[发明专利]一种大功率SiC功率模块驱动电路

说明书

本发明属于电机控制器技术领域，公开了一种大功率SiC功率模块驱动电路。采用双端隔离驱动电源，负压关短可有效抑制串扰引起的误导通，具有良好的可靠性和抗电磁干扰性；同时集成母线电压采样及相电流采样电路，极大的简化了电驱动系统功率硬件结构，对电推进驱动电机控制器集成化、高效化设计十分友好。SiC功率器件驱动电路由驱动前级电路、双端隔离驱动电源电路、隔离采样电路、驱动及保护电路组成。

技术领域

本发明属于电机控制器技术领域，尤其涉及一种大功率SiC功率模块驱动电路。

背景技术

电推进系统为飞机提供能源和用于克服阻力使飞机飞行的动力，主要由电池组、电动机、控制器和螺旋桨等组成。其中，电池组将化学能转换为电能，为飞机提供和所需的能量；电动机将电能转换为机械能，并由控制器控制满足不同飞行状态所需的输出功率；螺旋桨为飞机提供飞行的动力。

电推进驱动系统电机控制器是实现电能转换的重要装置，用来控制电推进驱动电机的高效、高可靠运行。其中功率转换部分主要包括功率开关管、功率开关管栅极驱动电路、电压和电流互感器等。因此要实现电推进驱动电机的高效可靠运行，必须考虑大功率条件下功率管可靠驱动的问题。

碳化硅(SiC)功率器件作为一种新型的具有发展潜力的功率器件，具有高功率密度、耐高温、高频、低损耗的特点，同时还有优良导热系数优势，可以极大的减小散热器的设计尺寸，对提高整机功率密度、减小设备体积和重量、减小散热系统具有重要意义，尤其是在对系统功重比要求严格的航空领域，更是引起了人民广泛关注。与Si基功率器件相比，在传统的硬件开关拓扑结构中，SiC功率器件的快速开关暂态过程使其对寄生参数更加敏感，需要承受更大的电气应力。SiC功率器件有一些寄生参数，包括内部寄生电容，三个引脚上的内部寄生电感，栅极电阻等，对SiC功率器件的模型搭建要考虑寄生参数的影响。通常Si基功率器件的驱动高电平电压为12V～15V，低电平电压为0V。而SiC器件的MOS沟道部分迁移率较低，沟道阻抗比Si基器件高，其所需的栅极驱动电压更高，以得到较低的导通电阻，通常SiC器件所需的驱动高电平为15～20V，低电平为-5～0V。另外，由于SiC器件与一般的Si器件相比，栅极充电电荷比较小，因此所需要的驱动功率也比较小。所以常规的Si器件的驱动电路不能直接用来驱动SiC器件，需要进行特殊的设计。

目前针对SiC功率模块驱动模块市面上成熟的产品较少，国内外各大驱动器生产厂商正在开展SiC相关产品的开发，这就导致SiC功率模块的应用受到极大的限制。因此设计一款集成的、性能良好、经济实惠的SiC驱动器具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对目前SiC功率模块应用受到极大限制的不足，提出了一种大功率SiC功率模块驱动电路，以解决SiC功率器件在电机控制器中应用时的可靠驱动问题。

一种SiC功率模块驱动电路，所述驱动电路包括：上管驱动电路和下管驱动电路；

所述上管驱动电路包括：驱动芯片U401和驱动芯片U401左侧的原边子电路及驱动芯片U401右侧的副边子电路；

驱动芯片U401的1脚与控制电源5V_Q相连，3～6脚均与控制电源地GND_Q相连；14脚与驱动电源正输出+15V_UP相连，10脚与驱动电源地GND_UP相连，15脚与驱动电源负输出-4V_UP相连；

所述原边子电路包括：下拉电阻R413、故障信号上拉电阻R414，滤波电阻R415，滤波电容C403，缓冲及高频滤波电容C401、C402；电阻R415一端连接PWM输入信号正极，另一端与驱动芯片U401的7脚连接，电阻R414两端分别于1脚和8脚相连，电阻R413两端分别与3脚和7脚相连，电容C403与电阻R413并联；电容C401、C402并联且两端分别连接1脚和3脚；