一種具有直通保護的常通型SiC JFET驅動電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力電子電路領域，尤其是涉及一種具有直通保護的常通型SiCJFET驅動電路。
【背景技術】
[0002]由于SiCJFET(Silicon Carbide Junct1n Field Effect Transistor)具有熱導率高、通態電阻低、開關速度快等性能優勢，非常適用于高溫、高效、高頻場合得到廣泛應用。SiC JFET功率器件有常通型和常斷型兩種類型。相比常通型SiC JFET，常斷型SiC JFET的通態電阻較大，且驅動較為復雜；另外，常斷型SiC JFET閾值電壓很低(小于0.7V)，易受干擾而導致誤導通，不適合用于高頻橋臂電路。
[0003]橋臂電路是各類橋式電力電子變換器中的基本單元，若驅動和保護電路設計不合理，很容易發生直通故障，導致開關管產生額外的功率損耗，嚴重時甚至損壞器件，使電路無法正常工作。另外，常通型JFET柵極擊穿電壓與夾斷電壓僅相差幾伏，在快速開關瞬態，高dv/dt與器件的寄生參數相互作用會使柵源極電壓產生振蕩，易導致器件誤開通。
[0004]另外，對于常通型器件組成的橋臂電路，若上電瞬間驅動電路不能快速提供足夠高的負向關斷電壓或驅動電源斷電時，也會導致橋臂直通。此外，常通型SiC JFET的夾斷電壓具有負溫度系數，高溫環境下柵極擊穿電壓與夾斷電壓之間的差值更小，使得直通問題更加嚴峻。因此，對于常通型SiC JFET構成的橋臂電路，必須要有直通保護電路以確保電路安全可靠工作。
[0005]目前，國內外對于常通型SiCJFET橋臂直通保護方法的研究較少。直通保護的常用辦法是在電路中串聯一個繼電器或固態斷路開關，但是由于其響應時間較長，并不能滿足SiC JFET橋臂直通保護的快速性要求。另外一種辦法是橋臂上、下管驅動電路采用互鎖結構或在驅動信號中加入死區時間，但是這種辦法并不能解決上電瞬間驅動電路不能快速提供足夠高的負向關斷電壓或驅動電源斷電導致的直通問題，不適合用于常通型SiC JFET橋臂電路。
[0006]因此，需要尋求一種能夠實現直通保護且低損耗、高可靠性的常通型SiCJFET驅動電路。
【發明內容】
[0007]本發明所解決的技術問題在于提供一種具有直通保護的常通型SiCJFET驅動電路，通過在驅動電路中增加自保護電路，使其在直通故障時對下管SiC JFET的柵極施加一個負向安全偏置電壓，迫使下管SiC JFET快速關斷，達到直通保護的目的，驅動電路中的輔助電路能有效抑制誤導通，減少自保護電路動作次數，從而減少驅動電路的功耗，提高直通保護能力。
[0008]實現本發明目的的技術解決方案為:
[0009]—種具有直通保護的常通型SiC JFET驅動電路，包括:
[0010]自保護電路，其輸入端接入母線電壓，輸出端與橋臂電路下管相連；
[0011]橋臂電路下管，包括下管驅動模塊、下管輔助電路和下管SiCJFET，所述下管驅動模塊和下管輔助電路并聯連接后一端與下管SiC JFET的柵極相連，另一端與下管SiC JFET的源極相連；
[0012]橋臂電路上管，包括上管驅動模塊、上管輔助電路和上管SiCJFET，所述上管驅動模塊和上管輔助電路并聯連接后一端與上管SiC JFET的柵極相連，另一端與上管SiC JFET的源極相連，上管SiC JFET的源極還與下管SiC JFET的漏極相連。
[0013]進一步的，本發明的具有直通保護的常通型SiCJFET驅動電路，所述自保護電路包括線性調壓器、快速DC/DC變換器、固態開關管S3、控制器和信號調理電路，其中，線性調壓器、快速DC/DC變換器和固態開關管S3依次相連，固態開關管S3的受控端和快速DC/DC變換器的受控端均與控制器相連，控制器通過信號調理電路與下管SiC JFET的漏極、上管SiCJFET的源極相連。
[0014]進一步的，本發明的具有直通保護的常通型SiCJFET驅動電路，所述下管輔助電路包括下管輔助電容C2和下管輔助開關管S2，下管輔助電容C2和下管輔助開關管S2串聯連接。
[0015]進一步的，本發明的具有直通保護的常通型SiCJFET驅動電路，所述上管輔助電路包括上管輔助電容Cl和上管輔助開關管SI，上管輔助電容Cl和上管輔助開關管SI串聯連接。
[0016]進一步的，本發明的具有直通保護的常通型SiCJFET驅動電路，所述下管驅動模塊包括下管驅動電阻R2、下管驅動芯片和下管直流電壓輸入U2，下管驅動電阻R2、下管驅動芯片和下管直流電壓輸入U2依次相連，下管驅動芯片的輸入端接入驅動信號。
[0017]進一步的，本發明的具有直通保護的常通型SiCJFET驅動電路，所述上管驅動模塊包括上管驅動電阻R1、上管驅動芯片和上管直流電壓輸入Ul，上管驅動電阻R1、上管驅動芯片和上管直流電壓輸入Ul依次相連，上管驅動芯片的輸入端接入驅動信號。
[0018]進一步的，本發明的具有直通保護的常通型SiCJFET驅動電路，所述信號調理電路通過電流傳感器與下管SiC JFET的漏極、上管SiC JFET的源極相連。
[0019]本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:
[0020]1、本發明的具有直通保護的常通型SiC JFET驅動電路采用自保護電路，解決了上電瞬間或驅動電源故障時直通問題；
[0021]2、本發明的具有直通保護的常通型SiC JFET驅動電路，在橋臂電路正常工作時，自保護電路不工作，有利于降低電路損耗；
[0022]3、本發明的具有直通保護的常通型SiC JFET驅動電路采用輔助電路，結構簡單，能有效抑制SiC JFET因寄生參數等因素導致的誤導通，降低直通的可能性，減少自保護電路的動作次數，從而進一步降低了電路損耗，增強了電路的可靠性。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明一種具有直通保護的常通型SiCJFET驅動電路的拓撲結構；
[0024]圖2是本發明中驅動芯片和輔助電路的開關時序圖。
【具體實施方式】
[0025]下面詳細描述本發明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
[0026]一種具有直通保護的常通型碳化硅結型場效應晶體管(SiC JFET)驅動電路，如圖1所示，包括:自保護電路、橋臂電路上管、橋臂電路下管。自保護電路輸入端接母線