[发明专利]SiC MOSFET的辅助关断电路及方法、驱动电路

说明书

本申请技术方案提供一种SiC MOSFET的辅助关断电路及方法、驱动电路，其中所述辅助关断电路包括：输出侧逻辑控制模块，用于接收所述SiC MOSFET的驱动脉冲信号并输出；输出级功率放大电路，与所述输出侧逻辑控制模块电连接，并被配置为对所述驱动脉冲信号进行放大，并输出至所述SiC MOSFET；分段关断模块，与所述输出级功率放大电路、所述输出侧逻辑控制模块以及所述SiC MOSFET管的栅极电连接，且所述分段关断模块被配置为在所述SiC MOSFET关断的过程中等效电阻值呈增大的趋势。本申请技术方案的辅助关断电路可以解决驱动关断电阻无法平衡关断过电压和关断损耗问题。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种SiC MOSFET的辅助关断电路及方法、驱动电路。

背景技术

电力电子功率变换器作为电能利用的重要装置，在生产和生活中发挥着重要作用。电力电子功率变换器的核心是功率半导体器件，很大程度上决定了电力电子功率变换器的性能。目前，大部分功率半导体器件是Si半导体材料，其特性已接近理论极限，成为电力电子功率变换器进一步发展的瓶颈。与Si功率器件相比，SiC功率器件具有更加优异特性：SiC功率器件具有更高的开关速度，能够在更高的结温下工作，可以同时实现高频、高电压和大电流。这些特性能够显著提升半导体功率变换器的性能，获得更高的电能转换效率，实现更高的功率密度，降低系统成本等。

在电力电子变换器中，微控制器发出的控制信号属于弱电信号，不能直接驱动功率半导体器件，需要在微控制器与功率半导体器件之间设置驱动电路。驱动电路主要是对微控制器发出的弱电控制信号整形、功率放大后实现对功率半导体器件的通断控制；当功率半导体器件及其所在电路中出现故障时，也要由驱动电路将故障信息传回微控制器。故驱动电路是弱电控制信号与强电功率回路之间交互的桥梁，驱动电路的可靠性直接影响电力电子变换器的整体可靠性。

在目前的驱动电路关断设计中，通常在SiC MOSFET栅极设置固定值的驱动关断电阻，驱动关断电阻的阻值大小直接影响到开关损耗、漏源关断过电压等关键参数。当采用小阻值的驱动关断电阻时，关断损耗较小，但电流变化率(di/dt)较大，关断过电压的尖峰大。当采用大阻值的驱动关断电阻时，di/dt小，关断过电压的尖峰小，但关断损耗较大。

发明内容

本申请要解决的技术问题是驱动关断电阻无法平衡关断过电压和关断损耗问题。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种SiC MOSFET的辅助关断电路，包括：输出侧逻辑控制模块，用于接收所述SiC MOSFET的驱动脉冲信号并输出；输出级功率放大电路，与所述输出侧逻辑控制模块电连接，并被配置为对所述驱动脉冲信号进行放大，并输出至所述SiC MOSFET；分段关断模块，与所述输出级功率放大电路、所述输出侧逻辑控制模块以及所述SiC MOSFET管的栅极电连接，且所述分段关断模块被配置为在所述SiC MOSFET关断的过程中等效电阻值呈增大的趋势。

在本申请的一些实施例中，在所述SiC MOSFET关断的过程中，所述分段关断模块的等效电阻值在第一阶段为第一阻值，在随后的第二阶段增加至第二阻值。

在本申请的一些实施例中，所述分段关断模块包括：第一电阻，所述第一电阻的第一端电连接所述输出级功率放大电路；第二电阻，所述第二电阻的第一端电连接所述第一电阻的第二端，所述第二电阻的第二端电连接所述SiC MOSFET的栅极；第一二极管，所述第一二极管的阴极电连接所述第一电阻的第二端；第一MOS管，所述第一MOS管的栅极电连接所述输出侧逻辑控制模块，源极电连接所述第一二极管的阳极，漏极电连接所述SiCMOSFET的栅极；在所述SiC MOSFET关断的过程中，所述输出侧逻辑控制模块在第一阶段向所述第一MOS管发送导通信号，所述第一MOS管导通；在第二阶段向所述第一MOS管发送关断信号，所述第一MOS管关断。

在本申请的一些实施例中，所述输出级功率放大电路包括PMOS管和NMOS管构成的推挽式驱动电路，或者包括NPN和PNP三极管构成的推挽式驱动电路。