[实用新型]一种SiC MOSFET二类短路电流抑制电路

说明书

本实用新型提供一种SiC MOSFET二类短路电流抑制电路及方法，包括：逻辑电路，推挽放大器，栅压切换电路以及栅压检测电路。当发生二类短路时，栅极电压将会发生突变，形成较高的电压尖峰，本实用新型通过对栅极电压进行检测，当栅极电压上升到一定阈值时，将栅极驱动电压切换为较低值，根据栅极电压与短路电流呈正关系特性，其短路电流将会减小，从而减小短路对SiC MOSFET的冲击，提高器件的短路耐受能力。

技术领域

本发明涉及一种SiC MOSFET二类短路电流抑制电路，属于电力电子技术领域。

背景技术

SiC MOSFET作为第三代功率半导体器件，其具有开关速度快，开关损耗小等优点，被视为将来能够代替Si IGBT最为理想的开关器件。但其在短路过程中，尤其是在导通状态下发生的二类短路，由于正常导通时栅极电压本身就比较高，短路电流快速上升阶段会通过米勒电容向栅极充电，导致栅极出现更高的栅极电压尖峰，其短路电流会高于额定电流的数倍，并出现电流尖峰，远高于同等级的Si IGBT，短路耐受时间将会大大缩短，因而对其配套驱动板中短路保护电路的要求更为严格。目前的短路保护方法都是从检测速度快的角度出发，使短路时间缩短至SiC MOSFET所能承受的短路耐受时间之内甚至更短，但受限于检测电路的延时、故障信号反馈延时以及关断信号延时等影响，通常在实施保护关断时，短路电流已上升至极高的值，导致短路损耗非常大，产生的结温波动将会对SiC MOSFET造成一定的冲击。此外短路保护需要采用软关断的方法，防止出现过高的电压尖峰，由于过大的短路电流，使得软关断过程较为缓慢，关断损耗也会非常高。

这就需要一种能够抑制二类短路电流的方法，常用的方法是限制栅极电压尖峰，即在驱动中设置栅极钳位电路，将栅极电压尽可能地钳位在SiC MOSFET开通的栅极电压，但仅仅减小了短路电流尖峰，无法进一步减小整个短路过程中的短路电流，软关断过程依然缓慢。因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术上的不足，提出一种SiC MOSFET二类短路电流抑制电路及方法。该电路能够进一步降低二类短路电流，降低短路电流对SiC MOSFET的冲击，提高SiC MOSFET的短路耐受时间。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种SiC MOSFET二类短路电流抑制电路及方法，包括：逻辑电路，推挽放大器，栅压切换电路以及栅压检测电路，其中：

所述的逻辑电路，用于实现开关信号与反馈信号的逻辑组合，控制栅极驱动电压电路的通断；

所述的推挽放大器，用于向待测器件栅极提供正常开通和关断的驱动电压；

所述的栅压切换电路，用于在发生二类短路过程中将栅极驱动电压切换至更小值，从而抑制短路电流；

所述的栅压控制电路，用于检测二类短路故障时的栅极电压尖峰，产生切换栅极驱动电压的逻辑信号。

作为本发明的一种改进，所述逻辑电路采用与、非门搭建模拟电路实现逻辑控制，包括第一与非门G_NAND1、第二与非门G_NAND2，第一非门G_INV1和第二非门G_INV2；其中，驱动开关信号PWM与G_INV1的输入端、G_NAND1的第一输入端、G_NAND2的第一输入端相连，G_NAND1的输出端与G_NAND2的第二输入端相连。