发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处提供一种宽禁带功率器件的多梯级驱动控制方法，是一种结合宽禁带器件本身的开关特性，从驱动方式切入，提出符合新型器件的多梯级驱动控制方法；在宽禁带功率器件的开关过程中，进行多梯级驱动控制，进而改变器件的开关速度即di/dt和dv/dt的变化，从而提高其器件性能。

实现本发明宽禁带功率器件的多梯级驱动控制方法的多梯级驱动电压控制系统，包含MCU(微处理器)、多梯级电平器和功率放大器。该系统的运行逻辑关系为微处理器发出触发脉冲，对多梯级电平器中的梯级电压进行触发控制，然后将被触发的梯级电压送到功率放大器，对梯级电压进行功率放大后得到功率器件的栅极驱动电压。

所述多梯级驱动电压控制系统由功率器件端向其上游控制端逆向设计，首先根据所使用的SiCMOS管(宽禁带功率器件)器件的开关特性，确定采用梯级驱动电压的梯级数，然后对多梯级电平器进行设计；再根据设定的多梯级驱动电压幅值，对多梯级电平器中的电平电源进行相应设计。多梯级电平器中梯级电压的持续时间，无需在多梯级电平器中单独设计，其可以由微处理器对下一个触发脉冲信号的延时得到。微处理器发出触发脉冲对多梯级电平器中的电平进行触发控制，这需要对触发脉冲信号进行程序设计，给定脉冲信号的时序。

一种宽禁带功率器件的多梯级驱动控制方法，包括应用于器件开通过程的开通方法和应用于器件关断过程的关断方法。

所述开通方法包括如下步骤：

S1-1、在多梯级电平器中对多梯级驱动控制系统的梯级电压进行n次分级，分级后的梯级电压V_n∈(V_th,V_gon)，其中n为正整数，V_th为器件的阈值电压，V_gon是器件的正向驱动电压，实现对器件开通过程中漏极电流i_d的变化率di/dt及其振荡的调节控制；

S1-2、在器件开通过程中，梯级电压的维持时间通过在微处理器中进行控制程序设定，延迟下一梯级电压的脉冲触发信号得到；

S1-3、对步骤S1-1中的漏极电流i_d的变化率di/dt、漏极电流峰值I_p和电流振荡调节时间t_son进行测量，与常规驱动时的对应值进行比较，选取较优值，确定n的取值及梯级驱动电压的幅值，其中n为正整数。所述对应值表示常规的漏极电流变化率、峰值和电流振荡调节时间。

在步骤S1-1中，设定多梯级驱动电压控制系统中多梯级电平器的第一个梯级驱动电压V₁，该第一个梯级驱动电压V₁的电压值应大于器件的阈值电压V_th。

在步骤S1-2中，梯级电压的维持时间在控制程序中的设定依据如公式(1)所示：

式中，τ＝R_g*C_iss，R_g为器件的驱动电阻，C_iss为器件的输入电容，V_n为第n梯级的驱动电压，T_n为梯级驱动电压V_n的维持时间，V_no为第n个梯级电压时器件的初始栅源极电压，V_nn为第n个梯级电压时器件的终时栅源极电压，n为正整数。

所述关断方法包括如下步骤：

S2-1、在多梯级电平器中对多梯级驱动控制系统的梯级电压进行m次分级，梯级电压V_m∈(V_goff,V_miller)，其中m为正整数，V_miller是米勒平台电压，V_goff为负向驱动电压，实现对关断过程漏源极电压V_ds的变化率dv/dt及其振荡的调节控制；

S2-2、在器件关断过程中，梯级电压的维持时间通过在微处理器中进行控制程序设定，延迟下一梯级电压的脉冲触发信号得到；

S2-3、对步骤S2-1中的漏源极电压V_ds的变化率dv/dt、峰值V_p和电压振荡调节时间t_soff进行测量，与常规驱动时的对应值进行比较，选取较优值，确定m的取值及梯级驱动电压的幅值。所述对应值表示常规的漏源极电压变化率、峰值和电压振荡调节时间。

在步骤S2-1中，设定多梯级驱动电压控制系统中多梯级电平器的第m个梯级驱动电压V_m，第m个梯级驱动电压V_m的电压值应小于器件的米勒平台电压V_miller。

在步骤S2-2中，梯级电压的维持时间在控制程序中的设定依据如公式(2)所示。

式中，V_m为第m梯级的驱动电压，T_m为梯级驱动电压V_m的维持时间，V_mo为第m个梯级电压时器件的初始栅源极电压，V_mm为第m个梯级电压时器件的终时栅源极电压，m为正整数。

本发明技术方案，具有如下优点：

1、本发明能够结合宽禁带功率器件具有高速开关过程的特性，以驱动控制为切入点，进行符合器件自身开关特点的驱动控制设计，实现器件开关速度的可调节，降低器件保护的设计难度，提升器件工作安全区的利用。

2、本发明通过在宽禁带功率器件的开通和关断过程中，采取多梯级驱动控制方法，能够有效降低器件开关过程中，电压电流尖峰，减轻电压电流的振荡现象，提高器件利用的安全性能，进而提升了高压大容量电力电子装置的安全性。