一种低EMI常通型SiCJFET的驱动电路的制作方法

本发明属于集成电路领域，尤其是一种低emi常通型sicjfet的驱动电路。

背景技术：

由于sicmos管具有热导率高、通态电阻低、开关速度快等性能优势，非常适用于高温、高效、高频场合。sic功率器件有常通型和常断型两种类型。相比常通型sicjfet，常断型sicjfet功率器件的通态电阻较大。因此常通型sicjfet有着非常广泛的应用。

常通型sicjfet通常与低压mos级联，构成cascode结构，由低压mos的开关来控制常通型sicjfet的导通与关断。这种cascode的源极驱动方式速度较快，可以满足高频场合，但是这种cascode结构对低压mos的驱动方式有较高要求，驱动速度过快emi差，驱动速度过慢损耗增加。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提出一种能够实现低损耗、低emi的常通型sicjfet驱动电路。本发明采用的技术方案是：

一种低emi常通型sicjfet的驱动电路，包括驱动电流调节电路、驱动电压钳位模块、驱动功率管q2、驱动电压关断功率管q3、反相器inv1；

驱动功率管q2的漏极接常通型sicjfet功率管q1的源极，驱动功率管q2的源极接sicjfet功率管q1的栅极并接地；驱动功率管q2的栅极接驱动电压vdrv；

驱动电流调节电路110接开关信号in，驱动电流调节电路110的电流输出端接驱动功率管q2的栅极；驱动电压钳位模块140接驱动功率管q2的栅极；反相器inv1的输入端接开关信号in，输出端接驱动电压关断功率管q3的栅极，q3的源极接地，漏极接驱动功率管q2的栅极；

驱动电压vdrv通过驱动电流调节电路、驱动电压钳位模块、驱动电压关断功率管q3、反相器inv1产生；

驱动电流调节电路实时检测驱动电压vdrv，并根据驱动电压vdrv的高低，实时调节驱动电流idrv的大小。

进一步地，q2和q3为nmos管。

进一步地，驱动电流调节电路，包括pmos型偏置电流源pb1、pb2、pb3，nmos型电流镜ncm1、ncm2、ncm3、ncm4，pmos型电流镜pcm1、pcm2，nmos型开关nsw1、nsw2、nsw3、nsw4，电阻r1、r2、r3、r4，上拉电阻rup，反相器inv3，nmos型电流调节开关n1、n2以及电平转换电路；

偏置电流源pb1、pb2、pb3的栅极相接，并接偏置电压vbias1，pb1、pb2、pb3的源极相接；偏置电流源pb1的漏极接电流镜ncm1的漏极和栅极、ncm2的栅极、ncm3的栅极和ncm4的栅极；电流镜ncm1、ncm2、ncm3、ncm4的源极接地；电流镜ncm2的漏极接电流调节开关n2的源极、开关nsw1的漏极；电流镜ncm3的漏极接开关nsw1的源极和nsw2的漏极；电流镜ncm4的漏极接开关nsw2的源极；

偏置电流源pb2的漏极接反相器inv3的输入端和开关nsw3的漏极；开关nsw3的源极接地；反相器inv3的输出端接开关nsw2的栅极；

偏置电流源pb3的漏极接开关nsw1的栅极和开关nsw4的漏极；开关nsw4的源极接地；

电流调节开关n2的栅极接开关信号in，n2漏极接电流调节开关n1的漏极、电流镜pcm1的漏极和栅极、电流镜pcm2的栅极和上拉电阻rup一端；电流镜pcm1的源极接上拉电阻rup另一端和电流镜pcm2的源极；电流镜pcm2的漏极接驱动电流调节电路的电流输出端；

电平转换电路310的输入端接开关信号in，输出端接电流调节开关n1的栅极；电流调节开关n1的源极接电阻r1的一端，电阻r1的另一端接电阻r2的一端和驱动电流调节电路的电流输出端；电阻r2的另一端接开关nsw3的栅极和电阻r3的一端；电阻r3的另一端接开关nsw4的栅极和电阻r4的一端；电阻r4的另一端接地。

进一步地，电平转换电路的输出与输入开关信号in相关，当输入开关信号in为低电平时，电平转换电路的输出为零，当输入开关信号in为高电平时，电平转换电路的输出为高电平。

更进一步地，电平转换电路的输出高电平电压被箝位在十几伏。

本发明的优点：本发明在sicjfet功率管导通阶段，实时检测驱动电压，根据驱动电压的高低分阶段自动调节驱动电流的大小，构成高速反馈控制回路，实现一种低损耗、低emi的常通型sicjfet驱动电路。

附图说明

图1为本发明的电原理图。

图2为本发明的信号示意图。

图3为本发明的驱动电流调节电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，低emi常通型sicjfet的驱动电路，包括驱动电流调节电路110、驱动电压钳位模块140、驱动功率管q2、驱动电压关断功率管q3、反相器inv1；q2和q3为nmos管；

驱动功率管q2的漏极接常通型sicjfet功率管q1的源极，驱动功率管q2的源极接sicjfet功率管q1的栅极并接地；驱动功率管q2的栅极接驱动电压vdrv；常通型sicjfet功率管q1和其驱动管q2构成cascode结构；

驱动电流调节电路110接开关信号in，驱动电流调节电路110的电流输出端接驱动功率管q2的栅极；驱动电压钳位模块140接驱动功率管q2的栅极；反相器inv1的输入端接开关信号in，输出端接驱动电压关断功率管q3的栅极，q3的源极接地，漏极接驱动功率管q2的栅极；

驱动电压vdrv通过驱动电流调节电路110、驱动电压钳位模块140、驱动电压关断功率管q3、反相器inv1产生；

常通型sicjfet功率管q1的导通和关断由驱动功率管q2的导通和关断控制；当驱动电压vdrv为高电平时，驱动功率管q2导通，将常通型sicjfet功率管q1的源极拉向地电平，常通型sicjfet功率管q1导通；当驱动电压vdrv为低电平时，驱动功率管q2关断，常通型sicjfet功率管q1将源极拉高，此时常通型sicjfet功率管q1的vgs为负电压，常通型sicjfet功率管q1因沟道夹断而关断；

当开关信号in为高电平时，驱动电流idrv从驱动电流调节电路110流向驱动功率管q2的栅极，驱动功率管q2的栅极电压vdrv逐步抬高，驱动电压vdrv上升过程中经历三个阶段，如图2所示；当驱动功率管q2的栅极驱动电压vdrv到达电压箝位模块140的箝位阈值时，驱动电流idrv将流向电压箝位模块140，vdrv被箝位，驱动功率管q2完全导通。

驱动电流调节电路110实时检测驱动电压vdrv，并根据驱动电压vdrv的高低，实时调节驱动电流idrv的大小；

在开关信号in由低变高后，驱动电压vdrv上升过程中经历三个阶段，分别对应图2中的210、211、212三个阶段。在210阶段，驱动电压vdrv逐渐上升，驱动电流idrv逐步下降；在211阶段，驱动功率管q2进入miller平台，驱动电压vdrv基本不变，驱动电流idrv也基本不变；在212阶段，驱动电流idrv达到最大值，驱动电压vdrv快速上升，当驱动电压vdrv到达箝位阈值电压时，驱动电流idrv即刻降至最小值，仅用于维持驱动电压vdrv高电平；

当开关信号in为低电平时，驱动电流idrv为零；开关信号in经过反相器inv1后输出高电平，接到功率管q3的栅极，功率管q3导通，将驱动电压vdrv拉到低电平，功率管q2关断，常通型sicjfet功率管q1因沟道夹断而关断。

驱动电流调节电路110如图3所示，包括pmos型偏置电流源pb1、pb2、pb3，nmos型电流镜ncm1、ncm2、ncm3、ncm4，pmos型电流镜pcm1、pcm2，nmos型开关nsw1、nsw2、nsw3、nsw4，电阻r1、r2、r3、r4，上拉电阻rup，反相器inv3，nmos型电流调节开关n1、n2以及电平转换电路310；

偏置电流源pb1、pb2、pb3的栅极相接，并接偏置电压vbias1，pb1、pb2、pb3的源极相接；偏置电流源pb1的漏极接电流镜ncm1的漏极和栅极、ncm2的栅极、ncm3的栅极和ncm4的栅极；电流镜ncm1、ncm2、ncm3、ncm4的源极接地；电流镜ncm2的漏极接电流调节开关n2的源极、开关nsw1的漏极；电流镜ncm3的漏极接开关nsw1的源极和nsw2的漏极；电流镜ncm4的漏极接开关nsw2的源极；

偏置电流源pb2的漏极接反相器inv3的输入端和开关nsw3的漏极；开关nsw3的源极接地；反相器inv3的输出端接开关nsw2的栅极；

偏置电流源pb3的漏极接开关nsw1的栅极和开关nsw4的漏极；开关nsw4的源极接地；

电流调节开关n2的栅极接开关信号in，n2漏极接电流调节开关n1的漏极、电流镜pcm1的漏极和栅极、电流镜pcm2的栅极和上拉电阻rup一端；电流镜pcm1的源极接上拉电阻rup另一端和电流镜pcm2的源极；电流镜pcm2的漏极接驱动电流调节电路的电流输出端；

电平转换电路310的输入端接开关信号in，输出端接电流调节开关n1的栅极；电流调节开关n1的源极接电阻r1的一端，电阻r1的另一端接电阻r2的一端和驱动电流调节电路的电流输出端；电阻r2的另一端接开关nsw3的栅极和电阻r3的一端；电阻r3的另一端接开关nsw4的栅极和电阻r4的一端；电阻r4的另一端接地。

电平转换电路310的输出与输入开关信号in相关，当输入开关信号in为低电平时，电平转换电路310的输出为零，当输入开关信号in为高电平时，电平转换电路310的输出为高电平，且其高电平电压通常被箝位在十几伏。

当输入开关信号in为高电平时，n1、n2导通，电流镜pcm1、pcm2导通，当输入开关信号in为低电平时，n1、n2关断，电流镜pcm1、pcm2因栅极被电阻rup上拉后关断。

在初始状态，vdrv为低电压，开关信号in由低变高后，nsw3、nsw4关断，nsw2关断，nsw1导通，n1、n2导通，驱动电流idrv与流经ncm2、ncm3、n1的电流相关，其中经过n1的电流与驱动电压vdrv、n1栅极的偏置电压vbias2以及电阻r1相关，i(n1)=(vbias2-vdrv)/r1。

随着驱动电压vdrv逐步抬高，流过n1的电流逐步减小，即驱动电流idrv逐步减小。

随着驱动电压vdrv到达上述功率管q2的miller平台电压后，驱动电压vdrv在miller平台阶段基本不变，驱动电流idrv也基本不变；

miller平台结束后，驱动电压vdrv再次抬高，nsw3导通后，使反相器inv3的输出端变高，nsw2导通，驱动电流idrv与流经ncm2、ncm3、ncm4、n1的电流相关。

当驱动电压vdrv大于偏置电压vbias2减去n1的导通阈值电压时，n1关断，经过n1的电流变为零。

当驱动电压vdrv继续上升，nsw4导通，拉低nsw1的栅极关断nsw1，驱动电流idrv只与流经ncm2的电流相关。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。