一种采用SiC功率管的ZCS全桥变换器的栅驱动电路

摘要

一种采用SiC功率管的ZCS全桥变换器的栅驱动电路，包括PWM发生器、MOS驱动网络、谐振栅驱动隔离变压器和RCD移位电路，MOS驱动网络中的MOS管栅极控制信号由PWM发生器提供，MOS驱动网络的输出经过谐振栅驱动隔离变压器输出给RCD移位电路，其输出信号作为全桥变换器SiC功率管的栅驱动信号，驱动全桥变换器两个桥臂中的上下SiC功率开关管，RCD移位电路用于调整SiC功率开关管的栅驱动电平，实现对于栅驱动电路电压的移位，使得驱动电压适用于SiC功率管，并利用谐振栅驱动隔离变压器次级中的漏感与SiC功率开关管的栅源寄生电容产生谐振，回收利用该寄生电容上的电能量，降低损耗，提升效率。

主权项

一种采用SiC功率管的ZCS全桥变换器的栅驱动电路，其特征在于：包括PWM发生器、MOS驱动网络、谐振栅驱动隔离变压器和RCD移位电路，MOS驱动网络中的MOS管栅极控制信号由PWM发生器提供，MOS驱动网络的输出经过谐振栅驱动隔离变压器输出给RCD移位电路，RCD移位电路的输出信号作为ZCS全桥变换器中SiC功率管的栅驱动信号，驱动ZCS全桥变换器两个桥臂中的高、低压侧SiC功率开关管，上述电路中，RCD移位电路用于调整SiC功率开关管的栅驱动电平，实现对于栅驱动电路电压的移位，使得驱动电压适用于SiC功率管，并利用谐振栅驱动隔离变压器次级中的漏感与SiC功率开关管的栅源寄生电容产生谐振，回收利用该寄生电容上的电能量，降低损耗，提升效率；其中：MOS驱动网络包括开关管Q₁、Q₂、Q₃和Q₄，开关管Q₁和Q₂的漏极均连接电源V_cc，开关管Q₃和Q₄的源极均接地，开关管Q₁的源极连接开关管Q₃的漏极，开关管Q₂的源极连接开关管Q₄的漏极，开关管Q₁、Q₂、Q₃和Q₄的栅极分别连接PWM发生器的四个输出端；谐振栅驱动隔离变压器包括初级线圈n₁及两个次级线圈n₂和n₃，初级线圈n₁的同名端连接开关管Q₁的源极和开关管Q₃的漏极，初级线圈n₁的异名端连接开关管Q₂的源极和开关管Q₄的漏极，次级线圈n₂和n₃中分别存在漏感L_r1及L_r2，次级线圈n₂的同名端连接漏感L_r1的一端，次级线圈n₃的异名端连接漏感L_r2的一端；RCD移位电路包括两个相同的部分，分别连接于谐振栅驱动隔离变压器的两个次级线圈n₂和n₃的输出端，其中，连接于次级线圈n₂输出端的RCD移位电路包括电阻R_p1、电阻R_n1、电容C_p1、电容C_n1和二极管D₁，电阻R_p1与电容C_p1并联后的一端连接漏感L_r1的另一端并作为该RCD移位电路的输出端，通过栅驱动电阻R_g1连接ZCS全桥变换器两个桥臂中其中一个桥臂的高压侧SiC功率开关管Q₅的栅极，电阻R_p1与电容C_p1并联后的另一端连接二极管D₁的阴极，二极管D₁的阳极连接电阻R_n1与电容C_n1并联后的一端和SiC功率开关管Q₅的源极，电阻R_n1与电容C_n1并联后的另一端连接次级线圈n₂的异名端；连接于次级线圈n₃输出端的RCD移位电路包括电阻R_p2、电阻R_n2、电容C_p2、电容C_n2和二极管D₂，电阻R_p2与电容C_p2并联后的一端连接漏感L_r2的另一端并作为该RCD移位电路的输出端，通过栅驱动电阻R_g2连接ZCS全桥变换器中与SiC功率开关管Q₅同一桥臂的低压侧SiC功率开关管Q₆的栅极，电阻R_p2与电容C_p2并联后的另一端连接二极管D₂的阴极，二极管D₂的阳极连接电阻R_n2与电容C_n2并联后的一端和SiC功率开关管Q₆的源极并接地，电阻R_n2与电容C_n2并联后的另一端连接次级线圈n₃的同名端，SiC功率开关管Q₅的源极与SiC功率开关管Q₆的漏极连接；设置与上述相同的PWM发生器、MOS驱动网络、谐振栅驱动隔离变压器和RCD移位电路，驱动ZCS全桥变换器中另一个桥臂中的高、低压侧SiC功率开关管。