一种新型可调驱动电压的SiC/Si混合开关驱动电路

作     者：付永升 任海鹏 FU Yongsheng;REN Haipeng

作者机构：西安工业大学电子信息工程学院陕西省西安市710021 西安工业大学机械工程学院陕西省西安市710021 

基　　金：陕西省科技厅自然科学基础研究(2022JQ-424) 西安工业大学优秀博士论文培育基金项目(YB202203) 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2024年第44卷第7期

页      码：2774-2785,I0021页

摘      要：为提高碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(silicon carbide metal oxide semiconductor filed effect transistor,SiC-MOSFET)与硅基绝缘栅极双极晶体管(silicon insulated gate bipolar transistor,Si-IGBT)并联混合开关(SiC/Si hybrid switch,SiC/Si HyS)的可靠性与适用性,该文提出一种可变驱动电压的SiC/Si HyS栅极驱动电路结构,采用一路脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制信号和一个驱动芯片产生不同电压幅值的栅极控制信号,分别控制SiC/Si HyS中的SiC-MOSFET和Si-IGBT。相比于传统采用2个独立驱动电路的SiC/Si HyS驱动结构,该驱动电路大幅度降低SiC/Si HyS栅极驱动电路的复杂度,降低SiC-MOSFET关断过程中Si-IGBT误导通的可能性,提升混合开关的工作可靠性。该文首先分析所设计驱动电路工作原理,给出驱动电压调节方法;其次,建立耦合电容端电压纹波和系统启动时电容端电压暂态数学模型,通过仿真和实验验证模型准确性;搭建2 kW的SiC/Si混合开关Buck电路,验证该文所提混合开关驱动电路可行性,从SiC/Si HyS功率器件关断损耗、驱动电路功率损耗、成本以及体积4个方面分析所提驱动结构的优势。

主 题 词：宽禁带半导体器件 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管 硅基绝缘栅极双极晶体管 混合开关 门极驱动电路 耦合电容 

学科分类：080801[080801] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.13334/j.0258-8013.pcsee.230225

馆 藏 号：203127467...