一种内置Boost升压单元的SiCMOSFET驱动电路及装置的制作方法

allin2025-03-18  33


本发明涉及模数转换集成电路领域,尤其一种内置boost升压单元的sic mosfet驱动电路及装置。


背景技术:

1、随着功率电子系统对能源效率和散热管理的要求不断提升,高电压驱动电路的设计显得尤为关键和紧迫。sic mosfet高压驱动电路在功率电子系统中具有至关重要的地位,其作用不仅在于显著降低系统中的地线干扰和噪声水平,从而提升系统的整体稳定性和安全性,同时也为系统的高效运行提供了关键支持。在这样的背景下,高电压驱动电路的优化设计不仅仅是技术上的需求,更是对系统整体性能和可靠性的保障。

2、sic mosfet往往需要比传统硅基mosfet更高的驱动电压(通常15v到20v)来确保完全导通和减少导通电阻。然而,标准的低压电源可能无法提供这么高的电压,导致驱动不足。而且在开关瞬间,sic mosfet可能会经历电压尖峰,这可能导致不必要的损耗和潜在的设备损坏。


技术实现思路

1、本发明实施例提供一种内置boost升压单元的sic mosfet驱动电路及装置,降低系统中的开关损耗,提升电路的效率和稳定性。

2、为实现上述目的,本申请实施例的第一方面提供了一种内置boost升压单元的sicmosfet驱动电路,包括:内置boost升压单元、电平转换电路、保护电路和sic mosfet;

3、所述内置boost升压单元的输入端与外部的驱动信号输入端相连,所述内置boost升压单元的第一输出端、第二输出端分别与所述电平转换电路的第一输入端、第二输入端相连,所述内置boost升压单元的第三输出端与所述保护电路的第一输入端相连;所述电平转换电路的输出端与所述保护电路的第二输入端相连;所述保护电路的第一输出端、第二输出端分别与所述sic mosfet的源极、栅极相连。

4、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述内置boost升压单元包括直流电压源、变压器原边绕组、第一辅助开关、第一二极管和第一电容;

5、所述直流电压源的正极分别与所述第一辅助开关的源极、所述第一电容的一端相连,所述直流电压源的负极与所述变压器原边绕组的同名端相连;所述第一辅助开关的漏极分别与所述变压器原边绕组的非同名端、所述第一二极管的阴极相连;所述第一电容的另一端与所述第一二极管的阳极相连。

6、在第一方面的一种可能的实现方式,一种内置boost升压单元的sic mosfet驱动电路,所述变压器原边绕组的非同名端与所述电平转换电路的第一输入端相连;所述第一辅助开关的漏极与所述电平转换电路的第二输入端相连,所述第一辅助开关的栅极与外部的驱动信号输入端相连;所述第一电容的一端与所述保护电路的第一输入端相连。

7、在第一方面的一种可能的实现方式中,一种内置boost升压单元的sic mosfet驱动电路,所述电平转换电路包括变压器副边绕组、第二电容、第一电阻、第二辅助开关;

8、所述变压器副边绕组的同名端分别与所述第二电容的一端、第一电阻的一端相连,所述变压器副边绕组的非同名端分别与所述第二辅助开关的源极、第二电阻的一端相连;所述第一电阻的另一端与所述第二辅助开关的栅极相连。

9、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述第二电容的另一端与所述内置boost升压单元的第一输出端相连;所述第二辅助开关的漏极与所述内置boost升压单元的第二输出端相连;所述第二电阻的另一端与所述保护电路的第二输入端相连。

10、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述保护电路包括第一稳压管、第二稳压管和第三电阻;

11、所述第一稳压管的阴极与所述第三电阻的一端相连,所述第一稳压管的阳极与所述第二稳压管的阳极相连;所述第三电阻的另一端与所述第二稳压管的阴极相连。

12、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述第一稳压管的阴极与所述电平转换电路的输出端相连;所述第二稳压管的阴极与所述内置boost升压单元的第三输出端相连;所述第三电阻的一端与所述si c mosfet的栅极相连,第三电阻的另一端与所述sic mosfet的源极相连。

13、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述第一辅助开关的功率小于所述sicmosfet的功率。

14、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述第二辅助开关的功率小于所述sicmosfet的功率。

15、本申请实施例的第二方面提供了一种内置boost升压单元的sic mosfet驱动装置,包括如上所述的一种内置boost升压单元的si c mosfet驱动电路。

16、相比于现有技术,本发明实施例提供的一种内置boost升压单元的sic mosfet驱动电路及装置,通过内置boost升压单元将原有的电压等级较低的驱动信号电压转化为sicmosfet所需的较高驱动电压,sic mosfet的驱动电压由多个器件串联提供(正向电压由电平转换电路的第二电容和变压器副边绕组串联提供),这样加在每一个串联器件上的电压都低于驱动电压。

17、综上所述,内置boost升压单元将较高的驱动电压均匀分布至各个开关器件上,使得各个开关器件电压应力低,工作可靠性高;其次,通过负压关断技术(由boost电路的输出电容实现),有效降低了关断损耗,提升了电路的效率和稳定性,进一步优化了sic mosfet的能耗管理和散热效率;负压关断和高压开通技术有效防止了si c mosfet驱动的串扰问题,有效降低了地线干扰和噪声水平,提升了系统的整体稳定性和安全性。



技术特征:

1.一种内置boost升压单元的sic mosfet驱动电路,其特征在于,包括:内置boost升压单元、电平转换电路、保护电路和sic mosfet;

2.如权利要求1所述的一种内置boost升压单元的sic mosfet驱动电路,其特征在于,所述内置boost升压单元包括直流电压源、变压器原边绕组、第一辅助开关、第一二极管和第一电容;

3.如权利要求2所述的一种内置boost升压单元的sic mosfet驱动电路,其特征在于,所述变压器原边绕组的非同名端与所述电平转换电路的第一输入端相连;所述第一辅助开关的漏极与所述电平转换电路的第二输入端相连,所述第一辅助开关的栅极与外部的驱动信号输入端相连;所述第一电容的一端与所述保护电路的第一输入端相连。

4.如权利要求1所述的一种内置boost升压单元的si c mosfet驱动电路,其特征在于,所述电平转换电路包括变压器副边绕组、第二电容、第一电阻、第二辅助开关;

5.如权利要求4所述的一种内置boost升压单元的si c mosfet驱动电路,其特征在于,所述第二电容的另一端与所述内置boost升压单元的第一输出端相连;所述第二辅助开关的漏极与所述内置boost升压单元的第二输出端相连;所述第二电阻的另一端与所述保护电路的第二输入端相连。

6.如权利要求1所述的一种内置boost升压单元的si c mosfet驱动电路,其特征在于,所述保护电路包括第一稳压管、第二稳压管和第三电阻;

7.如权利要求6所述的一种内置boost升压单元的si c mosfet驱动电路,其特征在于,所述第一稳压管的阴极与所述电平转换电路的输出端相连;所述第二稳压管的阴极与所述内置boost升压单元的第三输出端相连;所述第三电阻的一端与所述si c mosfet的栅极相连,第三电阻的另一端与所述si c mosfet的源极相连。

8.如权利要求2所述的一种内置boost升压单元的sic mosfet驱动电路,其特征在于,所述第一辅助开关的功率小于所述sic mosfet的功率。

9.如权利要求4所述的一种内置boost升压单元的sic mosfet驱动电路,其特征在于,所述第二辅助开关的功率小于所述sic mosfet的功率。

10.一种内置boost升压单元的sic mosfet驱动装置,其特征在于,包括如权利要求1-9中任一项所述的一种内置boost升压单元的sic mosfet驱动电路。


技术总结
本发明公开一种内置Boost升压单元的Si C MOSFET驱动电路及装置,所述电路包括:内置Boost升压单元、电平转换电路、保护电路和Si C MOSFET;所述内置Boost升压单元的输入端与外部的驱动信号输入端相连,所述内置Boost升压单元的第一输出端、第二输出端分别与所述电平转换电路的第一输入端、第二输入端相连,所述内置Boost升压单元的第三输出端与所述保护电路的第一输入端相连。采用本发明,能够有效降低系统中的开关损耗,提升电路的效率和稳定性,进而达到对系统的高效能耗管理和散热控制。

技术研发人员:赵伟,谢宁,陈钰凯,王正磊,赵艳军,王宗义
受保护的技术使用者:中国南方电网有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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