本發(fā)明電源、電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊。

背景技術(shù)：

碳化硅(英文：siliconcarbide，縮寫：sic)是當前國際上最先進的第三代新型半導(dǎo)體材料之一，應(yīng)用領(lǐng)域也極其廣泛。碳化硅金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(siliconcarbidemetal-oxidesemiconductorfieldeffecttransistor，縮寫：sicmosfet)，簡稱碳化硅場效應(yīng)管，是碳化硅電力電子器件研究中最受關(guān)注的器件。

sicmosfet器件具有低導(dǎo)通電阻的特點，導(dǎo)通損耗小、具有很高的擊穿電壓和很低的熱阻系數(shù)、工作耐受溫度高，但是sicmosfet對驅(qū)動要求比較高，推薦開啟電壓達到16v-20v，而關(guān)斷電壓最好有負壓關(guān)斷才能達到良好的關(guān)斷效果。

但是，現(xiàn)有的驅(qū)動電路的輸出電平無法達到simosfet驅(qū)動電平的要求，導(dǎo)致柵極電壓在關(guān)斷點附近震蕩，產(chǎn)生sicmosfet誤導(dǎo)通，嚴重影響sicmosfet的關(guān)斷效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊，以克服現(xiàn)有技術(shù)中sicmosfet的關(guān)斷效果不好的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供一種碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊，包括：第一驅(qū)動電路、第一負壓驅(qū)動電路以及第二負壓驅(qū)動電路；所述第一驅(qū)動電路的輸入端用于接收方波輸入信號，當所述方波輸入信號為高電平時，所述第一驅(qū)動電路的輸出端輸出高電平驅(qū)動電壓；所述第一負壓驅(qū)動電路的輸入端與所述第一驅(qū)動電路的輸入端相連接，當所述方波輸入信號為低電平時，所述第一負壓驅(qū)動電路的輸出端輸出負電壓信號；第二負壓驅(qū)動電路的輸入端與所述第一負壓驅(qū)動電路的輸出端相連接，所述第二負壓驅(qū)動電路的輸入端用于接收所述負電壓信號，所述第二負壓驅(qū)動電路的輸出端與所述第一驅(qū)動電路的輸出端相連接，在所述負電壓信號的驅(qū)動下，所述第二負壓驅(qū)動電路的輸出端輸出負壓關(guān)斷電壓。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一驅(qū)動電路包括：電阻(r2)、電阻(r3)、三極管(q1)；所述電阻(r2)的一端與所述三極管(q1)的發(fā)射極相連接，且所述電阻(r2)的一端作為所述第一驅(qū)動電路的輸入端；所述電阻(r2)的另一端與所述三極管(q1)的基極相連接，且所述電阻(r2)的另一端通過所述電阻(r3)接地；所述三極管(q1)的集電極作為所述第一驅(qū)動電路的輸出端。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一驅(qū)動電路還包括：電阻(r1)；所述電阻(r2)的一端作為所述第一驅(qū)動電路的輸入端包括：所述電阻(r1)的一端作為所述第一驅(qū)動電路的輸入端，所述電阻(r1)的另一端分別與所述電阻(r2)的一端以及所述三極管(q1)的發(fā)射極相連接。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一驅(qū)動電路還包括：電容(c1)；所述電阻(r2)的另一端通過所述電容(c1)接地。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一負壓驅(qū)動電路包括：電容(c2)、二極管(d1)；所述電容(c2)的一端作為所述第一負壓驅(qū)動電路的輸入端，所述電容(c2)的另一端作為所述第一負壓驅(qū)動電路的輸出端；所述電容(c2)的另一端與所述二極管(d1)的正極相連接，所述二極管(d1)的負極接地。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一負壓驅(qū)動電路還包括：二極管(d2)；所述二極管(d1)的負極接地包括：所述二極管(d1)的負極與所述二極管(d2)的負極相連接，所述二極管(d2)的正極接地。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述二極管(d2)為穩(wěn)壓二極管。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第二負壓驅(qū)動電路包括：三極管(q2)、電阻(r4)、電阻(r5)；所述三極管(q2)的發(fā)射極與所述第一負壓驅(qū)動電路的輸出端相連接；所述三極管(q2)的集電極和所述電阻(r4)的一端相連接；且所述三極管(q2)的集電極作為所述第二負壓驅(qū)動電路的輸出端；所述三極管(q2)的基極和所述電阻(r4)的另一端相連接，且所述電阻(r4)的另一端通過所述電阻(r5)接地。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第二負壓驅(qū)動電路還包括：電容(c3)；所述三極管(q2)的基極通過所述電容(c3)接地。

本發(fā)明提供的碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊，通過當所述方波輸入信號為高電平時，所述第一驅(qū)動電路1的輸出端輸出高電平驅(qū)動電壓；當所述pwm信號為低電平時，所述第一負壓驅(qū)動電路2的輸出端輸出負電壓信號，所述第二負壓驅(qū)動電路3的輸入端用于接收所述負電壓信號，在所述負電壓信號的驅(qū)動下輸出負壓關(guān)斷電壓，可以實現(xiàn)負壓驅(qū)動，保證了sicmosfet的可靠關(guān)斷，避免了在驅(qū)動sicmosfet關(guān)斷過程中產(chǎn)生諧振造成開關(guān)管誤開啟的情況。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一提供的碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例二提供的碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例三提供的碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例三提供的方波輸入信號為高電平時驅(qū)動模塊的電流流向的示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例三提供的方波輸入信號為低電平時驅(qū)動模塊的電流流向的示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例一

圖1為本發(fā)明實施例一提供的碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊10的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1，本實施例提供的碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊10，包括：第一驅(qū)動電路1、第一負壓驅(qū)動電路2以及第二負壓驅(qū)動電路3。

第一驅(qū)動電路1的輸入端用于接收方波輸入信號，當所述方波輸入信號為高電平時，所述第一驅(qū)動電路1的輸出端輸出高電平驅(qū)動電壓。

第一負壓驅(qū)動電路2的輸入端與所述第一驅(qū)動電路1的輸入端相連接，當所述方波輸入信號為低電平時，所述第一負壓驅(qū)動電路2的輸出端輸出負電壓信號。

第二負壓驅(qū)動電路3的輸入端與所述第一負壓驅(qū)動電路2的輸出端相連接，所述第二負壓驅(qū)動電路3的輸入端用于接收所述負電壓信號，所述第二負壓驅(qū)動電路3的輸出端與所述第一驅(qū)動電路1的輸出端相連接，在所述負電壓信號的驅(qū)動下，所述第二負壓驅(qū)動電路3的輸出端輸出負壓關(guān)斷電壓。

具體地，方波輸入信號可以為脈沖寬度調(diào)制pwm信號。第二負壓驅(qū)動電路3的輸出端與所述第一驅(qū)動電路1的輸出端的連接節(jié)點與sicmosfet相連接。

由此，本實施例提供的碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊10，當所述方波輸入信號為高電平時，所述第一驅(qū)動電路1的輸出端輸出高電平驅(qū)動電壓；當所述pwm信號為低電平時，所述第一負壓驅(qū)動電路2的輸出端輸出負電壓信號，所述第二負壓驅(qū)動電路3的輸入端用于接收所述負電壓信號，在所述負電壓信號的驅(qū)動下輸出負壓關(guān)斷電壓。本實施例提供的碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊10實現(xiàn)了負壓驅(qū)動，保證了sicmosfet的關(guān)斷效果，避免了在驅(qū)動sicmosfet關(guān)斷過程中產(chǎn)生諧振的情況。

實施例二

圖2為本發(fā)明實施例二提供的碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2，本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，對驅(qū)動模塊進行進一步限定。

本實施例中，第一驅(qū)動電路1包括：電阻(r2)、電阻(r3)、三極管(q1)；所述電阻(r2)的一端與所述三極管(q1)的發(fā)射極相連接，且所述電阻(r2)的一端作為所述第一驅(qū)動電路的輸入端；所述電阻(r2)的另一端與所述三極管(q1)的基極相連接，且所述電阻(r2)的另一端通過所述電阻(r3)接地；所述三極管(q1)的集電極作為所述第一驅(qū)動電路的輸出端。

其中，所述電阻(r2)的一端與所述三極管(q1)的發(fā)射極接收方波輸入信號。

第一負壓驅(qū)動電路2包括：電容(c2)、二極管(d1)；所述電容(c2)的一端作為所述第一負壓驅(qū)動電路的輸入端，所述電容(c2)的另一端作為所述第一負壓驅(qū)動電路的輸出端；所述電容(c2)的另一端與所述二極管(d1)的正極相連接，所述二極管(d1)的負極接地。

第二負壓驅(qū)動電路3包括：三極管(q2)、電阻(r4)、電阻(r5)；所述三極管(q2)的發(fā)射極與所述第一負壓驅(qū)動電路的輸出端相連接；所述三極管(q2)的集電極和所述電阻(r4)的一端相連接；且所述三極管(q2)的集電極作為所述第二負壓驅(qū)動電路的輸出端；所述三極管(q2)的基極和所述電阻(r4)的另一端相連接，且所述電阻(r4)的另一端通過所述電阻(r5)接地。

其中，三極管(q2)的發(fā)射極與所述第一負壓驅(qū)動電路的輸出端相連接，用于接收所述負電壓信號；所述三極管(q2)的集電極與所述電阻(r4)的共同連接點作為所述第二負壓驅(qū)動電路22的輸出端也就是所述第二驅(qū)動電路2的輸出端。

具體地，以下以方波輸入信號為pwm信號為例，進行詳細說明。

當pwm信號為高電平時，三極管(q1)的基極通過電阻(r3)被拉低，三極管(q1)的基極電壓低于發(fā)射極電壓，三極管(q1)處于開啟狀態(tài)，驅(qū)動sicmosfet的開啟；當pwm信號為高電平時，pwm信號通過二極管(d1)為電容(c2)進行充電，三極管(q2)基極通過電阻(r5)被拉低，使q2處于關(guān)斷狀態(tài)。當pwm輸入為低電平時，三極管(q1)基極電壓與發(fā)射極電位相同，q1處于關(guān)閉狀態(tài)；電容(c2)因兩端電壓不變特性，會使q2發(fā)射極電壓低于基極電壓，q2打開，拉低driver點電平，由此實現(xiàn)輸出負壓關(guān)斷電壓。

由此，本實施例提供的碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊，當所述方波輸入信號為高電平時，所述第一驅(qū)動電路1的輸出端輸出高電平驅(qū)動電壓；當所述pwm信號為低電平時，所述第一負壓驅(qū)動電路2的輸出端輸出負電壓信號，所述第二負壓驅(qū)動電路3的輸入端用于接收所述負電壓信號，在所述負電壓信號的驅(qū)動下輸出負壓關(guān)斷電壓。本實施例提供的碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊實現(xiàn)了負壓驅(qū)動，驅(qū)動方式更加合理，增加負電壓關(guān)斷，保證了sicmos的可靠關(guān)斷，避免了在驅(qū)動sicmosfet關(guān)斷過程中產(chǎn)生諧振的情況。

實施例三

圖3為本發(fā)明實施例三提供的碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3，本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，對驅(qū)動模塊進行進一步限定。

本實施例中，第一驅(qū)動電路1還包括：電阻(r1)。

所述電阻(r2)的一端作為所述第一驅(qū)動電路的輸入端包括：所述電阻(r1)的一端作為所述第一驅(qū)動電路的輸入端，所述電阻(r1)的另一端分別與所述電阻(r2)的一端以及所述三極管(q1)的發(fā)射極相連接。

第一驅(qū)動電路1還包括：電容(c1)；所述電阻(r2)的另一端通過所述電容(c1)接地。

通過調(diào)節(jié)電阻(r2)以及電容(c1)，可以調(diào)節(jié)三極管(q1)的開啟速度，進而調(diào)節(jié)驅(qū)動的上升沿時間。具體地，電阻(r2)以及電容(c1)越大，三極管(q1)的開啟速度越慢，上升沿越長。

所述第一負壓驅(qū)動電路2還包括：二極管(d2)；

所述二極管(d1)的負極接地包括：所述二極管(d1)的負極與所述二極管(d2)的負極相連接，所述二極管(d2)的正極接地。

其中，二極管(d2)可以為穩(wěn)壓二極管。通過調(diào)節(jié)二極管(d2)穩(wěn)壓值的大小來調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動負壓的電壓值，以保證sicmosfet非對稱的驅(qū)動波形。

所述第二負壓驅(qū)動電路3還包括：電容(c3)；所述三極管(q2)的基極通過所述電容(c3)接地。

通過調(diào)節(jié)電阻(r4)以及電容(c3)可以調(diào)節(jié)三極管(q2)的開啟速度進而調(diào)節(jié)驅(qū)動的下降沿時間。具體地，電阻(r4)以及電容(c3)越大，三極管(q2)的開啟速度越慢，下降沿越長。

具體地，以下以方波輸入信號為pwm信號為例，進行詳細說明。

當pwm信號為高電平時，三極管(q1)的基極通過電阻(r3)被拉低，三極管(q1)的基極電壓低于發(fā)射極電壓，三極管(q1)處于開啟狀態(tài)，通過r1驅(qū)動sicmosfet的開啟；通過二極管(d1)為電容(c2)進行充電，電容兩端充電電壓為vpwm-vd2，三極管(q2)基極通過電阻(r5)被拉低，使q2處于關(guān)斷狀態(tài)。當pwm輸入為低電平時，三極管(q1)基極電壓與發(fā)射極電位相同，q1處于關(guān)閉狀態(tài)；電容(c2)因兩端電壓不變特性，會使q2發(fā)射極電壓低于基極電壓，q2打開，拉低driver點電平，此時driver電平為vdriver＝-(vpwm-vd2),通過調(diào)節(jié)穩(wěn)壓二極管(d2)穩(wěn)壓值的大小來調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動負壓的電壓值，以保證sicmosfet非對稱的驅(qū)動波形，通過調(diào)節(jié)c3電容值的大小，來調(diào)節(jié)驅(qū)動的下降沿時間，實現(xiàn)負值和時間的調(diào)節(jié)。

圖4為本發(fā)明實施例三提供的方波輸入信號為高電平時驅(qū)動模塊的電流流向的示意圖；圖5為本發(fā)明施例三提供的方波輸入信號為低電平時驅(qū)動模塊的電流流向的示意圖；如圖4所示，當方波輸入信號為高電平時，i1為電容(c2)的充電電流，使電容(c2)形成電壓差，i3分流后，其中i4為三極管(q1)基極驅(qū)動電流，同時通過i5為電容c1充電，開啟三極管(q1)，i2為sicmosfet驅(qū)動電流，完成sicmosfet高電平驅(qū)動,通過i6、i7拉低三極管(q2)基極電壓保持三極管(q2)處于關(guān)斷。如圖5所示，當方波輸入信號為低電平時，i1為電容(c2)的放電電流，因電容(c2)在充電完成后形成電壓差固定不變，電容(c2)放電時會使電容形成低于地電位的負壓差，使i3電流形成，i4提供開啟(q2)三極管的基極電流，拉低sicmosfet驅(qū)動電壓至負電位，形成負壓驅(qū)動，完成sicmosfet關(guān)斷。

由此，本實施例提供的碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊，當所述方波輸入信號為高電平時，所述第一驅(qū)動電路1的輸出端輸出高電平驅(qū)動電壓；當所述pwm信號為低電平時，所述第一負壓驅(qū)動電路2的輸出端輸出負電壓信號，所述第二負壓驅(qū)動電路3的輸入端用于接收所述負電壓信號，在所述負電壓信號的驅(qū)動下輸出負壓關(guān)斷電壓。本實施例提供的碳化硅場效應(yīng)管的驅(qū)動模塊實現(xiàn)了負壓驅(qū)動電路，驅(qū)動方式更加合理，增加負電壓關(guān)斷，保證了sicmos的可靠關(guān)斷，避免了在驅(qū)動sicmosfet關(guān)斷過程中產(chǎn)生諧振的情況。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。