米勒钳位驱动电路及半桥电路系统的制作方法

本技术涉及电子电路，尤其涉及一种米勒钳位驱动电路及半桥电路系统。

背景技术：

1、目前，高功率半桥电路系统一般采用mos管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)、igbt(insulated gate bipolartransistor，绝缘栅双极晶体管)或氮化镓高电子迁移率晶体管等开关管作为功率器件，并使用驱动电阻来控制功率器件的开关速度。考虑到系统性能和系统稳定性，功率器件的开关速度往往需要分别调整以达到最佳的工作状态。因此，对于同一功率器件，可分别设置开通电阻和关断电阻，以通过开通电阻控制功率器件的开通时间，以及通过关断电阻控制功率器件的关断时间。从系统性能的角度考虑，开通电阻和关断电阻一般会偏向于采用阻值较小的方案来实现，以降低功率器件的开关损耗。

2、如图1所示，当开关驱动芯片driver通过不同输出端来控制功率器件的开通与关断时，以开关管q1为例，用于输出开通驱动电压的输出端连接电阻rg_on1，用于输出关断驱动电压的输出端连接电阻rg_off1。同理，用于控制开关管q2的开关驱动芯片分别通过rg_on和rg_off连接开关管q2。在此情况下，开关管q1的开通电阻等于rg_on1的阻值，关断电阻等于rg_off1的阻值。开关管q2的开通电阻等于rg_on的阻值，关断电阻等于rg_off的阻值。

3、如图2所示，当开关管驱动芯片driver通过同一输出端输出同一功率器件的开通驱动电压和关断驱动电压时，以开关管q1为例，用于输出开关管q1的驱动电压的输出端分别连接电阻rg1和二极管的负极，二极管的正极连接电阻rg2，电阻rg2与电阻rg1相连接且连接开关管q1的控制端。在此情况下，开关管q1的开通电阻等于rg1的阻值。开关管q1的关断电阻等于rg1和rg2的并联电阻，即(rg1·rg2)/(rg1+rg2)。同理，开关管q2的开通电阻等于rg3的电阻，开关管q2的关断电阻等于(rg3·rg4)/(rg3+rg4)。

4、在半桥电路系统的工作过程中，开关管q1和开关管q2需交替开通，以使半桥电路系统中的电感可以交替进行储能和续流。但是，由于开关管q1和开关管q2存在米勒电容，在米勒电容的作用下，开关管q1和开关管q2会在一段时间内同时开通，从而增加半桥电路系统的损耗，甚至会引起半桥电路系统的直通，导致器件过流损坏。

5、以开关管q1作为主动管，开关管q2作为续流管为例，图3示出了开关管q2作为续流管时被驱动开通的电流情况，图4示出了开关管q2作为续流管时被驱动关断的电流情况，图5示出了开关管q1开通时开关管q1和开关管q2的电压电流情况。如图3所示，当主动管开通时，开关管q1的漏极与源极电压差vds从电压vbus下降为0，桥臂中点电压跳变，开关管q2的漏极电压拉高至vbus。开关管q2的漏极-源极电容cds充电，使得cds两端电压从0上升至vbus。同时，开关管q2的米勒电容cgd也会被充电，cgd的充电电流igd分为两路：一路通过电阻rg_off对地放电，另一路用于对开关管q2的栅极-源极电容cgs充电。

6、若开关管q2的关断电阻阻值较大，或者开关管驱动芯片中关断电流较小，导致igd无法迅速通过由关断电阻和开关管驱动芯片组成的关断通路放电，则igd会将开关管q2的cgs充电至高于开关管q2导通电压阈值vth，导致开关管q2处于临界导通状态，进而增加半桥电路系统的损耗，甚至会引起半桥电路系统的直通，导致器件过流损坏。

7、由此可见，现有的半桥电路系统存在电路损耗大，运行可靠性低的问题。

技术实现思路

1、本技术的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有技术中电路损耗大，运行可靠性低的技术缺陷。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种米勒钳位驱动电路，包括：

3、驱动电压输出模组，用于分别连接半桥开关管的第一端和第二端，用于输出开通驱动电压或关断驱动电压，以使所述半桥开关管基于所述半桥开关管的第一端与第二端之间的压差开通或关断；

4、rcd模组，包括第一电阻模块、第一电容模块和第一二极管模块；所述第一二极管模块的正极连接所述驱动电压输出模组，负极分别连接所述第一电阻模块的第一端和所述第一电容模块的第一端；所述第一电容模块的第二端用于连接所述半桥开关管的第二端，所述第一电阻模块的第二端连接所述驱动电压输出模组；

5、关断开关模组，所述关断开关模组的第一端连接所述第一电容模块的第一端，所述关断开关模组的第二端用于连接所述半桥开关管的第一端，所述关断开关模组的第三端用于连接所述半桥开关管的第二端；

6、其中，所述关断开关模组用于在所述驱动电压输出模组输出所述关断驱动电压的情况下，基于所述关断开关模组的第一端与第二端之间的压差开通或关断。

7、在其中一个实施例中，所述驱动电压输出模组包括第一开关管驱动芯片、第一开通电阻和第一关断电阻，所述关断开关模组包括第一三极管；

8、所述第一开关管驱动芯片的开通驱动电压输出端分别连接所述第一二极管模块的正极和所述第一开通电阻的第一端；所述第一开通电阻的第二端分别连接所述第一三极管的发射极和所述第一关断电阻的第一端，且用于连接所述半桥开关管的第一端；

9、所述第一关断电阻的第二端分别连接所述第一开关管驱动芯片的关断驱动电压输出端和所述第一电阻模块的第二端；所述第一三极管的基极连接所述第一电容模块的第一端，所述第一三极管的集电极和所述第一开关管驱动芯片的接地端均用于连接所述半桥开关管的第二端。

10、在其中一个实施例中，所述第一电阻模块与所述第一电容模块的rc时间常数大于所述半桥开关管的开通时间，且所述rc时间常数大于所述半桥开关管的关断时间。

11、在其中一个实施例中，所述第一电阻模块与所述第一电容模块的rc时间常数小于所述半桥开关管的死区时间。

12、在其中一个实施例中，所述米勒钳位驱动电路还包括负压生成模组，所述关断开关模组包括开关模块和二极管钳位模块；

13、所述负压生成模组连接在所述驱动电压输出模组和所述半桥开关管的第一端之间，所述驱动电压输出模组通过所述负压生成模组连接所述第一电阻模块的第二端；

14、所述开关模块的第一端连接所述第一电容模块的第一端，所述开关模块的第二端连接所述二极管钳位模块的第一端，所述开关模块的第三端用于连接所述半桥开关管的第二端；所述二极管钳位模块的第二端用于连接所述半桥开关管的第一端，所述二极管钳位模块的第三端用于连接所述半桥开关管的第二端；

15、其中，所述负压生成模组用于在所述驱动电压输出模组输出所述开通驱动电压的情况下充电，并在所述驱动电压输出模组输出所述关断驱动电压的情况下放电。

16、在其中一个实施例中，所述负压生成模组包括第二电容模块和第二电阻模块；

17、所述第二电容模块的第一端分别连接所述驱动电压输出模组和所述第二电阻模块的第一端；所述第二电容模块的第二端分别连接所述第一电阻模块的第二端和所述第二电阻模块的第二端，且用于连接所述半桥开关管的第一端。

18、在其中一个实施例中，所述二极管钳位模块包括普通二极管单元和稳压二极管单元；

19、所述普通二极管单元的正极用于所述半桥开关管的第一端，所述普通二极管单元的负极分别连接所述开关模块的第二端和所述稳压二极管单元的负极，所述稳压二极管单元的正极用于连接所述半桥开关管的第二端。

20、在其中一个实施例中，所述驱动电压输出模组包括第二开关管驱动芯片、第二开通电阻和第二关断电阻；

21、所述第二开关管驱动芯片的开通驱动电压输出端分别连接所述第一二极管模块的正极和所述第二开通电阻的第一端；所述第二开通电阻的第二端分别连接所述第二电容模块的第一端和所述第二关断电阻的第一端，所述第二关断电阻的第二端连接所述第二开关管驱动芯片的关断驱动电压输出端，所述第二开关管驱动芯片的接地端用于连接所述半桥开关管的第二端。

22、第二方面，本技术实施例提供了一种半桥电路系统，包括：第一半桥开关管、第二半桥开关管以及2个上述任一实施例所述的米勒钳位驱动电路；2个所述米勒钳位驱动电路分别为第一米勒钳位驱动电路和第二米勒钳位驱动电路；

23、所述第一米勒钳位驱动电路分别连接所述第一半桥开关管的第一端和所述第一半桥开关管的第二端，所述第一半桥开关管的第三端用于作为所述半桥电路系统的电压输入端；

24、所述第二米勒钳位驱动电路分别连接所述第二半桥开关管的第一端和所述第二半桥开关管的第二端，所述第二半桥开关管的第二端用于接地，所述第二半桥开关管的第三端连接所述第一半桥开关管的第二端。

25、在其中一个实施例中，所述半桥电路系统还包括电容电路；

26、所述电容电路的第一端连接所述第一半桥开关管的第三端，所述电容电路的第二端连接所述第二半桥开关管的第二端。

27、在本技术一些实施例提供的米勒钳位驱动电路及半桥电路系统中，rcd模组和关断开关模组可构成新型米勒钳位电路。rcd模组可根据驱动电压输出模组输出的驱动电压，控制关断开关模组的第一端电压。由于关断开关模组的第二端用于连接半桥开关管的第一端，因此关断开关模组的第一端与第二端之间的压差关联于驱动电压和半桥开关管的第一端电压。当驱动电压输出模组输出关断驱动电压时，若半桥开关管的第一端电压在米勒电容的影响下发生变化，且半桥开关管的第一端电压与关断驱动电压之间的压差满足关断开关模组的开通电压阈值，则关断开关模组开通，使得半桥开关管的第一端可通过关断开关模组连接半桥开关管的第二端，从而将半桥开关管的第一端电压进行钳位。如此，可实现针对半桥开关管的低阻抗关断回路，以避免半桥开关管误导通，进而可降低半桥电路系统的电路损耗，并提高运行可靠性。