[发明专利]一种SiC-BJT的单电源驱动电路

说明书

一种SiC‑BJT的单电源驱动电路，属于电力电子技术领域。包括提供脉冲电流的动态支路、提供静态电流的恒流支路以及控制开关的逻辑控制电路，其中动态支路又分为正脉冲支路和负脉冲支路；数字逻辑控制电路用于产生第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号；恒流支路的输入端在第一控制信号的控制下连接电源电位或地电位，其输出端连接SiC‑BJT的基极；正脉冲支路的输入端在第二控制信号的控制下连接电源电位或开路，其输出端连接SiC‑BJT的基极；负脉冲支路的输入在第三控制信号的控制下连接地电位或开路，其输出端连接SiC‑BJT的基极。本发明可以实现脉冲电流宽度的调整，减小动态损耗，同时采用单电源设计，在一定程度上简化了驱动电路结构。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种SiC-BJT的单电源驱动电路。

背景技术

在众多碳化硅(SiC)功率器件中，双极型晶体管(BJT)仍然是一种具有发展前景的开关器件。相较于硅基的双极型晶体管，SiC-BJT主要的区别在于其可以具有更大的电流增益，同时SiC-BJT在关断过程中没有存储时间影响以及不存在反向饱和电流的问题。相比于SiC JFET和MOSFET器件，SiC-BJT没有这些器件的栅驱动问题。而且，SiC-BJT也不用考虑栅氧化层的可靠性和沟道迁移率的问题。

对于SiC-BJT而言，需要对基区驱动电路的设计投入更多的精力，因为基区驱动电路需要具有以下两种功能：

1、在导通和关断的过程中需要能够提供合适的电流脉冲来给器件内部的寄生电容充放电，以达到快速开启和关断的目的；

2、在器件工作时，能够产生必要的静态基极电流来确保SiC-BJT保持在深饱和区。

目前文献提到的主要驱动电路的结构有单电源驱动、双电源驱动和离散双电源驱动三种。其中单电源电路结构简单，但是该结构很难同时具备高速开关和低功耗的能力，只能用于低性能要求的场合；双电源驱动结构是采用高压源与低压源同时供电的方法，其中高压电源用于动态过程供电以提高器件的开关速度，采用低压电源来提供静态电流，这样能够在提高开关速度的同时又不提升静态功耗，但是电路结构较为复杂，需要双电源供电；离散驱动结构则是根据负载电流的变化来调整基极整流电阻的个数，以此调整基极电流，降低驱动电路的静态损耗，但是电路结构更为复杂，需要反馈电路以及数字逻辑电路控制基极电阻个数，具体实现系统复杂容易造成一些稳定性问题。

发明内容

针对上述单电源驱动电路无法同时满足低功耗和高开关速度、以及双电源驱动和离散驱动结构复杂的问题，本发明提供了一种适用于SiC-BJT的单电源驱动电路，结构简单，使速度提高的同时，降低系统的整体损耗。

本发明的技术方案为：

一种SiC-BJT的单电源驱动电路，包括

数字逻辑控制电路，其输入端连接外部方波信号，用于产生第一控制信号S1、第二控制信号S2和第三控制信号S3；

恒流支路，其输入端在所述第一控制信号S1的控制下连接电源电位Vcc或地电位，其输出端连接所述SiC-BJT的基极；

正脉冲支路，其输入端在所述第二控制信号S2的控制下连接电源电位Vcc或开路，其输出端连接所述SiC-BJT的基极；

负脉冲支路，其输入在所述第三控制信号S3的控制下连接地电位或开路，其输出端连接所述SiC-BJT的基极。

具体的，所述恒流支路包括第一PMOS管MP1、第一NMOS管MN1、限流电阻Rb和第一整流二极管D1，

第一PMOS管MP1和第一NMOS管MN1的基极互连并连接所述第一控制信号S1，其漏极也互连并连接第一整流二极管D1的阳极，第一PMOS管MP1的源极连接电源电位Vcc，第一NMOS管MN1的源极连接地电位；