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CN110401331A - 一种电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路 - Google Patents

一种电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路 Download PDF

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CN110401331A
CN110401331A CN201910696590.9A CN201910696590A CN110401331A CN 110401331 A CN110401331 A CN 110401331A CN 201910696590 A CN201910696590 A CN 201910696590A CN 110401331 A CN110401331 A CN 110401331A
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CN
China
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resistor
circuit
power device
sic power
operational amplifier
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刘平
朱伟进
李海鹏
周振
尹书虎
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HUNAN VICRUNS ELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Hunan University
Original Assignee
HUNAN VICRUNS ELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Hunan University
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Abstract

一种电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路,包括dID/dt检测电路、dVDS/dt检测电路、反馈信号滤波电路、差分放大电路和功率放大电路,其中:差分放大电路通过功率放大电路连接至SiC功率器件的栅极,差分放大电路还连接有脉冲发生器Vgg以输入PWM驱动信号;反馈信号滤波电路连接于差分放大电路,dID/dt检测电路连接于SiC功率器件的源极与反馈信号滤波电路之间,dVDS/dt检测电路连接于SiC功率器件的漏极与反馈信号滤波电路之间。本发明将漏极电流变化率和漏源极电压变化率直接反馈到驱动信号输入端以调制驱动信号,对开通过程电流上升阶段和关断过程电压上升阶段进行独立控制,采用简单的模拟电路实现,具有适用性强、实现简单、成本低、控制效果好的优势。

Description

一种电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域,特别是涉及一种电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路。
背景技术
随着全球能源危机和环境污染等问题的日益突出,新能源汽车已成为国际汽车业的聚焦点,得到了科技和政策的倾斜。新能源汽车的蓬勃发展也对新能源汽车的核心部件之一——电机控制器提出了新的要求,如更高的功率密度、更高的运行效率和更高的可靠性,而现有硅功率半导体器件性能已接近硅基材料所能承受的极限,难以满足更高的要求。SiC 功率器件作为典型的宽禁带半导体器件,具有高开关速度、低导通损耗和高热导率等优点,将其应用于电动汽车控制器能够实现功率密度倍增、效率与可靠性的同时提升。
虽然SiC 功率器件具有多项优势,但其高速开关过程使其对寄生参数非常敏感,会在高速开关过程中产生许多问题。一方面,SiC 功率器件高速开关时的di/dt,经过电路寄生电感后产生过电压/过电流和振荡,造成电磁干扰,影响电力电子装置的稳定安全运行;另一方面,过电压/过电流会增加器件所承受的电流/电压应力,造成额外损耗,加速器件的老化,缩短器件的寿命。此外,过电压和过电流问题的存在使得在设计电机控制器时需要考虑更大的器件裕量,选用容量更大的器件,造成成本的增加。
从器件的驱动层面而言,降低开关过程过电压与过电流的方法主要是采用具有不同驱动控制策略的驱动电路降低开关速度。从控制策略角度出发,这些驱动电路可分为被动式驱动电路和主动式驱动电路。被动式驱动电路一般在驱动电路中添加无源器件,如采用较大阻值的驱动电阻或者并联栅源极电容来调整SiC 功率器件的开关特性,降低开关速度,从而降低开关过程中电压/电流峰值和振荡。被动式驱动电路的特点是驱动电路的驱动参数在器件的开关过程中始终保持不变,驱动电压、驱动电阻等参数是预先设置的,在开关过程中不可调节。与被动式驱动电路不同,主动式驱动电路的驱动参数(驱动电压、驱动电阻、驱动电流)在器件的开关过程中可以根据开关特性主动调节,在不同的阶段采用不同的驱动电阻、驱动电压或驱动电流进行驱动,这种能够在开关过程中调整驱动参数的特性使得主动驱动电路具有更好的驱动效果。根据开关过程中调整驱动参数的控制方式不同,主动式驱动电路可分为开环驱动电路和闭环驱动电路。开环驱动电路根据SiC 功率器件的开关特性,在不同阶段中分别采用不同的门极电阻、门极电压或门极电流进行驱动,但没有形成闭环反馈控制,驱动参数的调整是离散的,驱动参数调整的控制策略一般按SiC 功率器件的参数特性和应用工况预先设置的。如发明专利(专利号CN201810581095)《基于栅极升压的SiC 功率器件驱动电路》、(专利号CN201610551724)《一种适用于直流固态功率控制器的SiC 功率器件渐变电平驱动电路及方法》等采用多电平控制驱动方法,通过改变不同阶段的驱动电压来调整开关速度,抑制电压电流过冲。发明专利(专利号CN201710341561.1)《一种自适应调节驱动电阻的SiC 功率器件驱动电路》、(专利号CN201810175507.9)《优化碳化硅功率器件开通波形的开环驱动电路》等采用多驱动电阻驱动控制方法,通过改变不同阶段的驱动电阻值控制开关速度。
闭环驱动电路主要是通过漏极电流、漏源极电压、栅源极电压或漏极电流变化率、漏源极电压变化的变化量形成闭环反馈,对SiC 功率器件的开关过程进行控制,使相应的变化量按给定参考值变化,从而抑制开关过程中的电压电流峰值和振荡。电压或电流闭环反馈一般通过模数转换电路建立漏极电流或漏源极电压的闭环反馈回路,实时的将检测值与参考值进行比较和判断,在不同的阶段切换电压/电流控制回路,通过高速运放电路实现对器件开关过程中的漏极电流、漏源极电压控制。而电压或电流斜率闭环反馈控制一般通过无源器件测量电路获得电压/电流变化率,并采用数字控制器来设定和快速切换参考值,并通过高速运放电路实现对器件开关过程中的电压/电流变化率的控制。
闭环驱动控制方式实现比较复杂,控制响应时间较长,主要应用在大功率IGBT的驱动中,如发明专利(专利号:CN201511014563.7)《IGBT闭环主动驱动电路及其驱动方法》通过采样dv/dt、di/dt信号,经由逻辑控制电路、比较器电路和延时控制电路,实现对门极驱动电流的实时控制,在加快开关速度的同时不增加电压的超调量。发明专利(专利号:CN103208984B)《有源栅极驱动电路》将数字电路的灵活性与模拟电路的高速性相结合,采用模拟电路检测电压电流变化率信号和驱动IGBT,引入FPGA快速切换对应的参考值,实现了对集电极电流变化率、集电极电压变化率的的高带宽、高精度闭环反馈控制。
目前,在抑制过电压与过电流的SiC 功率器件的驱动电路存在的缺陷:采用被动式驱动电路:可以延缓电流的上升和下降时间,但无法对开关阶段独立控制,增加了开关延时和米勒平台时间,SiC MOSFET会产生更大的开关损耗,会使器件的运行温度升高,影响器件的效率和安全运行。即被动式驱动电路难以兼顾开关损耗、电流/电压尖峰和EMI。
采用开环式主动驱动电路:变驱动电阻、变驱动电压/电流等控制逻辑都需要根据SiC MOSFET的开关特性和应用工况预先设置,但在实际应用中器件的运行环境复杂(漏极电流Id和母线电压VDC变化、频繁变化的结温Tj(导致器件参数变化),当运行工况发生较大变化或SiC MOSFET参数发生变化时,开环驱动电路无法根据这些变化对控制策略进行调整,预先设置的控制逻辑就会发生偏差,甚至引起反作用,导致损耗急剧增加,甚至使器件脱离安全运行区而损坏。此外,开环驱动电路在开关过程根据反馈信号或数字处理器延时信号进行多电平切换和多电阻切换控制的实现均比较复杂,增加了系统的成本和复杂性。
采用闭环式主动驱动电路:目前的闭环控制主动驱动电路的实现方式均存在实现复杂、成本昂贵、控制延时较长、不适用于SiC MOSET的高速驱动等缺点。如发明专利(专利号:CN201511014563.7)《IGBT 闭环主动驱动电路及其驱动方法》中有诸多比较和判断环节,由此造成的延时和稳定性问题均是该驱动电路实际应用中会遇到的问题。发明专利(专利号:CN103208984B)《有源栅极驱动电路》可以精确的实现开关过程的波形控制,抑制电压电流尖峰和控制开关损耗,但实现复杂,需要用到高速高带宽运放、D/A转换芯片和FPGA等器件,成本昂贵。闭环驱动控制方式目前主要针对于开关时间较长的大功率IGBT模块,但SiC 功率器件的开关速度快,对检测电路和反馈电路的延时和带宽要求很高,目前应用于IGBT驱动的闭环控制电路难以直接应用于开关速度更快的SiC 功率器件中。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的上述问题,提供了一种电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路,以解决现有驱动电路难以兼顾电压电流过冲抑制和开关损耗、适应调节能力弱、实现复杂、控制响应慢的技术问题。
本发明提供的一种电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路,包括dID/dt检测电路、dVDS/dt检测电路、反馈信号滤波电路、差分放大电路和功率放大电路,其中:
所述差分放大电路通过所述功率放大电路连接至SiC功率器件的栅极,所述差分放大电路还连接有脉冲发生器Vgg以输入PWM驱动信号;
所述反馈信号滤波电路连接于所述差分放大电路,所述dID/dt检测电路连接于所述SiC功率器件的源极与反馈信号滤波电路之间,所述dVDS/dt检测电路连接于所述SiC功率器件的漏极与反馈信号滤波电路之间。
作为本发明的进一步优选技术方案,所述dID/dt检测电路由二极管D1、分压电阻R1和分压电阻R2组成,所述二极管D1的阳极与所述SiC功率器件的源极连接,所述分压电阻R1的一端连接于所述二极管D1的阴极,另一端通过所述分压电阻R2连接至公共地,所述分压电阻R1与所述分压电阻R2之间的连接点用于连接至反馈信号滤波电路。
作为本发明的进一步优选技术方案,所述dVDS/dt检测电路由分压电阻R3、分压电阻R4,二极管D2、运放OP1、电容C1和电阻R5组成以形成微分放大电路,所述分压电阻R3的一端连接于所述SiC功率器件的漏极,另一端通过所述分压电阻R4连接至公共地,所述分压电阻R3与所述分压电阻R4的连接端通过电容C1连接至所述运放OP1的-IN引脚,所述电阻R5连接在所述OP1的-IN引脚和OUT引脚之间,所述OP1的+IN引脚接公共地,所述二极管D2的阴极连接所述运放OP1的OUT引脚,所述二极管D2的阳极连接至反馈信号滤波电路。
作为本发明的进一步优选技术方案,所述反馈信号滤波电路由运放OP2、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电容C2组成以构成低通滤波器,所述电阻R6的一端与二极管D2的阳极,以及分压电阻R1与分压电阻R2之间的连接点分别连接,所述电阻R6的另一端连接于所述运放OP2的+IN引脚,所述电阻R7连接于所述运放OP2的-IN引脚和公共地之间,所述电阻R8连接于所述运放OP2的-IN引脚和OUT引脚之间,所述电容C2连接于所述运放OP2的+IN引脚和公共地之间,所述运放OP2的OUT引脚连接至差分放大电路。
作为本发明的进一步优选技术方案,所述差分放大电路由运放OP3、电阻R9、电阻R10、电阻R11和电阻R12组成,所述电阻R9连接于所述运放OP3的-IN引脚和运放OP2的OUT引脚之间,所述电阻R10连接于所述运放OP3的-IN引脚和OUT引脚之间,所述电阻R11的一端连接于所述运放OP3的+IN引脚,所述电阻R11的另一端通过所述电阻R12连接至公共地,所述电阻R11与所述电阻R12之间的连接点用于连接脉冲发生器Vgg以输入PWM驱动信号,所述运放OP3的OUT引脚连接至功率放大电路。
作为本发明的进一步优选技术方案,所述功率放大电路由NPN型的三极管VT1和PNP型的三极管VT2组成,所述三极管VT1的基极和三极管VT2的基极并联后连接至所述运放OP3的OUT引脚,所述三极管VT1的发射极和三极管VT2的发射极并联后连接至SiC功率器件的栅极,所述三极管VT1的集电极用于连接模拟电源VCC,所述三极管VT2的集电极用于连接负电源VEE
作为本发明的进一步优选技术方案,所述SiC功率器件的栅极连接有电阻Rg,辅助源极和主源极之间连有源极寄生电感Ls,所述三极管VT1的发射极和三极管VT2的发射极并联后通过所述电阻Rg连接至SiC功率器件的栅极,所述SiC功率器件的源极通过所述源极寄生电感Ls连接至公共地。
本发明的电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路,通过采用上述技术方案,具有以下有益效果:
1)该电路结构简单、成本较低、易于实现,在运行工况变化或SiC功率器件参数随结温波动发生变化时具有较强的鲁棒性;
2)dID/dt检测电路和dVDS/dt检测电路利用SiC 功率器件辅助源极和主源极之间的寄生电感LS检测dId/dt,利用RC微分电路检测dVDS/dt,其检测信号经过简单的放大或衰减和滤波处理后,通过差分放大电路与PWM驱动信号合成作为SiC功率器件的驱动信号,在开通过程的电流上升阶段减小驱动电压,在关断过程的电压上升阶段提升驱动负压,以抑制开通电流过冲和关断电压过冲;
3)对开通和关断过程进行闭环控制,但不需要复杂的比较和逻辑控制电路,且不需要数字处理器进行控制;
4)与传统技术相比,相对于被动式驱动电路,延迟时间和开关损耗更低;相对于开环式驱动电路,具有更强的适应性和调节能力;相对于应用于IGBT中的复杂的闭环驱动电路,电路实现更简单,因此,使得具有成本优势,无需经过复杂的处理,反馈信号延时较短,更适用于开关速度更高的SiC功率器件的驱动控制。
附图说明
图1为一个实施例中电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路系统框图;
图2为电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路的电路图;
图3为本发明中 SiC 功率器件开通关断波形和经反馈调制的驱动电压Vgin波形。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
如图1和图2所示,电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路,其包括dID/dt检测电路、dVDS/dt检测电路、反馈信号滤波电路、差分放大电路和功率放大电路,其中:
所述差分放大电路通过所述功率放大电路连接至SiC功率器件MOSFET的栅极,所述差分放大电路还连接有脉冲发生器Vgg以输入PWM驱动信号;
所述反馈信号滤波电路连接于所述差分放大电路,所述dID/dt检测电路连接于所述SiC功率器件MOSFET的源极与反馈信号滤波电路之间,所述dVDS/dt检测电路连接于所述SiC功率器件MOSFET的漏极与反馈信号滤波电路之间。
dID/dt检测电路、dVDS/dt检测电路分别形成VsS反馈和-dVDS/dt反馈,利用该反馈信号对输入的PWM驱动信号进行调制,使驱动电压在开通过程的电流上升阶段降低、在关断过程的电压上升阶段升高,以实现开关过程的过电流和过电压及振荡抑制。
具体实施中,所述dID/dt检测电路由二极管D1、分压电阻R1和分压电阻R2组成,所述二极管D1的阳极与所述SiC功率器件MOSFET的源极连接,所述分压电阻R1的一端连接于所述二极管D1的阴极,另一端通过所述分压电阻R2连接至公共地,所述分压电阻R1与所述分压电阻R2之间的连接点用于连接至反馈信号滤波电路,分压电阻R1、R2 用于调节输入反馈信号VsS的幅值大小。
具体实施中,所述dVDS/dt检测电路由分压电阻R3、分压电阻R4,二极管D2、运放OP1、电容C1和电阻R5组成以形成微分放大电路,所述分压电阻R3的一端连接于所述SiC功率器件MOSFET的漏极,另一端通过所述分压电阻R4连接至公共地,所述分压电阻R3与所述分压电阻R4的连接端通过电容C1连接至所述运放OP1的-IN引脚,所述电阻R5连接在所述OP1的-IN引脚和OUT引脚之间,所述OP1的+IN引脚接公共地,所述二极管D2的阴极连接所述运放OP1的OUT引脚,所述二极管D2的阳极连接至反馈信号滤波电路。
具体实施中,所述反馈信号滤波电路由运放OP2、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电容C2组成以构成低通滤波器,该低通滤波器用于滤除反馈信号中的毛刺和高频振荡,滤波器的截止频率根据反馈信号的波形快速傅里叶分析确定,所述电阻R6的一端与二极管D2的阳极,以及分压电阻R1与分压电阻R2之间的连接点分别连接,所述电阻R6的另一端连接于所述运放OP2的+IN引脚,所述电阻R7连接于所述运放OP2的-IN引脚和公共地之间,所述电阻R8连接于所述运放OP2的-IN引脚和OUT引脚之间,所述电容C2连接于所述运放OP2的+IN引脚和公共地之间,所述运放OP2的OUT引脚连接至差分放大电路。
具体实施中,所述差分放大电路由运放OP3、电阻R9、电阻R10、电阻R11和电阻R12组成,所述电阻R9连接于所述运放OP3的-IN引脚和运放OP2的OUT引脚之间,所述电阻R10连接于所述运放OP3的-IN引脚和OUT引脚之间,所述电阻R11的一端连接于所述运放OP3的+IN引脚,所述电阻R11的另一端通过所述电阻R12连接至公共地,所述电阻R11与所述电阻R12之间的连接点用于连接脉冲发生器Vgg以输入PWM驱动信号,所述运放OP3的OUT引脚连接至功率放大电路。其输入为幅值为VEE/VCC的驱动信号和经滤波处理的反馈信号,其输出为驱动信号与反馈信号的差值。
具体实施中,所述功率放大电路由NPN型的三极管VT1和PNP型的三极管VT2组成,所述三极管VT1的基极和三极管VT2的基极并联后连接至所述运放OP3的OUT引脚,所述三极管VT1的发射极和三极管VT2的发射极并联后连接至SiC功率器件MOSFET的栅极,所述三极管VT1的集电极用于连接模拟电源VCC,所述三极管VT2的集电极用于连接负电源VEE
具体实施中,所述SiC功率器件MOSFET的栅极连接有电阻Rg, 所述辅助源极和主源极之间连有源极寄生电感Ls,所述三极管VT1的发射极和三极管VT2的发射极并联后通过所述电阻Rg连接至SiC功率器件MOSFET的栅极,所述SiC功率器件MOSFET的辅助源极通过所述源极寄生电感Ls连接至公共地。
为了让本领域的技术人员进一步理解本发明的技术方案,下面对本发明的工作原理进行详细阐述:
SiC 功率器件MOSFET的开通过程可以分为4个阶段:导通延时阶段、电流上升阶段、电压下降阶段、饱和导通阶段。参阅图3,图3为本发明中 SiC 功率器件MOSFET开通关断波形和经反馈调制的驱动电压波形。其中,在电流上升阶段,其波形如图3中的t2-t3所示,较大的di/dt会造成SiC 功率器件MOSFET过电流、二极管产生严重的EMI。理想的SiC 功率器件MOSFET导通过程是在导通延时阶段有较大的驱动电流,以缩短导通延迟时间,在电流上升阶段降低驱动电流以减小di/dt;在电压下降阶段有较大的驱动电流,以降低米勒效应影响加快开关速度。
开通过程的电流过冲值Irr可用(1)式计算:
(1)
电流上升阶段的dID/dt可用(2)式计算:
(2)
(1)式和(2)式中,Qrr为反并联二极管的反向恢复电荷,VCC为正向驱动电压,VTH为SiC功率器件MOSFET的导通阈值电压,Iload为负载电流,gm为 SiC 功率器件MOSFET的跨导,Ciss为SiC 功率器件MOSFET的输入电容,Ciss=Cgd+Cgs,Ron为开通栅极电阻,Ls为源极寄生电感。
由上述两式可知,在电流上升阶段降低驱动电压可以降低电流变化率dID/dt,进而减小开通过程的电流过冲,在电流上升阶段结束后,可将驱动电压恢复到正常值,以降低米勒效应影响加快开关速度。
关断过程是开通的逆过程,其波形如图3中 t5-t8所示。此外,由于主电路寄生电感的影响,SiC 功率器件MOSFET关断时会产生过电压Uov,可由下式计算:
(3)
关断过程的电流变化率dID/dt为:
(4)
(3)式和(4)式中,Lloop为功率回路的总寄生电感,VEE为负驱动电压,Roff为关断栅极电阻,其他参数的含义和(1)式和(2)式中参数的含义一样。
由上述两式可知,在电压上升阶段,提升驱动负压VEE,可以减小关断过程的电压过冲。在电压上升阶段结束后,将驱动电压降低为正常的关断负压,以加快器件的关断。本发明中的输入驱动电压Vgin由输入PWM驱动信号和开通过程的dID/dt反馈信号VsS、关断过程的反馈信号-dVDS/dt(由于反馈信号的传输存在延迟,关断过程采用dID/dt反馈信号VsS效果不佳,故采用-dVDS/dt反馈)合成,输入驱动信号的波形如图3中Vgin信号所示。
本发明具体的工作过程为:
(1)在开通延时阶段(t0-t1),漏极电流无变化,VsS =0,驱动电压保持为VCC,以缩短导通延迟时间。在电流上升阶段(t1-t2),此时漏极电流在源极电感LS上产生感应电压, VsS >0,此感应电压经过R1、R2分压,输入到滤波处理端,经滤波处理后与驱动信号共同输入到差分放大器,使驱动电压变为VCC-Ki VsS,以降低电流上升阶段的漏极电流变化率,减小了开通过程的电流过冲。
(2)在电压下降阶段(t2-t3)及饱和导通阶段(t3-t4),电流振荡产生的负VsS被二极管D1滤除、漏源极电压VDS下降产生的反馈信号Kv(dVDS/dt)被二极管D2滤除,差分放大器输入的反馈信号为0,驱动电压恢复为VCC,以降低米勒效应影响加快开通速度。
(3)在关断延迟阶段(t5-t6), 漏极电流无变化,VsS =0,驱动电压保持为VEE,使栅、源极电压尽快下降到米勒电平,以缩短关断延迟时间。在电压上升阶段(t7-t8),VDS经R3、R4和微分放大电路成为反馈信号Kv(dVDS/dt),此反馈信号经滤波处理后与驱动信号共同输入到差分放大器,使驱动电压变为VEE- Kv(dVDS/dt)(Kv(dVDS/dt)为负电平,驱动负压升高,电压上升速度减小,使得关断过电压得到抑制。
(4)在电流下降阶段(t8-t9),VsS被二极管D1滤除,VDS从峰值下降产生的反馈信号也被滤除,差分放大器输入的反馈信号为0,驱动电压恢复为VEE,以加快SiC功率器件MOSFET的关断过程。
VsS反馈的比例系数Ki的大小可以通过分压电阻R1、R2和低通滤波器中的R7、R8设置,dVDS/dt反馈的比例系数Kv的大小可以通过分压电阻R3、R4和微分放大器的电容电阻设置。调节比例系数Ki、Kv的大小即可调节反馈作用的大小,当运行工况要求的电压和负载电流比较小时,可以将比例系数设置为比较小的值或设置为零,保证最大的开关速度;当运行工况要求的电压和负载电流比较大时,电压电流过冲和振荡问题比较严重,可以将比例系数设置为比较大的值,以抑制开关过程的电压电流尖峰。也可通过多次双脉冲实验找到能够有效抑制电压电流尖峰同时不使开关损耗明显增加的反馈系数,作为一般条件下的设定值。
本发明提出的SiC 功率器件MOSFET主动驱动电路,将漏极电流变化率和漏源极电压变化率直接反馈到驱动信号输入端调制驱动信号,对开通过程电流上升阶段和关断过程电压上升阶段进行独立控制,采用简单的模拟电路实现,具有适用性强、实现简单、成本低、控制效果好的优势。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路,其特征在于,包括dID/dt检测电路、dVDS/dt检测电路、反馈信号滤波电路、差分放大电路和功率放大电路,其中:
所述差分放大电路通过所述功率放大电路连接至SiC功率器件的栅极,所述差分放大电路还连接有脉冲发生器Vgg以输入PWM驱动信号;
所述反馈信号滤波电路连接于所述差分放大电路,所述dID/dt检测电路连接于所述SiC功率器件的源极与反馈信号滤波电路之间,所述dVDS/dt检测电路连接于所述SiC功率器件的漏极与反馈信号滤波电路之间。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路,其特征在于,所述dID/dt检测电路由二极管D1、分压电阻R1和分压电阻R2组成,所述二极管D1的阳极与所述SiC功率器件的源极连接,所述分压电阻R1的一端连接于所述二极管D1的阴极,另一端通过所述分压电阻R2连接至公共地,所述分压电阻R1与所述分压电阻R2之间的连接点用于连接至反馈信号滤波电路。
3.根据权利要求2所述的电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路,其特征在于,所述dVDS/dt检测电路由分压电阻R3、分压电阻R4,二极管D2、运放OP1、电容C1和电阻R5组成以形成微分放大电路,所述分压电阻R3的一端连接于所述SiC功率器件的漏极,另一端通过所述分压电阻R4连接至公共地,所述分压电阻R3与所述分压电阻R4的连接端通过电容C1连接至所述运放OP1的-IN引脚,所述电阻R5连接在所述OP1的-IN引脚和OUT引脚之间,所述OP1的+IN引脚接公共地,所述二极管D2的阴极连接所述运放OP1的OUT引脚,所述二极管D2的阳极连接至反馈信号滤波电路。
4.根据权利要求1所述的电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路,其特征在于,所述反馈信号滤波电路由运放OP2、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电容C2组成以构成低通滤波器,所述电阻R6的一端与二极管D2的阳极,以及分压电阻R1与分压电阻R2之间的连接点分别连接,所述电阻R6的另一端连接于所述运放OP2的+IN引脚,所述电阻R7连接于所述运放OP2的-IN引脚和公共地之间,所述电阻R8连接于所述运放OP2的-IN引脚和OUT引脚之间,所述电容C2连接于所述运放OP2的+IN引脚和公共地之间,所述运放OP2的OUT引脚连接至差分放大电路。
5.根据权利要求4所述的电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路,其特征在于,所述差分放大电路由运放OP3、电阻R9、电阻R10、电阻R11和电阻R12组成,所述电阻R9连接于所述运放OP3的-IN引脚和运放OP2的OUT引脚之间,所述电阻R10连接于所述运放OP3的-IN引脚和OUT引脚之间,所述电阻R11的一端连接于所述运放OP3的+IN引脚,所述电阻R11的另一端通过所述电阻R12连接至公共地,所述电阻R11与所述电阻R12之间的连接点用于连接脉冲发生器Vgg以输入PWM驱动信号,所述运放OP3的OUT引脚连接至功率放大电路。
6.根据权利要求5所述的电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路,其特征在于,所述功率放大电路由NPN型的三极管VT1和PNP型的三极管VT2组成,所述三极管VT1的基极和三极管VT2的基极并联后连接至所述运放OP3的OUT引脚,所述三极管VT1的发射极和三极管VT2的发射极并联后连接至SiC功率器件的栅极,所述三极管VT1的集电极用于连接模拟电源VCC,所述三极管VT2的集电极用于连接负电源VEE
7.根据权利要求1至6任一项所述的电动汽车电机控制器的SiC功率器件主动驱动电路,其特征在于,所述SiC功率器件的栅极连接有电阻Rg,所述SiC功率器件的辅助源极和主源极之间连接有寄生电感Ls,所述SiC功率器件的辅助源极和主源极之间连接有寄生电感Ls,所述三极管VT1的发射极和三极管VT2的发射极并联后通过所述电阻Rg连接至SiC功率器件的栅极,所述SiC功率器件的辅助源极通过所述源极寄生电感Ls连接至公共地。
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