隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷進步,硅（Si）作為一種傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料已經(jīng)無法滿足某些領(lǐng)域應(yīng)用的需求,以碳化硅（SiC）為代表的第三代半導(dǎo)體材料逐漸成為新的選擇,在當(dāng)前我國正在推進的5G、數(shù)據(jù)中心、新能源汽車等多個領(lǐng)域的“新基建”中具有廣闊的應(yīng)用前景。作為SiC材料的功率半導(dǎo)體器件,SiC MOSFET具有阻斷電壓高、通態(tài)電阻低、開關(guān)速度快和耐高溫等優(yōu)點。若要充分發(fā)揮其優(yōu)勢,則必須設(shè)計與之相匹配的柵極驅(qū)動電路,才能保證SiC MOSFET良好的開關(guān)瞬態(tài)性能。本文圍繞SiC MOSFET柵極驅(qū)動電路,對其驅(qū)動方法改進、電阻參數(shù)計算以及驅(qū)動電路隨溫度變化特性等主要問題進行了分析研究。首先,本文分析了SiC MOSFET的開關(guān)過程,對開關(guān)過程進行了詳細描述,對Si功率MOSFET和SiC功率MOSFET動態(tài)參數(shù)進行了比較,提出了SiC MOSFET驅(qū)動電路的具體要求。分析了柵極電阻和驅(qū)動電壓對驅(qū)動特性的影響,在此基礎(chǔ)上提出了一種變柵極電阻驅(qū)動電路,并對電路工作原理和電路設(shè)計進行了詳細描述。其次,為了對所提出的驅(qū)動電路進一步優(yōu)化,推導(dǎo)了柵極電阻的計算方法。該推導(dǎo)以考慮寄生參數(shù)的雙脈沖測試電路為模型,以減... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

高溫驅(qū)動電路拓撲Q1和Q2組成鎖存電路，將脈沖變壓器副邊信號還原成PWM信號

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-45-000VAVCVsourceBACVBtdt圖4-14欠電壓檢測路圖4-15欠電壓檢測電路節(jié)點波形示意圖4.4.3過電流保護電路設(shè)計過電流保護采用去飽和保護方式，這是一種簡單易行的方式并廣泛應(yīng)用的方式，由圖4-16中的Q10、Q11、Q12、D5、D6、D7、C5和C6組成。圖4-16過電流保護電路當(dāng)出現(xiàn)HSF或FUL故障時，SiCMOSFET的VDS迅速增加，二極管D5阻斷，因此Q10將導(dǎo)通。Q10將漏極電壓轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)的漏極電壓，并從發(fā)射極輸出，其比率通過調(diào)節(jié)電阻來設(shè)定。通過將經(jīng)調(diào)節(jié)的漏極電壓與+4V電壓進行比較來完成短路檢測。當(dāng)其發(fā)射極處的經(jīng)調(diào)節(jié)的漏極電壓變得高于其基極處的+4V電壓時，Q11接通，集電極有電流注入到Q12的基極，Q12導(dǎo)通，輸出短路故障信號。D6的陰極連接開關(guān)管柵極可以防止電路在低電平時誤動作。當(dāng)柵極處于低電平時，D6將D7的陽極鉗位到低電平，因此該保護電路在低電平時不會動作。為了防止開關(guān)瞬態(tài)干擾引起誤動作，設(shè)置了消隱時間，通過調(diào)節(jié)RC電路電阻

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-45-000VAVCVsourceBACVBtdt圖4-14欠電壓檢測路圖4-15欠電壓檢測電路節(jié)點波形示意圖4.4.3過電流保護電路設(shè)計過電流保護采用去飽和保護方式，這是一種簡單易行的方式并廣泛應(yīng)用的方式，由圖4-16中的Q10、Q11、Q12、D5、D6、D7、C5和C6組成。圖4-16過電流保護電路當(dāng)出現(xiàn)HSF或FUL故障時，SiCMOSFET的VDS迅速增加，二極管D5阻斷，因此Q10將導(dǎo)通。Q10將漏極電壓轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)的漏極電壓，并從發(fā)射極輸出，其比率通過調(diào)節(jié)電阻來設(shè)定。通過將經(jīng)調(diào)節(jié)的漏極電壓與+4V電壓進行比較來完成短路檢測。當(dāng)其發(fā)射極處的經(jīng)調(diào)節(jié)的漏極電壓變得高于其基極處的+4V電壓時，Q11接通，集電極有電流注入到Q12的基極，Q12導(dǎo)通，輸出短路故障信號。D6的陰極連接開關(guān)管柵極可以防止電路在低電平時誤動作。當(dāng)柵極處于低電平時，D6將D7的陽極鉗位到低電平，因此該保護電路在低電平時不會動作。為了防止開關(guān)瞬態(tài)干擾引起誤動作，設(shè)置了消隱時間，通過調(diào)節(jié)RC電路電阻

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]SiC MOSFET驅(qū)動及保護電路設(shè)計[J]. 柳舟洲.  微電機. 2019(12)
[3]抑制瞬態(tài)電壓電流尖峰和振蕩的電流注入型SiC MOSFET有源驅(qū)動方法研究[J]. 馮超,李虹,蔣艷鋒,趙星冉,楊志昌.  中國電機工程學(xué)報. 2019(19)
[4]碳化硅MOSFET柵極驅(qū)動的優(yōu)化設(shè)計[J]. 趙陽,劉平,黃守道,李波.  電力電子技術(shù). 2019(07)
[5]SiC MOSFET開關(guān)特性及多等級柵電壓驅(qū)動電路[J]. 喬小可,楊媛,王慶軍.  電力電子技術(shù). 2019(03)
[6]一種基于BJT的耐200℃高溫碳化硅MOSFET驅(qū)動電路[J]. 金淼鑫,高強,徐殿國.  電工技術(shù)學(xué)報. 2018(06)
[7]SiC MOSFET特性分析及驅(qū)動電路研究[J]. 毛鵬,纏瀟瀟,張衛(wèi)平.  電力電子技術(shù). 2017(09)
[8]多管并聯(lián)SiC MOSFET驅(qū)動電路串?dāng)_抑制方法[J]. 柴艷鵬,李亞斌,劉永飛,安國亮.  電力電子技術(shù). 2017(09)
[9]100kHz低頻功放SiC MOSFET串?dāng)_分析與驅(qū)動設(shè)計[J]. 龍根,羅志清,查明,趙錦波.  電力電子技術(shù). 2017(08)
[10]多管并聯(lián)SiC MOSFET驅(qū)動電路設(shè)計[J]. 彭詠龍,史孟,李亞斌,柴艷鵬.  電力電子技術(shù). 2017(02)

碩士論文
[1]大功率SiC MOSFET器件特性與驅(qū)動保護研究[D]. 陳龍.北京交通大學(xué) 2019
[2]應(yīng)用于高溫環(huán)境的SiC MOSFET驅(qū)動電路研究[D]. 徐帥.西安電子科技大學(xué) 2019
[3]SiC MOSFET保護技術(shù)及振蕩問題研究[D]. 李志堅.北京交通大學(xué) 2018
[4]SiC MOSFET特性研究：驅(qū)動、短路與保護[D]. 方躍財.浙江大學(xué) 2018
[5]碳化硅MOSFET器件建模及一體化驅(qū)動技術(shù)研究[D]. 李剛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號：3058178