用于碳化硅mosfet逆變器的驅(qū)動(dòng)器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)，尤其涉及一種用于碳化硅MOSFET逆變器的驅(qū)動(dòng)器件。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅(SiC)器件作為近幾年出現(xiàn)的新型功率器件，在高溫、高頻等方面有著不同于傳統(tǒng)硅材料的優(yōu)勢(shì)。因而，這種新材料受到廣泛的研究，并在工業(yè)冶金、醫(yī)療、交通、航空航天等方面有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]碳化硅MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)可以在800KHz以上的高頻率下工作，通過多個(gè)碳化硅MOSFET的并聯(lián)，可組成大功率高頻逆變器。硅MOSFET同碳化硅MOSFET相比，開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗大，耐壓低，在800KHz以上應(yīng)用，所需驅(qū)動(dòng)功率大，尤其是器件并聯(lián)工作時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)和保護(hù)的要求很高；而碳化硅MOSFET所需驅(qū)動(dòng)功率小，損耗小，更加適合高頻條件下并聯(lián)工作，可提高逆變器的工作效率。
[0004]但是碳化硅MOSFET的驅(qū)動(dòng)技術(shù)目前還不夠成熟，尤其需要可驅(qū)動(dòng)多個(gè)碳化硅MOSFET的并聯(lián)型驅(qū)動(dòng)器，以解決高頻高壓條件下碳化硅MOSFET的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種可以用于高頻高壓條件下、抗干擾性能好、保證驅(qū)動(dòng)信號(hào)穩(wěn)定傳輸?shù)挠糜谔蓟鐼OSFET逆變器的驅(qū)動(dòng)器件。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于碳化硅MOSFET逆變器的驅(qū)動(dòng)器件，包括:驅(qū)動(dòng)板，所述驅(qū)動(dòng)板用于將外部信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行放大以得到驅(qū)動(dòng)信號(hào)；一個(gè)或多個(gè)門極PCB板，其中一個(gè)或多個(gè)并行連接的碳化硅MOSFET中的每個(gè)分別通過一個(gè)對(duì)應(yīng)的門極PCB板直接連接至所述驅(qū)動(dòng)板，以使所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)以所述一個(gè)或多個(gè)門極PCB板為媒介傳輸至所述一個(gè)或多個(gè)碳化硅M0SFET。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于碳化硅MOSFET逆變器的驅(qū)動(dòng)器件，通過采用門極PCB板作為傳輸途徑，保持脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)在傳輸過程中的波形穩(wěn)定性，降低雜散參數(shù)的干擾，提高抗干擾性能，保證脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，從而解決高頻高壓條件下碳化硅MOSFET的驅(qū)動(dòng)問題。
[0008]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的用于碳化硅MOSFET逆變器的驅(qū)動(dòng)器件，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0009]在一些實(shí)施例中，在每個(gè)所述門極PCB板上接近所述碳化硅MOSFET處設(shè)置有門極電阻。通過設(shè)置門極電阻，可以防止高頻率時(shí)門極信號(hào)震蕩，并且可以調(diào)節(jié)器件的開關(guān)速度，從而減小開關(guān)電壓的峰值。另外，將門極電阻設(shè)置在距離碳化硅MOSFET較近的位置，離散參數(shù)小。
[0010]在一些實(shí)施例中，用于碳化硅MOSFET逆變器的驅(qū)動(dòng)器件還包括:隔離單元，所述隔離單元連接在所述外部信號(hào)產(chǎn)生單元與所述驅(qū)動(dòng)板之間，用于將所述脈沖信號(hào)傳輸至所述驅(qū)動(dòng)板。
[0011 ] 在一些實(shí)施例中，所述隔離單元為PCB變壓器隔離芯片。傳統(tǒng)的采用脈沖變壓器作為信號(hào)產(chǎn)生單元和驅(qū)動(dòng)板之間的隔離器件，由于脈沖變壓器存在漏感和雜散參數(shù)不一致的問題，從而導(dǎo)致輸出的波形延時(shí)不一致。而在本發(fā)明實(shí)施例中，采用PCB變壓器隔離芯片作為信號(hào)產(chǎn)生單元和驅(qū)動(dòng)板之間的隔離器件，在保證高電壓隔離的同時(shí)，提高脈沖傳輸?shù)囊恢滦?，可以將高頻信號(hào)的傳輸延時(shí)控制在5ns之內(nèi)。
[0012]在一些實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)板包括:脈沖整形單元，所述脈沖整形單元與所述隔離單元連接，用于對(duì)所述隔離單元輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行脈沖整形；以及脈沖放大單元，所述脈沖放大單元連接在所述脈沖整形單元與所述一個(gè)或多個(gè)門極PCB板之間，用于對(duì)所述脈沖整形單元輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行放大以得到所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0013]在一些實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)板還包括:保護(hù)單元，所述保護(hù)單元與所述脈沖整形單元連接，用于對(duì)所述脈沖信號(hào)及所述一個(gè)或多個(gè)碳化硅MOSFET提供脈沖正壓保護(hù)、脈沖負(fù)壓保護(hù)以及門極保護(hù)。通過提供保護(hù)單元，可以在脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生異常時(shí)，快速有效地保護(hù)碳化硅M0SFET，防止誤動(dòng)作，提高器件的可靠性。
[0014]在一些實(shí)施例中，所述隔離單元設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)板上，可以節(jié)省空間。
[0015]在一些實(shí)施例中，所述每個(gè)門極PCB板的一端與一個(gè)對(duì)應(yīng)的碳化硅MOSFET直接連接，另一端與所述驅(qū)動(dòng)板直接連接。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于碳化硅MOSFET逆變器的驅(qū)動(dòng)器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于碳化硅MOSFET逆變器的驅(qū)動(dòng)器件的電路原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)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(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于碳化硅MOSFET逆變器的驅(qū)動(dòng)器件，用于驅(qū)動(dòng)高頻高壓條件下并聯(lián)工作的多個(gè)碳化硅M0SFET。圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于碳化硅MOSFET逆變器的驅(qū)動(dòng)器件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該用于碳化硅MOSFET逆變器的驅(qū)動(dòng)器件包括:驅(qū)動(dòng)板100和門極PCB板200。驅(qū)動(dòng)板100用于將外部信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行放大以得到驅(qū)動(dòng)信號(hào)。門極PCB板200的數(shù)量與并聯(lián)的碳化硅MOSFET的數(shù)量一致。圖1所示為5個(gè)門極PCB板200分別與5只并聯(lián)的碳化硅MOSFET 300直接連接，以使驅(qū)動(dòng)板100產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)以5個(gè)門極PCB板200為媒介分別傳輸至5個(gè)碳化硅MOSFET 300。具體地，如圖1所示，每個(gè)門極PCB板200的上端與一個(gè)對(duì)應(yīng)的碳化硅MOSFET 300直接連接，每個(gè)門極PCB板200的下端與驅(qū)動(dòng)板100直接連接。
[0021]由于碳化硅MOSFET的門極電容小，所需驅(qū)動(dòng)功率小，但是門極脈沖信號(hào)在傳輸過程中極易受雜散參數(shù)的干擾而導(dǎo)致波形不穩(wěn)定。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于碳化硅MOSFET逆變器的驅(qū)動(dòng)器件，通過設(shè)置單獨(dú)的門極PCB板作為傳輸脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)的途徑，保持脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)在傳輸過程中的波形穩(wěn)定性，降低雜散參數(shù)的干擾，提高抗干擾性能，保證脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，從而解決高頻高壓條件下碳化硅MOSFET的驅(qū)動(dòng)問題。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，在每個(gè)門極PCB板200上接近碳化硅MOSFET 300處設(shè)置有門極電阻202。通過設(shè)置門極電阻，可以防止高頻率時(shí)門極信號(hào)震蕩，并且可以調(diào)節(jié)器件的開關(guān)速度，從而減小開關(guān)電壓的峰值。另外，將門極電阻202設(shè)置在距離碳化硅MOSFET 300較近的位置，離散參數(shù)小。
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于碳化硅MOSFET逆變器的驅(qū)動(dòng)器件的電路原理框圖。如圖2所示，外部信號(hào)產(chǎn)生單元(未示出)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)經(jīng)過驅(qū)動(dòng)板100的放大得到驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸至各個(gè)門極PCB板(即圖2中的門極板1至5)。
[0024]在本實(shí)施例中，外部信號(hào)產(chǎn)生單元與驅(qū)動(dòng)板100之間設(shè)置有隔離單元102。用于將脈沖信號(hào)傳輸至驅(qū)動(dòng)板