压侧SiC功率管漏极，二极管D1的阴极连接电阻R4与电容C6并联后的一端，电阻R4与电容C6并联后的另一端连接隔离变压器T1次级绕组漏感Lr1的另一端并作为栅驱动信号的输出端，驱动桥式功率转换器中一个桥臂高压侧SiC功率管的栅极；第二部分电路中，初级开关电路包括MOSFET管S5‑S8，波形发生器Q5‑Q8、电容Cr2以及电压源VC1，电压源VC1的正极连接MOSFET管S5的漏极和MOSFET管S6的漏极，电压源VC1的负极连接MOSFET管S7的源极和MOSFET管S8的源极并接地，MOSFET管S5的源极连接MOSFET管S7的漏极，MOSFET管S6的源极连接MOSFET管S8的漏极，MOSFET管S5‑S8的栅极控制信号分别由对应的波形发生器Q5‑Q8提供，波形发生器Q5‑Q8的正极分别连接相应的MOSFET管S5‑S8的栅极，波形发生器Q5‑Q8的负极分别连接相应的MOSFET管S5‑S8的源极，MOSFET管S5的源极和MOSFET管S7的漏极连接电容Cr2的一端；隔离变压器T2初级绕组的同名端连接电容Cr2的另一端，隔离变压器T2初级绕组的异名端连接MOSFET管S6的源极和MOSFET管S8的漏极，隔离变压器T2次级绕组的同名端连接作为谐振电感的漏感Lr2的一端；RCD电平移位电路包括电阻R2和R3，电容C4和C5以及二极管D2，电阻R2与电容C4并联后的一端连接隔离变压器T2次级绕组异名端，电阻R2与电容C4并联后的另一端连接二极管D2的阳极和功率转换器中同一桥臂的低压侧SiC功率管源极并接地，二极管D2的阴极连接电阻R3与电容C5并联后的一端，电阻R3与电容C5并联后的另一端连接隔离变压器T2次级绕组漏感Lr2的另一端并作为栅驱动信号的输出端，驱动桥式功率转换器同一桥臂低压侧SiC功率管的栅极。