[发明专利]适用于SiCBJT的防反流双电源驱动电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种适用于SiC BJT的防反流双电源驱动电路及其控制方法，属于电力电子电路的技术领域。

背景技术

在各种碳化硅(SiC)功率开关器件中，双极性晶体管(BJT)是一种非常具有前景的器件。与硅双极性晶体管相比，碳化硅双极性晶体管(SiC BJT)不受到二次击穿等问题限制。和其他两种碳化硅功率开关器件(JFET和MOSFET)比较起来，其没有JFET器件的栅极驱动的问题，抑或MOSFET氧化层界面稳定性和沟道迁移率的问题。

然而，由于SiC BJT是电流型功率器件，需要驱动电路提供持续的基极电流维持其导通，驱动损耗较大。因此高速低损耗的驱动电路设计是SiC BJT应用的一个重要研究方向。目前文献中针对SiC BJT给出的驱动方式有三种：单电源驱动、双电源驱动和离散型双电源驱动。

单电源驱动电路，电路结构较简单，但该驱动电路很难同时实现高速开关和低驱动损耗的要求，在对驱动性能要求较高的场合不适应；离散型双电源驱动是对双电源驱动的优化，但该电路的电阻和开关数量过多，会增大驱动电路损耗，且此时的基极电流是有级的不连续的。开关数量的增多也会导致电路结构和控制方法变得复杂。

图1所示的双电源驱动电路，双电源驱动是采用高压电源和低压电源对驱动电路供电。经低压侧开关管S_L1、S_L2组成的串联支路接在低压电源V_CCL与地之间，基极电阻R_B接在串联支路中点和SiC BJT基极之间，高压侧第一开关管S_H1、高压侧第二开关管S_H2组成的串联支路接在高压电源V_CCH与地之间，阻尼电阻R_BH、加速电容C_BH组成的支路接在串联支路中点与SiC BJT基极之间。关断SiC BJT管时，由于电容C_BH两端电位不能突变，所以基极电位由于电容钳位突变到很低，其关断时刻电位如公式(1)所示，此时反电流二极管D₁正向偏置导通，基极电阻两端电压此时为公式(2)，基极电阻流过较大的电流脉冲，关断时刻的驱动电路的电流路径如图2所示，其中虚线是指反向电流脉冲，该电流较大，会引起较大的驱动损耗，图3为一个开关周期内基极电阻电流和损耗的仿真波形，I_RB为基极电阻电流，P_RB为基极电阻功率。

V_B＝-(V_OH-V_BE)(1)

V_RB＝-V_B＝V_OH-V_BE(2)

其中：V_B为碳化硅双极性晶体管的基极电位；V_OH为高压电源电压；V_BE为碳化硅双极性晶体管的基射极导通压降；V_RB为基极电阻两端压降；

因此，需要寻求一种能够抑制反向电流的SiC BJT双电源驱动电路，来减小驱动损耗，以期实现开关管快速开关和低驱动损耗的目标。

发明内容

本发明提供了一种适用于SiC BJT的防反流双电源驱动电路及其控制方法，针对双电源驱动电路存在的反流问题，对双电源驱动电路进行改进，使反流问题得到抑制，降低驱动损耗。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种适用于SiC BJT的防反流双电源驱动电路，包括：高压快速开关支路和低压驱动电路，其中高压快速开通支路一端接高压电源，另一端接碳化硅双极性晶体管基极和低压驱动电路的输出端；低压驱动电路的输入端接低压电源。

所述高压快速开关支路包括：高压侧第一开关管S_H1、高压侧第二开关管S_H2、阻尼电阻R_BH、加速电容C_BH；所述高压侧第一开关管一端接高压电源，另一端分别接高压侧第二开关管的一端和阻尼电阻R_BH的一端；阻尼电阻R_BH的另一端接加速电容C_BH的一端，加速电容C_BH另一端接SiC BJT基极；高压侧第二开关管S_H2的另一端接高压电源的地。