一种负压驱动且抑制米勒震荡的驱动电路的制作方法

本发明涉及功率器件驱动的，尤其涉及一种负压驱动且抑制米勒震荡的驱动电路。

背景技术：

1、在电力电子变换器中，功率mosfet凭借其高频开关特性和低导通电阻优势，已成为开关电源、电机驱动及新能源发电等领域的核心功率器件。近年来，以碳化硅（sic）mosfet和氮化镓（gan）hemt为代表的宽禁带半导体器件发展迅速，凭借更高的击穿电压、更低的导通电阻和更快的开关速度，在新能源汽车、光伏逆变器、伺服驱动及数据中心电源等应用中展现出显著优势。然而，开关速度的提升也带来了严峻的可靠性挑战。

2、具体的，在功率mosfet的关断过程中，mosfet的漏源电压会以极高的变化率（dv/dt）上升，该快速变化的电压通过mosfet的栅漏电容（即米勒电容）耦合产生位移电流（即米勒电流）；该电流流经mosfet的栅极驱动回路，会在栅极阻抗上形成压降，从而在栅源极之间感应出正向电压尖峰。若该尖峰幅值超过mosfet的栅极阈值电压，则会导致已处于关断状态的mosfet误导通，进而导致上下桥壁直通短路，轻则增加开关损耗，重则引发器件热击穿甚至永久性失效。由于sic mosfet和gan hemt的阈值电压普遍较低（2v~4v之间）、开关速度更快、dv/dt更高，这使得因米勒效应导致的误导通问题更加突出。

3、现有技术主要采用如下方案来抑制米勒效应：第一、在mosfet的栅源极之间增加外部电容，以降低栅极阻抗对米勒电流的敏感度，但该方案会增大驱动延迟和开关损耗。第二、采用有源米勒箝位电路，即在检测到栅极电压上升时通过开关器件将栅极短接至低阻抗源极，但该方案需要额外的检测与控制逻辑，电路复杂且响应速度受限。第三、采用负压关断驱动，即关断时向栅极施加负电压，从而增大误导通所需的电压裕量，但是常规的负压驱动往往需要独立的负压电源或电荷泵电路，这增加了系统成本和体积；此外，单纯的负压关断在极端高dv/dt条件下仍可能存在尖峰幅值超过负压裕量的风险。

4、因此，我们需要一种能够以更少的元件数量、更简的电路结构，同时实现负压关断和主动米勒抑制的驱动电路。

技术实现思路

1、本发明提供了一种负压驱动且抑制米勒震荡的驱动电路，解决了现有技术中负压关断电路与米勒钳位电路元件数量多、成本高、电路复杂的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种负压驱动且抑制米勒震荡的驱动电路，包括驱动芯片、高侧mos管驱动单元、低侧mos管驱动单元、供电单元、控制信号设定单元、负压产生单元以及米勒抑制电路；

4、所述负压产生单元包括第一稳压管和第二稳压管；所述第一稳压管的正极与所述驱动芯片连接，负极连接所述供电单元和所述高侧mos管驱动单元的源极；所述第二稳压管的正极与所述驱动芯片连接，负极连接所述供电单元和所述低侧mos管驱动单元的源极；

5、所述米勒抑制电路包括第一rc电路和第二rc电路；所述第一rc电路连接在所述高侧mos管驱动单元的栅源极之间，并与所述高侧mos管驱动单元中的寄生电感构成第一lrc谐振电路；所述第二rc电路连接在所述低侧mos管驱动单元的栅源极之间，并与所述低侧mos管驱动单元中的寄生电感构成第二lrc谐振电路；

6、所述控制信号设定单元用于向所述驱动芯片输出互补的pwm信号，以通过所述驱动芯片驱动所述高侧mos管驱动单元和所述低侧mos管驱动单元交替导通。

7、在一种可能的实现方式中，所述供电单元在为所述驱动芯片供电的同时将所述第一稳压管和第二稳压管击穿；当所述高侧mos管驱动单元导通时，低侧mos管驱动单元的栅源两端电压为负压，且第一lrc谐振电路处于欠阻尼状态；当所述低侧mos管驱动单元导通时，所述高侧mos管驱动单元的栅源两端电压为负压，且所述第二rc电路处于欠阻尼状态。

8、在一种可能的实现方式中，所述驱动芯片集成高低侧驱动逻辑，包括控制信号输入端、高侧驱动输出端、高侧浮动地端、模拟电源端、接地端以及低侧驱动输出端；

9、所述控制信号输入端与所述控制信号设定单元连接，所述高侧驱动输出端与所述高侧mos管驱动单元的栅极连接，所述高侧浮动地端与所述第一稳压管的正极连接，所述模拟电源端与所述供电单元连接，所述接地端与所述第二稳压管的正极连接，所述低侧驱动输出端与所述低侧mos管驱动单元的栅极连接；

10、所述高侧mos管驱动单元的漏极连接至所述驱动单元，所述高侧mos管驱动单元的源极与所述低侧mos管驱动单元的漏极连接，所述低侧mos管驱动单元的源极接地。

11、在一种可能的实现方式中，所述供电单元包括电源、第一限流电阻、第二限流电阻、第三限流电阻、第一缓冲电容和第二缓冲电容；

12、所述第一限流电阻、所述第二限流电阻依次串联在所述电源的输出端与所述第一稳压管负极之间的电路上，所述第一缓冲电容并联在所述第一稳压管两端；

13、所述第三限流电阻串联在所述电源的输出端与所述第二稳压管负极之间的电路上，所述第二缓冲电容并联在所述第二稳压管两端。

14、在一种可能的实现方式中，所述驱动芯片还包括自举电源端，所述供电单元还包括自举二极管、第一自举电容和第二自举电容；

15、所述自举二极管串联在所述第一限流电阻和所述第二限流电阻之间的电路上，且所述自举二极管的正极与所述第一限流电阻连接，所述自举二极管的负极与所述自举电源端、所述第一自举电容的一端和所述第二限流电阻连接，所述第一自举电容的另一端与所述高侧浮动地端连接；

16、所述第二自举电容的一端连接到所述电源的输出端与所述第三限流电阻之间的电路上，所述第二自举电容的另一端与所述接地端连接。

17、在一种可能的实现方式中，所述高侧mos管驱动单元包括高侧功率管、第一缓冲电阻、第二缓冲电阻、第一栅极驱动电阻、第一栅极下拉电阻；

18、所述高侧功率管的栅极依次通过所述第一栅极驱动电阻、所述第一缓冲电阻连接至所述高侧驱动输出端，所述高侧功率管的源极通过所述第二缓冲电阻连接至所述第一稳压管的负极，所述第一栅极下拉电阻的一端连接在所述第一缓冲电阻与所述第一栅极驱动电阻之间的电路上，所述第一栅极下拉电阻的另一端连接在所述第二缓冲电阻与所述高侧功率管的源极之间的电路上。

19、在一种可能的实现方式中，所述第一rc电路包括依次串联的第一抑制电阻和第一抑制电容；

20、所述第一抑制电阻的另一端连接至所述第一缓冲电阻和所述第一栅极驱动电阻之间的电路上，所述第一抑制电容的另一端连接至所述高侧功率管的源极。

21、在一种可能的实现方式中，所述低侧mos管驱动单元包括低侧功率管、第三缓冲电阻、第四缓冲电阻、第二栅极驱动电阻、第二栅极下拉电阻；

22、所述低侧功率管的栅极依次通过所述第二栅极驱动电阻、所述第三缓冲电阻连接至所述高侧驱动输出端，所述低侧功率管的源极通过所述第四缓冲电阻连接至所述第二稳压管的负极，所述第二栅极下拉电阻的一端连接在所述第三缓冲电阻与所述第二栅极驱动电阻之间的电路上，所述第二栅极下拉电阻的另一端连接在所述第四缓冲电阻与所述低侧功率管的源极之间的电路上。

23、在一种可能的实现方式中，所述第二rc电路包括依次串联的第二抑制电阻和第二抑制电容；

24、所述第二抑制电阻的另一端连接至所述第三缓冲电阻和所述第二栅极驱动电阻之间的电路上，所述第二抑制电容的另一端连接至所述低侧功率管的源极。

25、在一种可能的实现方式中，所述驱动芯片为半桥栅极驱动芯片。

26、本发明实施例提供的负压驱动且抑制米勒震荡的驱动电路在第一rc电路开通时形成第一lrc谐振电路，在第二rc电路开通时形成第二lrc谐振电路；通过调节rc电路参数（包括第一rc电路和第二rc电路）使mos管驱动单元（包括高侧mos管驱动单元和低侧mos管驱动单元）开通过程中lrc谐振电路（包括第一lrc谐振电路和第二lrc谐振电路）的谐振处于欠阻尼状态，减小开通震荡，使mos管驱动单元栅极的驱动波形平滑上升，从而抑制米勒震荡；同时，通过第一稳压管和第二稳压管实现负压关断，从而抑制桥式连接时出现的误导通现象；与现有的带负压关断且抑制米勒震荡的功率器件驱动电路相比，本发明的驱动电路结构更简洁、元器件数量更少、成本更低、可靠性更高。