一种开关电源中SiC开关管驱动控制线路的制作方法

一种开关电源中sic开关管驱动控制线路
技术领域
1.本发明涉及开关电源领域，具体涉及一种开关电源中sic开关管驱动控制线路。


背景技术：

2.目前开关电源广泛的应用在电力电子设备中，尤其是现在新能源电动汽车的快速发展，带动了开关电源产业的快速成长，包括电动充电桩，车载电源等，都属于开关电源，这些开关电源都是由一些功率开关管、变压器、电感和电容等器件构成，而sic开关管作为功率开关管的一个主要部件，在大功率的电动充电桩和车载电源中应用最为广泛。sic开关管的技术优点是反向恢复电流小，寄生电容小，开关速度快等，但同时也需要面对一些问题，比如：sic开关管的开通关断电压不易实现，需要通过加大足够的sic开关管vgs电压使sic开关管完全导通，也需要降低sic开关管vgs电压到足够低，sic开关管才能完全关断，同时sic开关管的开关速度非常快，会带来一些干扰问题。
3.为了解决上述问题，本发明提供一种开关电源中sic开关管驱动控制线路。


技术实现要素：

4.本发明所解决的技术问题是提供一种开关电源中sic开关管驱动控制线路。
5.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种开关电源中sic开关管驱动控制线路，该线路包含pwm驱动线路、隔离驱动变压器、sic驱动控制线路、开关电源主功率线路，所述pwm驱动线路产生pwm驱动信号给隔离驱动变压器的原边，隔离驱动变压器的副边连接sic驱动控制线路的输入端口，sic驱动控制线路的输出连接开关电源主功率线路中sic开关管的驱动脚。
6.进一步地，所述sic开关管是大功率n型碳化硅mos管。
7.进一步地，所述开关电源主功率线路包含一个第一sic开关管、一个第二sic开关管、输出电感和输出电容，第一sic开关管的漏极连接输入电压的正端，源极连接第二sic开关管的漏极及输出电感的一端，输出电感的另一端连接输出电容的一端及输出电压的正端，第二sic开关管的源极、输出电容的另一端连接开关电源输出电压的负端后接地。
8.进一步地，所述隔离驱动变压器的副边包含一个第一副边绕组和一个第二副边绕组，两个副边绕组输出反向，并分别与原边绕组耦合。
9.进一步地，所述sic驱动控制线路包含一个第一组驱动控制线路和一个第二组驱动控制线路，分别提供驱动控制信号给第一sic开关管的驱动脚和第二sic开关管的驱动脚，所述第一组驱动控制线路包含一个第一电阻、一个第二电阻、一个第三电阻、一个第一电容、一个第一二极管、一个n型第三mos管，一个第一稳压管和一个第二稳压管，第一电阻的一端连接隔离驱动变压器第一副边绕组的一端，第一电容和第一稳压管并联，其一端（第一稳压管阴极朝向）连接第一电阻的另一端和第三mos管的漏极，另一端连接第一sic开关管的驱动脚（栅极）及第二电阻的一端，第三mos管的源极、第二稳压管的阳极、第二电
阻的另一端一起连接第一sic开关管的源极，第三mos管的栅极连接第一二极管的阳极和第三电阻的一端，第一二极管的阴极、第三电阻的另一端、第二稳压管的阴极连接隔离驱动变压器第一副边绕组的另一端；所述第二组驱动控制线路包含一个第四电阻、一个第五电阻、一个第六电阻、一个第二电容、一个第二二极管、一个n型第四mos管，一个第三稳压管和一个第四稳压管，第四电阻的一端连接隔离驱动变压器第二副边绕组的一端，第二电容和第三稳压管并联，其一端（第三稳压管阴极朝向）连接第四电阻的另一端和第四mos管的漏极，另一端连接第二sic开关管的驱动脚（栅极）及第五电阻的一端，第四mos管的源极、第四稳压管的阳极、第五电阻的另一端一起连接第二sic开关管的源极，第四mos管的栅极连接第二二极管的阳极和第六电阻的一端，第二二极管的阴极、第六电阻的另一端、第四稳压管的阴极连接隔离驱动变压器第二副边绕组的另一端。
10.本发明相对于现有技术所取得的技术效果为：本发明提供一种开关电源中sic开关管驱动控制线路，这种开关电源中sic开关管驱动控制线路应用一个稳压二极管和一个电容并联，使驱动线路关断sic开关管时，在sic开关管的vgs上形成一个负压关断，防止sic开关管在关断时因干扰而造成误开通，同时通过一个信号控制开关管的开通，下拉sic驱动回路，使得sic驱动vgs的关断回路电流路径最短，增强了sic驱动的抗干扰的能力，提高了sic开关管的可靠性能。
附图说明
11.图1是本发明提供的开关电源中sic开关管驱动控制线路的结构示意图。
实施方式
12.下面结合附图给出本发明线路的实施方式，以详细说明本发明的技术方案。
13.如下图1中，一种开关电源中sic开关管驱动控制线路，该线路包含pwm驱动线路、隔离驱动变压器10、sic驱动控制线路20、开关电源主功率线路30，其中线路30包含一个第一sic开关管q1、一个第二sic开关管q2、输出电感l1和输出电容co，q1和q2是大功率n型碳化硅mos管，q1的漏极连接输入电压的正端vin+，源极连接q2的漏极及l1的一端，l1的另一端连接co的一端及输出电压的正端vo+，q2的源极、输出电容的另一端连接开关电源输出电压的负端vo-，vo-接地。
14.所述隔离驱动变压器10的副边包含一个第一副边绕组和一个第二副边绕组，分别与原边绕组耦合。
15.所述线路20包含一个第一组驱动控制线路和一个第二组驱动控制线路，分别提供驱动控制信号给q1和q2的驱动脚，所述第一组驱动控制线路包含一个第一电阻r1、一个第二电阻r2、一个第三电阻r3、一个第一电容c1、一个第一二极管d1、一个n型第三mos管q3，一个第一稳压管zd1和一个第二稳压管zd2，r1的一端连接隔离驱动变压器第一副边绕组的一端，r1的另一端连接q3的漏极、c1的一端和zd1的阴极，c1与zd1并联，c1的另一端和zd1的阳极连接q1的驱动脚（栅极）及r2的一端，q3的源极、zd2的阳极、r2的另一端一起连接q1的源极，q3的栅极连接d1的阳极和r3的一端，d1的阴极、r3的另一端、zd2的阴极连接隔离驱动变压器第一副边绕组的
另一端；所述第二组驱动控制线路包含一个第四电阻r4、一个第五电阻r5、一个第六电阻r6、一个第二电容c2、一个第二二极管d2、一个n型第四mos管q4，一个第三稳压管zd3和一个第四稳压管zd4，r4的一端连接隔离驱动变压器第二副边绕组的一端，r4的另一端连接q4的漏极、c2的一端和zd3的阴极，c2与zd3并联，c2的另一端和zd3的阳极连接q2的驱动脚（栅极）及r5的一端，q4的源极、zd4的阳极、r5的另一端一起连接q2的源极，q4的栅极连接d2的阳极和r6的一端，d2的阴极、r6的另一端、zd4的阴极连接隔离驱动变压器第二副边绕组的另一端。
16.sic开关管驱动控制线路的工作原理：本发明中sic开关管驱动控制线路中的t1是一个隔离驱动变压器， t1的原边连接pwm驱动线路，提供pwm驱动信号，t1的副边有两个独立的分别与原边耦合的绕组，负责传替来自原边的pwm驱动信号，两个副边绕组输出反向，分别连接着sic开关管q1和sic开关管q2的驱动脚。当隔离驱动变压器原边输出高电平时第一组驱动控制线路工作，以下以第一组驱动控制线路为例来进行说明，r1串联在第一副边绕组的一端和c1之间，目的是为了减小驱动电流，防止驱动电流瞬间过大，c1和zd1并联，当接收到变压器t1高电平时，高电平经过c1和zd1，zd1会形成一个稳压电平稳定在c1两端，经过一定的压降到q1的驱动脚，电压值由变压器的匝比决定，q1的驱动脚上有足够大的电压使得q1导通；mos管q3是信号控制开关管，其栅极通过电阻r3和二极管d1连接变压器t1的第一副边绕组的另一端，q3的源极连接sic开关管q1的源极，漏极连接在r1的另一端，当变压器t1的异名端为高时，高电平经过r3到q3的栅极，q3导通，于是电容c1两端的电压就加载在sic开关管q1的栅极（g）和源极（s）之间，使得sic开关管q1的gs之间电压vgs得到一个稳定的负压，使得sic开关管q1实现负电压关断，q3、c1、zd1是3个独立的器件，pcb板布局时，尽量让开关管q3、电容c1、稳压管zd1和sic开关管q1的驱动脚靠近放置，这样当信号控制开关管q3导通时，使得sic开关管q1的驱动信号关断构成的电流回路最小，增强了sic驱动信号的抗干扰能力。
17.当隔离驱动变压器的原边输出低电平时第二组驱动控制线路工作，工作原理同上，这里不再赘述。
18.虽然以上描述了本发明的具体实施线路，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施线路做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

技术特征：
1.一种开关电源中sic开关管驱动控制线路，其特征在于，该线路包含pwm驱动线路、隔离驱动变压器、sic驱动控制线路、开关电源主功率线路，所述pwm驱动线路产生pwm驱动信号给隔离驱动变压器的原边，隔离驱动变压器的副边连接sic驱动控制线路的输入端口，sic驱动控制线路的输出连接开关电源主功率线路中sic开关管的驱动脚。2.如权利要求1所述的一种开关电源中sic开关管驱动控制线路，其特征在于，所述sic开关管是大功率n型碳化硅mos管。3.如权利要求1所述的一种开关电源中sic开关管驱动控制线路，其特征在于，所述开关电源主功率线路包含一个第一sic开关管、一个第二sic开关管、输出电感和输出电容，第一sic开关管的漏极连接输入电压的正端，源极连接第二sic开关管的漏极及输出电感的一端，输出电感的另一端连接输出电容的一端及输出电压的正端，第二sic开关管的源极、输出电容的另一端连接开关电源输出电压的负端后接地。4.如权利要求1所述的一种开关电源中sic开关管驱动控制线路，其特征在于，所述隔离驱动变压器的副边包含一个第一副边绕组和一个第二副边绕组，两个副边绕组输出反向，并分别与原边绕组耦合。5.如权利要求1所述的一种开关电源中sic开关管驱动控制线路，其特征在于，所述sic驱动控制线路包含一个第一组驱动控制线路和一个第二组驱动控制线路，分别提供驱动控制信号给第一sic开关管的驱动脚和第二sic开关管的驱动脚，所述第一组驱动控制线路包含一个第一电阻、一个第二电阻、一个第三电阻、一个第一电容、一个第一二极管、一个n型第三mos管，一个第一稳压管和一个第二稳压管，第一电阻的一端连接隔离驱动变压器第一副边绕组的一端，第一电容和第一稳压管并联，其一端（第一稳压管阴极朝向）连接第一电阻的另一端和第三mos管的漏极，另一端连接第一sic开关管的驱动脚（栅极）及第二电阻的一端，第三mos管的源极、第二稳压管的阳极、第二电阻的另一端一起连接第一sic开关管的源极，第三mos管的栅极连接第一二极管的阳极和第三电阻的一端，第一二极管的阴极、第三电阻的另一端、第二稳压管的阴极连接隔离驱动变压器第一副边绕组的另一端；所述第二组驱动控制线路包含一个第四电阻、一个第五电阻、一个第六电阻、一个第二电容、一个第二二极管、一个n型第四mos管，一个第三稳压管和一个第四稳压管，第四电阻的一端连接隔离驱动变压器第二副边绕组的一端，第二电容和第三稳压管并联，其一端（第三稳压管阴极朝向）连接第四电阻的另一端和第四mos管的漏极，另一端连接第二sic开关管的驱动脚（栅极）及第五电阻的一端，第四mos管的源极、第四稳压管的阳极、第五电阻的另一端一起连接第二sic开关管的源极，第四mos管的栅极连接第二二极管的阳极和第六电阻的一端，第二二极管的阴极、第六电阻的另一端、第四稳压管的阴极连接隔离驱动变压器第二副边绕组的另一端。

技术总结
本发明提供一种开关电源中SiC开关管驱动控制线路，该线路包含PWM驱动线路、隔离驱动变压器、SiC驱动控制线路、开关电源主功率线路，所述PWM驱动线路产生PWM驱动信号给隔离驱动变压器的原边，隔离驱动变压器的副边连接SiC驱动控制线路的输入端口，SiC驱动控制线路的输出连接开关电源主功率线路中SiC开关管的驱动脚；本发明提供的这种SiC开关管驱动控制线路，用一个稳压二极管和一个电容并联，使SiC开关管实现负电压关断，防止SiC开关管在关断时因干扰而造成误开通，同时通过一个信号控制开关管的开通下拉SiC驱动回路，使得SiC驱动Vgs的关断回路电流路径最短，增强了SiC驱动的抗干扰的能力，提高了SiC开关管的可靠性能，该线路结构简单，通用性强。通用性强。通用性强。


技术研发人员：习美泉 杨梅英 方勇
受保护的技术使用者：江苏兆能电子有限公司
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/7/12