一种碳化硅场效应管的驱动模块的制作方法

本发明电源、电力电子技术领域，尤其涉及一种碳化硅场效应管的驱动模块。

背景技术：

碳化硅(英文：siliconcarbide，缩写：sic)是当前国际上最先进的第三代新型半导体材料之一，应用领域也极其广泛。碳化硅金属-氧化物半导体场效应管(siliconcarbidemetal-oxidesemiconductorfieldeffecttransistor，缩写：sicmosfet)，简称碳化硅场效应管，是碳化硅电力电子器件研究中最受关注的器件。

sicmosfet器件具有低导通电阻的特点，导通损耗小、具有很高的击穿电压和很低的热阻系数、工作耐受温度高，但是sicmosfet对驱动要求比较高，推荐开启电压达到16v-20v，而关断电压最好有负压关断才能达到良好的关断效果。

但是，现有的驱动电路的输出电平无法达到simosfet驱动电平的要求，导致栅极电压在关断点附近震荡，产生sicmosfet误导通，严重影响sicmosfet的关断效果。

技术实现要素：

本发明提供一种碳化硅场效应管的驱动模块，以克服现有技术中sicmosfet的关断效果不好的技术问题。

本发明提供一种碳化硅场效应管的驱动模块，包括：第一驱动电路、第一负压驱动电路以及第二负压驱动电路；所述第一驱动电路的输入端用于接收方波输入信号，当所述方波输入信号为高电平时，所述第一驱动电路的输出端输出高电平驱动电压；所述第一负压驱动电路的输入端与所述第一驱动电路的输入端相连接，当所述方波输入信号为低电平时，所述第一负压驱动电路的输出端输出负电压信号；第二负压驱动电路的输入端与所述第一负压驱动电路的输出端相连接，所述第二负压驱动电路的输入端用于接收所述负电压信号，所述第二负压驱动电路的输出端与所述第一驱动电路的输出端相连接，在所述负电压信号的驱动下，所述第二负压驱动电路的输出端输出负压关断电压。

在一种可能的实现方式中，所述第一驱动电路包括：电阻(r2)、电阻(r3)、三极管(q1)；所述电阻(r2)的一端与所述三极管(q1)的发射极相连接，且所述电阻(r2)的一端作为所述第一驱动电路的输入端；所述电阻(r2)的另一端与所述三极管(q1)的基极相连接，且所述电阻(r2)的另一端通过所述电阻(r3)接地；所述三极管(q1)的集电极作为所述第一驱动电路的输出端。

在一种可能的实现方式中，所述第一驱动电路还包括：电阻(r1)；所述电阻(r2)的一端作为所述第一驱动电路的输入端包括：所述电阻(r1)的一端作为所述第一驱动电路的输入端，所述电阻(r1)的另一端分别与所述电阻(r2)的一端以及所述三极管(q1)的发射极相连接。

在一种可能的实现方式中，所述第一驱动电路还包括：电容(c1)；所述电阻(r2)的另一端通过所述电容(c1)接地。

在一种可能的实现方式中，所述第一负压驱动电路包括：电容(c2)、二极管(d1)；所述电容(c2)的一端作为所述第一负压驱动电路的输入端，所述电容(c2)的另一端作为所述第一负压驱动电路的输出端；所述电容(c2)的另一端与所述二极管(d1)的正极相连接，所述二极管(d1)的负极接地。

在一种可能的实现方式中，所述第一负压驱动电路还包括：二极管(d2)；所述二极管(d1)的负极接地包括：所述二极管(d1)的负极与所述二极管(d2)的负极相连接，所述二极管(d2)的正极接地。

在一种可能的实现方式中，所述二极管(d2)为稳压二极管。

在一种可能的实现方式中，所述第二负压驱动电路包括：三极管(q2)、电阻(r4)、电阻(r5)；所述三极管(q2)的发射极与所述第一负压驱动电路的输出端相连接；所述三极管(q2)的集电极和所述电阻(r4)的一端相连接；且所述三极管(q2)的集电极作为所述第二负压驱动电路的输出端；所述三极管(q2)的基极和所述电阻(r4)的另一端相连接，且所述电阻(r4)的另一端通过所述电阻(r5)接地。

在一种可能的实现方式中，所述第二负压驱动电路还包括：电容(c3)；所述三极管(q2)的基极通过所述电容(c3)接地。

本发明提供的碳化硅场效应管的驱动模块，通过当所述方波输入信号为高电平时，所述第一驱动电路1的输出端输出高电平驱动电压；当所述pwm信号为低电平时，所述第一负压驱动电路2的输出端输出负电压信号，所述第二负压驱动电路3的输入端用于接收所述负电压信号，在所述负电压信号的驱动下输出负压关断电压，可以实现负压驱动，保证了sicmosfet的可靠关断，避免了在驱动sicmosfet关断过程中产生谐振造成开关管误开启的情况。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的碳化硅场效应管的驱动模块的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的碳化硅场效应管的驱动模块的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的碳化硅场效应管的驱动模块的结构示意图；

图4为本发明实施例三提供的方波输入信号为高电平时驱动模块的电流流向的示意图；

图5为本发明实施例三提供的方波输入信号为低电平时驱动模块的电流流向的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的碳化硅场效应管的驱动模块10的结构示意图，如图1，本实施例提供的碳化硅场效应管的驱动模块10，包括：第一驱动电路1、第一负压驱动电路2以及第二负压驱动电路3。

第一驱动电路1的输入端用于接收方波输入信号，当所述方波输入信号为高电平时，所述第一驱动电路1的输出端输出高电平驱动电压。

第一负压驱动电路2的输入端与所述第一驱动电路1的输入端相连接，当所述方波输入信号为低电平时，所述第一负压驱动电路2的输出端输出负电压信号。

第二负压驱动电路3的输入端与所述第一负压驱动电路2的输出端相连接，所述第二负压驱动电路3的输入端用于接收所述负电压信号，所述第二负压驱动电路3的输出端与所述第一驱动电路1的输出端相连接，在所述负电压信号的驱动下，所述第二负压驱动电路3的输出端输出负压关断电压。

具体地，方波输入信号可以为脉冲宽度调制pwm信号。第二负压驱动电路3的输出端与所述第一驱动电路1的输出端的连接节点与sicmosfet相连接。

由此，本实施例提供的碳化硅场效应管的驱动模块10，当所述方波输入信号为高电平时，所述第一驱动电路1的输出端输出高电平驱动电压；当所述pwm信号为低电平时，所述第一负压驱动电路2的输出端输出负电压信号，所述第二负压驱动电路3的输入端用于接收所述负电压信号，在所述负电压信号的驱动下输出负压关断电压。本实施例提供的碳化硅场效应管的驱动模块10实现了负压驱动，保证了sicmosfet的关断效果，避免了在驱动sicmosfet关断过程中产生谐振的情况。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的碳化硅场效应管的驱动模块的结构示意图，如图2，本实施例在上述实施例的基础上，对驱动模块进行进一步限定。

本实施例中，第一驱动电路1包括：电阻(r2)、电阻(r3)、三极管(q1)；所述电阻(r2)的一端与所述三极管(q1)的发射极相连接，且所述电阻(r2)的一端作为所述第一驱动电路的输入端；所述电阻(r2)的另一端与所述三极管(q1)的基极相连接，且所述电阻(r2)的另一端通过所述电阻(r3)接地；所述三极管(q1)的集电极作为所述第一驱动电路的输出端。

其中，所述电阻(r2)的一端与所述三极管(q1)的发射极接收方波输入信号。

第一负压驱动电路2包括：电容(c2)、二极管(d1)；所述电容(c2)的一端作为所述第一负压驱动电路的输入端，所述电容(c2)的另一端作为所述第一负压驱动电路的输出端；所述电容(c2)的另一端与所述二极管(d1)的正极相连接，所述二极管(d1)的负极接地。

第二负压驱动电路3包括：三极管(q2)、电阻(r4)、电阻(r5)；所述三极管(q2)的发射极与所述第一负压驱动电路的输出端相连接；所述三极管(q2)的集电极和所述电阻(r4)的一端相连接；且所述三极管(q2)的集电极作为所述第二负压驱动电路的输出端；所述三极管(q2)的基极和所述电阻(r4)的另一端相连接，且所述电阻(r4)的另一端通过所述电阻(r5)接地。

其中，三极管(q2)的发射极与所述第一负压驱动电路的输出端相连接，用于接收所述负电压信号；所述三极管(q2)的集电极与所述电阻(r4)的共同连接点作为所述第二负压驱动电路22的输出端也就是所述第二驱动电路2的输出端。

具体地，以下以方波输入信号为pwm信号为例，进行详细说明。

当pwm信号为高电平时，三极管(q1)的基极通过电阻(r3)被拉低，三极管(q1)的基极电压低于发射极电压，三极管(q1)处于开启状态，驱动sicmosfet的开启；当pwm信号为高电平时，pwm信号通过二极管(d1)为电容(c2)进行充电，三极管(q2)基极通过电阻(r5)被拉低，使q2处于关断状态。当pwm输入为低电平时，三极管(q1)基极电压与发射极电位相同，q1处于关闭状态；电容(c2)因两端电压不变特性，会使q2发射极电压低于基极电压，q2打开，拉低driver点电平，由此实现输出负压关断电压。

由此，本实施例提供的碳化硅场效应管的驱动模块，当所述方波输入信号为高电平时，所述第一驱动电路1的输出端输出高电平驱动电压；当所述pwm信号为低电平时，所述第一负压驱动电路2的输出端输出负电压信号，所述第二负压驱动电路3的输入端用于接收所述负电压信号，在所述负电压信号的驱动下输出负压关断电压。本实施例提供的碳化硅场效应管的驱动模块实现了负压驱动，驱动方式更加合理，增加负电压关断，保证了sicmos的可靠关断，避免了在驱动sicmosfet关断过程中产生谐振的情况。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的碳化硅场效应管的驱动模块的结构示意图，如图3，本实施例在上述实施例的基础上，对驱动模块进行进一步限定。

本实施例中，第一驱动电路1还包括：电阻(r1)。

所述电阻(r2)的一端作为所述第一驱动电路的输入端包括：所述电阻(r1)的一端作为所述第一驱动电路的输入端，所述电阻(r1)的另一端分别与所述电阻(r2)的一端以及所述三极管(q1)的发射极相连接。

第一驱动电路1还包括：电容(c1)；所述电阻(r2)的另一端通过所述电容(c1)接地。

通过调节电阻(r2)以及电容(c1)，可以调节三极管(q1)的开启速度，进而调节驱动的上升沿时间。具体地，电阻(r2)以及电容(c1)越大，三极管(q1)的开启速度越慢，上升沿越长。

所述第一负压驱动电路2还包括：二极管(d2)；

所述二极管(d1)的负极接地包括：所述二极管(d1)的负极与所述二极管(d2)的负极相连接，所述二极管(d2)的正极接地。

其中，二极管(d2)可以为稳压二极管。通过调节二极管(d2)稳压值的大小来调节输出驱动负压的电压值，以保证sicmosfet非对称的驱动波形。

所述第二负压驱动电路3还包括：电容(c3)；所述三极管(q2)的基极通过所述电容(c3)接地。

通过调节电阻(r4)以及电容(c3)可以调节三极管(q2)的开启速度进而调节驱动的下降沿时间。具体地，电阻(r4)以及电容(c3)越大，三极管(q2)的开启速度越慢，下降沿越长。

具体地，以下以方波输入信号为pwm信号为例，进行详细说明。

当pwm信号为高电平时，三极管(q1)的基极通过电阻(r3)被拉低，三极管(q1)的基极电压低于发射极电压，三极管(q1)处于开启状态，通过r1驱动sicmosfet的开启；通过二极管(d1)为电容(c2)进行充电，电容两端充电电压为vpwm-vd2，三极管(q2)基极通过电阻(r5)被拉低，使q2处于关断状态。当pwm输入为低电平时，三极管(q1)基极电压与发射极电位相同，q1处于关闭状态；电容(c2)因两端电压不变特性，会使q2发射极电压低于基极电压，q2打开，拉低driver点电平，此时driver电平为vdriver＝-(vpwm-vd2),通过调节稳压二极管(d2)稳压值的大小来调节输出驱动负压的电压值，以保证sicmosfet非对称的驱动波形，通过调节c3电容值的大小，来调节驱动的下降沿时间，实现负值和时间的调节。

图4为本发明实施例三提供的方波输入信号为高电平时驱动模块的电流流向的示意图；图5为本发明施例三提供的方波输入信号为低电平时驱动模块的电流流向的示意图；如图4所示，当方波输入信号为高电平时，i1为电容(c2)的充电电流，使电容(c2)形成电压差，i3分流后，其中i4为三极管(q1)基极驱动电流，同时通过i5为电容c1充电，开启三极管(q1)，i2为sicmosfet驱动电流，完成sicmosfet高电平驱动,通过i6、i7拉低三极管(q2)基极电压保持三极管(q2)处于关断。如图5所示，当方波输入信号为低电平时，i1为电容(c2)的放电电流，因电容(c2)在充电完成后形成电压差固定不变，电容(c2)放电时会使电容形成低于地电位的负压差，使i3电流形成，i4提供开启(q2)三极管的基极电流，拉低sicmosfet驱动电压至负电位，形成负压驱动，完成sicmosfet关断。

由此，本实施例提供的碳化硅场效应管的驱动模块，当所述方波输入信号为高电平时，所述第一驱动电路1的输出端输出高电平驱动电压；当所述pwm信号为低电平时，所述第一负压驱动电路2的输出端输出负电压信号，所述第二负压驱动电路3的输入端用于接收所述负电压信号，在所述负电压信号的驱动下输出负压关断电压。本实施例提供的碳化硅场效应管的驱动模块实现了负压驱动电路，驱动方式更加合理，增加负电压关断，保证了sicmos的可靠关断，避免了在驱动sicmosfet关断过程中产生谐振的情况。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。