CN208461686U - 一种应用于SiC-MOSFET的驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种应用于SiC－MOSFET的驱动装置，包括：控制器、隔离电路、驱动电源电路以及有源钳位驱动电路，所述控制器、隔离电路、有源钳位驱动电路依次连接，所述驱动电源电路分别连接隔离电路以及有源钳位驱动电路，其中，驱动电源电路包括连接的电容C1、C2、C3、C4、电阻R1、R2、三极管Q1、Q2、第一稳压单元、第二稳压单元。本实用新型有益效果：简化及优化驱动电源设计，提高驱动电源稳定性，提供更精确合适的驱动电压；就近采用有源驱动电路，可较大限度缩小回路面积，减小对周边干扰耦合，降低寄生参数，大幅改善驱动波形，提高SiC－MOSFET工作的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种应用于SiC-MOSFET的驱动装置。
背景技术
SiC-MOSFET，即碳化硅-金属-氧化物半导体场效应晶体管。在SiC-MOSFET的开发与应用方面，与相同功率等级的Si MOSFET相比，SiC-MOSFET导通电阻、开关损耗大幅降低，适用于更高的工作频率，另由于其高温工作特性，大大提高了高温稳定性。
但是SiC-MOSFET由于开关速度极快，di/dt和du/dt非常大，所以对寄生参数非常敏感，开关过程极易产生震荡，其对于驱动电路的要求较高。现有的SiC-MOSFET的驱动电路由于稳定性差，其震荡幅度超出规格正负电源限值而经常导致SiC-MOSFET损毁。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提出一种提高SiC-MOSFET工作的稳定性和可靠性的驱动装置。
一种应用于SiC-MOSFET的驱动装置，包括：控制器、隔离电路、驱动电源电路以及有源钳位驱动电路，所述控制器、隔离电路、有源钳位驱动电路依次连接，所述驱动电源电路分别连接隔离电路以及有源钳位驱动电路，其中，驱动电源电路包括电容C1、C2、C3、C4、电阻R1、R2、三极管Q1、Q2、第一稳压单元、第二稳压单元，所述电容C1的一端连接三极管Q1的集电极，另一端连接电容C2，所述电容C2的另一端连接三极管Q2的集电极，在电容C1、C2的两端还分别连接前级正电源输出端、前级负电源输出端，所述电阻R1的一端连接三极管Q1的集电极，另一端连接三极管Q1的基极，所述电阻R2的一端连接三极管Q2的集电极，另一端连接三极管Q2的基极，所述第一稳压单元的负极连接三极管Q1的基极，正极分别连接第二稳压单元的负极、电容C1、C3以及C4的一端，所述第二稳压单元的正极连接三极管Q2的基极，所述电容C3的一端连接三极管Q1的发射极，另一端连接第一稳压单元的正极，所述电容C4的一端连接三极管Q1的发射极，另一端连接第一稳压单元的正极。
优选的，所述第一稳压单元包括稳压管ZD1，所述第二稳压单元包括稳压管ZD2，所述稳压管ZD1的负极连接三极管Q1的基极，其正极连接稳压管ZD2的负极，稳压管ZD2的正极连接三极管Q2的基极。
优选的，所述第一稳压单元包括可控精密稳压源ZD3、电阻R3、R4，所述第二稳压单元包括稳压管ZD2，所述可控精密稳压源ZD3的阴极连接三极管Q1的基极，其阳极连接连接稳压管ZD2的负极，其参考极分别连接电阻R3、R4的一端，所述电阻R3的另一端连接三极管Q1的发射极，所述电阻R4的另一端连接稳压管ZD2的负极，所述稳压管ZD2的正极连接三极管Q2的基极。
优选的，有源钳位驱动电路包括电容C21、C22、电阻R21、R22、R23、R24、三极管Q21、Q22，所述电阻R22、电容C21、C22依次连接，电阻R22的另一端连接三极管Q21的集电极，电容C22的另一端连接三极管Q22的集电极，在电容C21、C22的两端还分别连接电容C3、C4的输出端，所述电阻R21的一端连接隔离电路输出端，另一端分别连接三极管Q21的基极、三极管Q22的基极，所述电阻R23的一端分别连接三极管Q21的发射极、三极管Q22的发射极，另一端分别连接SiC-MOSFET的栅极、电阻R24的一端，所述电阻R24的另一端分别连接SiC-MOSFET的源极、电容C21与C22的中间节点。
优选的，所述隔离电路包括光耦或磁隔或容隔。
通过使用本实用新型，可以实现以下效果：
简化及优化驱动电源设计，提高驱动电源稳定性，提供更精确合适的驱动电压；就近采用有源驱动电路，可较大限度缩小回路面积，减小对周边干扰耦合，降低寄生参数，大幅改善驱动波形，提高SiC-MOSFET工作的稳定性和可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型实施例一中整体模块连接图；
图2是本实用新型实施例一中驱动电源电路原理图；
图3是本实用新型实施例一中有源钳位驱动电路原理图
图4是本实用新型实施例二中驱动电源电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
实施例1
结合附图1，一种应用于SiC-MOSFET的驱动装置，包括：控制器、隔离电路、驱动电源电路以及有源钳位驱动电路，所述控制器、隔离电路、有源钳位驱动电路依次连接，所述驱动电源电路分别连接隔离电路、有源钳位驱动电路以及SiC-MOSFET。
由控制器产生控制PWM信号，该信号输入给隔离电路原边；副边有驱动电源电路，该电路调节驱动所需的正负电压，给隔离电路副边、有源钳位驱动电路供电；隔离电路副边将原边的信号传递给有源钳位驱动电路，实现对SiC-MOSFET驱动控制。
结合附图2，具体的，驱动电源电路包括电容C1、C2、C3、C4、电阻R1、R2、三极管Q1、Q2、第一稳压单元、第二稳压单元，所述电容C1的一端连接三极管Q1的集电极，另一端连接电容C2，所述电容C2的另一端连接三极管Q2的集电极，在电容C1、C2的两端还分别连接前级正电源输出端、前级负电源输出端，所述电阻R1的一端连接三极管Q1的集电极，另一端连接三极管Q1的基极，所述电阻R2的一端连接三极管Q2的集电极，另一端连接三极管Q2的基极，所述第一稳压单元的负极连接三极管Q1的基极，正极分别连接第二稳压单元的负极、电容C1、C3以及C4的一端，所述第二稳压单元的正极连接三极管Q2的基极，所述电容C3的一端连接三极管Q1的发射极，另一端连接第一稳压单元的正极，所述电容C4的一端连接三极管Q1的发射极，另一端连接第一稳压单元的正极，电容C3、C4的两端分别作为驱动正电源、驱动负电源。其中，第一稳压单元包括稳压管ZD1，所述第二稳压单元包括稳压管ZD2，所述稳压管ZD1的负极连接三极管Q1的基极，其正极连接稳压管ZD2的负极，稳压管ZD2的正极连接三极管Q2的基极。
电容C1、C2分别由前端电源电路产生的前级正、负电源输入。电容C1上的前级正电源通过电阻R1，稳压管ZD1，三极管Q1调节合适的驱动正电压输出给电容C3。稳压管ZD1击穿电压为V1，则电容C3上的驱动正电源电压值约为稳压管ZD1击穿电压(V1-0.7)V。同理，电容C2上的前级负电源通过电阻R2，稳压管ZD2，三极管Q2调节合适的驱动正电压输出给电容C3。稳压管ZD2击穿电压为V2，则电容C4上的驱动负电源电压值约为稳压管ZD2击穿电压(V2-0.7)V。利用稳压管ZD1、ZD2的稳压特性，同时将波动的前级正、负电源输入调节为稳定的驱动正、负电源电压输出，为有源钳位驱动电路提供更精确合适的驱动电压。
结合附图3，具体的，有源钳位驱动电路包括电容C21、C22、电阻R21、R22、R23、R24、三极管Q21、Q22，所述电阻R22、电容C21、C22依次连接，电阻R22的另一端连接三极管Q21的集电极，电容C22的另一端连接三极管Q22的集电极，在电容C21、C22的两端还分别连接连接电容C3、C4的输出端即驱动正电源、驱动负电源，所述电阻R21的一端连接隔离电路输出端接收PWM信号，另一端分别连接三极管Q21的基极、三极管Q22的基极，所述电阻R23的一端分别连接三极管Q21的发射极、三极管Q22的发射极，另一端分别连接SiC-MOSFET S1的栅极、电阻R24的一端，所述电阻R24的另一端分别连接SiC-MOSFET S1的源极、电容C21与C22的中间节点。
驱动正电源、驱动负电源分别施加在C21，C22上，光耦副边输出的PWM信号发送给电阻R21，控制三极管Q21，Q22开关，实现对SiC-MOSFET S1的驱动开关控制。SiC-MOSFET S1驱动控制回路被限制在由电容C21，C22，电阻R22，三极管Q21，Q22，电阻R23构成的回路中，该回路就近靠在SiC-MOSFET S1，可较大限度缩小回路面积，减小对周边干扰耦合，降低寄生参数，大幅改善驱动波形，提高SiC-MOSFET工作的稳定性和可靠性。
具体的，隔离电路包括光耦或磁隔或容隔，从电路上把干扰源和易干扰的部分隔离开来，从而达到隔离现场干扰的目的
实施例二
实施例二与实施例一的区别在于，第一稳压单元为的可控精密稳压源ZD3、电阻R3、R4。结合附图4，第一稳压单元包括可控精密稳压源ZD3、电阻R3、R4，所述第二稳压单元包括稳压管ZD2，所述可控精密稳压源ZD3的阴极连接三极管Q1的基极，其阳极连接连接稳压管ZD2的负极，其参考极分别连接电阻R3、R4的一端，所述电阻R3的另一端连接三极管Q1的发射极，所述电阻R4的另一端连接稳压管ZD2的负极，所述稳压管ZD2的正极连接三极管Q2的基极。
调节电阻R3，R4的阻值，得到所需的驱动正电源电压值，同时可控精密稳压源ZD3的精度较普通稳压管更高，输出驱动正电源电压更精确。
本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种应用于SiC－MOSFET的驱动装置，其特征在于，包括：控制器、隔离电路、驱动电源电路以及有源钳位驱动电路，所述控制器、隔离电路、有源钳位驱动电路依次连接，所述驱动电源电路分别连接隔离电路以及有源钳位驱动电路，其中，驱动电源电路包括电容C1、C2、C3、C4、电阻R1、R2、三极管Q1、Q2、第一稳压单元、第二稳压单元，所述电容C1的一端连接三极管Q1的集电极，另一端连接电容C2，所述电容C2的另一端连接三极管Q2的集电极，在电容C1、C2的两端还分别连接前级正电源输出端、前级负电源输出端，所述电阻R1的一端连接三极管Q1的集电极，另一端连接三极管Q1的基极，所述电阻R2的一端连接三极管Q2的集电极，另一端连接三极管Q2的基极，所述第一稳压单元的负极连接三极管Q1的基极，正极分别连接第二稳压单元的负极、电容C1、C3以及C4的一端，所述第二稳压单元的正极连接三极管Q2的基极，所述电容C3的一端连接三极管Q1的发射极，另一端连接第一稳压单元的正极，所述电容C4的一端连接三极管Q1的发射极，另一端连接第一稳压单元的正极。
2.根据权利要求1所述的应用于SiC－MOSFET的驱动装置，其特征在于，所述第一稳压单元包括稳压管ZD1，所述第二稳压单元包括稳压管ZD2，所述稳压管ZD1的负极连接三极管Q1的基极，其正极连接稳压管ZD2的负极，稳压管ZD2的正极连接三极管Q2的基极。
3.根据权利要求1所述的应用于SiC－MOSFET的驱动装置，其特征在于，所述第一稳压单元包括可控精密稳压源ZD3、电阻R3、R4，所述第二稳压单元包括稳压管ZD2，所述可控精密稳压源ZD3的阴极连接三极管Q1的基极，其阳极连接连接稳压管ZD2的负极，其参考极分别连接电阻R3、R4的一端，所述电阻R3的另一端连接三极管Q1的发射极，所述电阻R4的另一端连接稳压管ZD2的负极，所述稳压管ZD2的正极连接三极管Q2的基极。
4.根据权利要求1所述的应用于SiC－MOSFET的驱动装置，其特征在于，所述有源钳位驱动电路包括电容C21、C22、电阻R21、R22、R23、R24、三极管Q21、Q22，所述电阻R22、电容C21、C22依次连接，电阻R22的另一端连接三极管Q21的集电极，电容C22的另一端连接三极管Q22的集电极，在电容C21、C22的两端还分别连接电容C3、C4的输出端，所述电阻R21的一端连接隔离电路输出端，另一端分别连接三极管Q21的基极、三极管Q22的基极，所述电阻R23的一端分别连接三极管Q21的发射极、三极管Q22的发射极，另一端分别连接SiC－MOSFET的栅极、电阻R24的一端，所述电阻R24的另一端分别连接SiC－MOSFET的源极、电容C21与C22的中间节点。
5.根据权利要求1所述的应用于SiC－MOSFET的驱动装置，其特征在于，所述隔离电路包括光耦或磁隔或容隔。
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