用于场效应晶体管的驱动电路和桥臂电路及车载充电设备的制作方法

本发明涉及电力电子，具体涉及一种用于场效应晶体管的铝基驱动电路和桥臂电路及车载充电设备。

背景技术：

1、碳化硅是宽禁带器件，符合电力电子设备高频化，高效率和高功率密度化的发展趋势。碳化硅晶体管ciss远小于si-mosfet，vth更低，在高速开关下面临更大的串扰问题。串扰不仅会使mos沟道开启产生损耗，甚至会造成直通损坏。在sic-mos快速开通和关断以实现低开关损耗的同时，实现串扰抑制是驱动电路的设计关键。

2、铝基板是一种低合金的高塑性的合金板，这种材料具备良好的导热性、绝缘性以及可加工性。pcb铝基板在电路设计方案中有良好的散热运行性，可以降低电器运行时候的温度，从而可以有效的提升电器的工作效率，况且可以在一定的程度上延长电器产品的寿命。pcb铝基板可以缩小体积，降低硬件及装配成本。铝制铝基板和陶瓷基板相互比较，在硬度方面比较大，而且还不会容易碎，这样使得机械持久耐用，并且密度小，体积小，所以在产品中占的位置小。

3、然而，铝基板工艺难度大，目前主流的只做单面板，制作双面板由于技术门槛较高而导致成本增加。在实际应用中，如果驱动电路所需连接的元件较多，则可能会使驱动回路较长。因此，对于碳化硅管和铝基板构成的车载obc功率模块而言，尤其需要提供可靠的关断和开通。

技术实现思路

1、本申请旨在提供用于场效应晶体管的驱动电路和桥臂电路及车载充电设备，能够在在实现双极性驱动开关管高速开通关断的同时为串扰提供低阻抗路径，保证铝基板驱动电路开通关断的可靠性。

2、根据本申请的一方面，提供一种用于场效应晶体管的驱动电路，所述场效应晶体管具有寄生电容，所述驱动电路包括驱动信号线、地信号线、开通单元、第一关断及串扰抑制单元、稳压及双向串扰泄放单元、第二串扰抑制单元和关断电阻，其中：

3、所述驱动信号线和所述地信号线连接至所述场效应晶体管；

4、所述开通单元通过所述驱动信号线向所述场效应晶体管提供驱动信号；

5、所述第一关断及串扰抑制单元和第二串扰抑制单元并联在所述驱动信号线和所述地信号线之间；

6、所述稳压及双向串扰泄放单元的第一端电连接至正电源，所述稳压及双向串扰泄放单元的第二端接所述地信号线；

7、所述第一关断及串扰抑制单元还与所述稳压及双向串扰泄放单元一起用于所述场效应晶体管的负压关断。

8、根据一些实施例，所述驱动电路还包括限流电阻，所述限流电阻在所述正电源和所述稳压及双向串扰泄放单元之间；

9、所述寄生电容包括栅漏寄生电容、栅源寄生电容及源漏寄生电容；

10、所述场效应晶体管的栅极通过所述开通单元与所述驱动信号线电连接，所述场效应晶体管的源极通过稳压及双向串扰泄放单元与所述地信号线电连接；

11、所述第一关断及串扰抑制单元并联在所述稳压及双向串扰泄放单元的第一端与所述场效应晶体管的栅极之间；

12、所述稳压及双向串扰泄放单元与所述场效应晶体管间布设有关断电阻；

13、所述第三串扰抑制单元并联于所述场效应晶体管的栅极与源极之间。

14、根据一些实施例，所述开通单元包括：串联连接的开通电阻和第一二极管，所述第一二极管的负极电连接至所述场效应晶体管的栅极。

15、根据一些实施例，所述第一关断及串扰抑制单元包括：

16、关断晶体管，所述关断晶体管的基极电连接至所述开通电阻与所述第一二极管之间的节点，所述关断晶体管的发射极电连接至所述场效应晶体管的栅极，所述关断晶体管的集电极直接电连接至所述稳压及双向串扰泄放单元的第一端；所述第一关断及串扰抑制单元用于提供从所述栅极向所述源极的单向串扰电流路径。

17、根据一些实施例，所述稳压及双向串扰泄放单元包括：

18、稳压管，所述稳压管的负极通过所述限流电阻电连接至所述正电源；

19、第一电容，与所述稳压管并联；

20、所述稳压及双向串扰泄放单元提供稳压及双向串扰泄放路径。

21、根据一些实施例，所述第二串扰抑制单元包括：

22、第二二极管，所述第二二极管的负极电连接于所述栅极，所述第二二极管的正极电连接于所述稳压及双向串扰泄放单元的第一端；

23、所述第二串扰抑制单元用于提供从源极向栅极的单向串扰电流路径。

24、根据一些实施例，所述第三串扰抑制单元包括：

25、吸收电容；

26、所述第三串扰抑制单元用于提供双向串扰抑制通路。

27、根据一些实施例，前述驱动电路还包括：下拉电阻，并联于所述栅极与所述源极之间。

28、根据一些实施例，所述场效应晶体管包括碳化硅场效应晶体管。

29、根据本申请的另一方面，提供一种桥臂电路包括：

30、桥臂，包括第一场效应晶体管和第二场效应晶体管，所述第一场效应晶体管的源极与所述第二场效应晶体管的漏极电连接；

31、第一驱动电路，包括前述任一驱动电路，用于驱动所述第一场效应晶体管；

32、第二驱动电路，包括前述任一驱动电路，用于驱动所述第二场效应晶体管。

33、根据一些实施例，所述桥臂电路基于铝基板。

34、根据本申请的另一方面，提供一种多桥臂电路，包括：

35、第一桥臂电路，包括前述任一桥臂电路；

36、第二桥臂电路，包括前述任一桥臂电路；

37、其中所述第一桥臂电路与所述第二桥臂电路共用电源，所述第一桥臂的第二场效应晶体管和所述第二桥臂的第二场效应晶体管的地电源等电位。

38、根据本申请的另一方面，提供一种车载充电设备，包括前述任一驱动电路或前述任一桥臂电路或前述任一多桥臂电路。

39、根据本申请的实施例，通过第一关断及串扰抑制单元和第二串扰抑制单元形成独立的单向串扰抑制低阻抗路径，有利于降低串扰对场效应晶体管的影响。此外，第三串扰抑制单元可形成双向串扰抑制通路，加强了串扰抑制效果。同时，第一关断及串扰抑制单元还可与稳压及双向串扰泄放单元形成放电路径，用于场效应晶体管的负压关断，进一步提供了电路关断的可靠性和经济性。

40、另外，根据一些实施例，共源关断电阻有效地抑制了多桥臂电路中的环流。

41、根据一些实施例，关断晶体管可形成更低阻抗的串扰电流路径，有利于抑制串扰影响。

42、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种用于场效应晶体管的驱动电路，所述场效应晶体管具有寄生电容，其特征在于，所述驱动电路包括驱动信号线、地信号线、开通单元、第一关断及串扰抑制单元、稳压及双向串扰泄放单元、第二串扰抑制单元和关断电阻，其中：

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述开通单元包括：串联连接的开通电阻和第一二极管，所述第一二极管的负极电连接至所述场效应晶体管的栅极。

4.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述第一关断及串扰抑制单元用于提供从所述栅极向所述源极的单向串扰电流路径，所述第一关断及串扰抑制单元包括：

5.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述稳压及双向串扰泄放单元包括：

6.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述第二串扰抑制单元包括：

7.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第三串扰抑制单元包括吸收电容。

8.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述场效应晶体管包括碳化硅场效应晶体管。

10.一种桥臂电路，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的桥臂电路，其特征在于，所述桥臂电路基于铝基板。

12.一种多桥臂电路，其特征在于，包括：

13.一种车载充电设备，其特征在于，包括根据权利要求1-9任一项所述的驱动电路或根据权利要求10-11中任一项所述的桥臂电路或根据权利要求12所述的多桥臂电路。

技术总结
本申请提供一种用于场效应晶体管的驱动电路和桥臂电路及车载充电设备。在驱动电路中，开通单元通过所述驱动信号线向所述场效应晶体管提供驱动信号；第一关断及串扰抑制单元和第二串扰抑制单元并联在所述驱动信号线和所述地信号线之间；稳压及双向串扰泄放单元的第一端电连接至正电源，所述稳压及双向串扰泄放单元的第二端接所述地信号线；驱动信号线和所述地信号线连接至所述场效应晶体管；第一关断及串扰抑制单元与所述稳压及双向串扰泄放单元一起用于所述场效应晶体管的负压关断。根据本申请的技术方案有利于降低串扰对场效应晶体管的影响。

技术研发人员：陈俐宏,郝世强,徐晨汀
受保护的技术使用者：浙江富特科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21