栅极驱动电路及电子设备的制作方法

本技术涉及电力电子，尤其涉及栅极驱动电路及电子设备。

背景技术：

1、在电力电子领域，栅极驱动技术是一种常见且重要的电路设计，用于控制功率半导体器件（如 mosfet 、sic、 igbt、gan 等）的开关操作。通过精确控制驱动电路，实现高效能量转换、减小电路损耗，同时提高系统的稳定性和可靠性。

2、而为提高栅极驱动的运行效率，需在栅极驱动内部的信号接收电路及输出电路之间作隔离，一般采用光耦合器，但因光耦合器自身所存在的问题，使其在使用过程中的抗共模瞬态抑制能力会减弱，同时存在速度受限、功耗高等问题，需要固定一段时间进行光耦合器的替换，使得器件成本增加。同时，需要增加1路或2路的外部隔离电源对栅极驱动进行供电，进一步增加栅极驱动的成本。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种栅极驱动电路及电子设备，旨在解决常规的栅极驱动方案存在栅极驱动成本增加的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术提出一种栅极驱动电路，所述栅极驱动电路的输入端上接入有内部电源电压端和控制处理器，所述栅极驱动电路的输出端上接入有开关模块，所述栅极驱动电路包括并联的内部供电模块和驱动控制模块；

3、所述内部供电模块接在所述内部电源电压端和所述驱动控制模块之间，用于将从内部电源电压端上接入的电源电流转换成给所述驱动控制模块的供电电流；

4、所述驱动控制模块接在所述控制处理器和所述开关模块的控制端之间，用于根据所述控制处理器传入的电平信号进行差分传输输出控制信号给到所述开关模块上，驱动所述开关模块导通与关断。

5、在一实施例中，在所述开关模块为单开关半导体的情形下，所述开关模块包括第一开关半导体，所述第一开关半导体的漏极/集电极与高压总线相接，所述第一开关半导体的源极/发射极与地端相接。

6、在一实施例中，所述内部供电模块包括初级直流转换器、次级直流转换器、第一片上变压器和第一毫米波隔离单元；

7、所述初级直流转换器的第一端与所述内部电源电压端相接，所述初级直流转换器的第二端与所述第一片上变压器的初级线圈相接，所述第一片上变压器的次级线圈与所述次级直流转换器的第一端相接，所述次级直流转换器的第二端与所述驱动控制模块的供电端相接；

8、所述第一毫米波隔离单元接在所述初级直流转换器和所述次级直流转换器之间。

9、在一实施例中，所述驱动控制模块包括第一控制逻辑器、第二毫米波隔离单元和第一栅极驱动器；

10、所述驱动控制模块的输入端与所述控制处理器的信号输出端相接，所述第二毫米波隔离单元接在所述第一控制逻辑器和所述第一栅极驱动器之间，所述第一栅极驱动器的供电端与所述次级直流转换器的第二端相接，所述第一栅极驱动器的第一控制输出端和第二控制输出端分别与所述第一开关半导体的控制端相接。

11、在一实施例中，所述第一毫米波隔离单元和所述第二毫米波隔离单元的结构一样，均包括毫米波发射器和毫米波接收器；

12、所述第一毫米波隔离单元的所述毫米波接收器与所述初级直流转换器相接，所述第一毫米波隔离单元的所述毫米波发射器与所述次级直流转换器相接；

13、所述第二毫米波隔离单元的所述毫米波发射器与所述第一控制逻辑器相接，所述第二毫米波隔离单元的所述毫米波接收器与所述第一栅极驱动器相接。

14、在一实施例中，在所述开关模块为半桥驱动的情形下，所述开关模块包括串联的第二开关半导体和第三开关半导体；

15、所述第二开关半导体的漏极/集电极与高压总线相接，所述第二开关半导体的源极/发射极和所述第三开关半导体的漏极/集电极的连接点上接入负载相位，所述第三开关半导体的源极/发射极与地端相接。

16、在一实施例中，所述驱动控制模块中设有第二控制逻辑器，所述第二控制逻辑器的输入端与所述控制处理器相接，所述驱动控制模块包括对所述第二开关半导体进行导通与关断控制的第一驱动控制单元和对所述第三开关半导体进行导通与关断控制的第二驱动控制单元，所述第一驱动控制单元和所述第二驱动控制单元的结构相同；

17、所述第一驱动控制单元包括第四毫米波隔离单元和第二栅极驱动器；

18、所述第四毫米波隔离单元的输入端与所述第二控制逻辑器的输出端相接，所述第四毫米波隔离单元的输出端与所述第二栅极驱动器相接，所述第二栅极驱动器的控制输出端与所述第二开关半导体的控制端相接；

19、所述第二驱动控制单元中的第三栅极驱动器的控制输出端与所述第三开关半导体的控制端相接。

20、在一实施例中，所述内部供电模块包括对所述第二栅极驱动器进行供电的第一供电单元和对所述第三栅极驱动器进行供电的第二供电单元，所述第一供电单元和所述第二供电单元的结构相同；

21、所述第一供电单元包括初级直流转换器、次级直流转换器、第二片上变压器和第三毫米波隔离单元；

22、所述初级直流转换器的第一端与所述内部电源电压端相接，所述初级直流转换器的第二端与所述第二片上变压器的初级线圈相接，所述第二片上变压器的次级线圈与所述次级直流转换器的第一端相接，所述次级直流转换器的第二端与所述第二开关半导体的源极/发射极相接；

23、所述第三毫米波隔离单元接在所述初级直流转换器和所述次级直流转换器之间。

24、在一实施例中，所述第三毫米波隔离单元和所述第四毫米波隔离单元的结构一样，均包括毫米波发射器和毫米波接收器；

25、所述第三毫米波隔离单元的所述毫米波接收器与所述初级直流转换器相接，所述第三毫米波隔离单元的所述毫米波发射器与所述次级直流转换器相接；

26、所述第四毫米波隔离单元的所述毫米波发射器与所述第二控制逻辑器相接，所述第四毫米波隔离单元的所述毫米波接收器与所述第二栅极驱动器相接。

27、本技术还提出一种电子设备，包括栅极驱动电路，所述栅极驱动电路的输入端上接入有内部电源电压端和控制处理器，所述栅极驱动电路的输出端上接入有开关模块，所述栅极驱动电路包括并联的内部供电模块和驱动控制模块；

28、所述内部供电模块接在所述内部电源电压端和所述驱动控制模块之间，用于将从内部电源电压端上接入的电源电流转换成给所述驱动控制模块的供电电流；

29、所述驱动控制模块接在所述控制处理器和所述开关模块的控制端之间，用于根据所述控制处理器传入的电平信号进行差分传输输出控制信号给到所述开关模块上，驱动所述开关模块导通与关断。

30、本技术提出的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果：

31、提出一种栅极驱动电路，该栅极驱动电路内设有并联的内部供电模块和驱动控制模块。其中，内部供电模块接在内部电源电压端和驱动控制模块之间，用于将从内部电源电压端上接入的电源电流转换成给驱动控制模块的供电电流，直接对内部电源电流进行转换后，通过转换后的内部电源电流实现对驱动控制模块中的栅极驱动器的供电，避免了需额外增加外部隔离电源而存在的设计成本和器件成本增加的情况；同时，驱动控制模块接在控制处理器和开关模块的控制端之间，用于根据控制处理器传入的电平信号进行差分传输输出控制信号给到开关模块上，驱动开关模块导通与关断，通过驱动控制模块的差分传输实现抗共模瞬变抑制能力，避免了使用光耦合器而存在的器件替换成本增加的问题。即基于本技术所提出的栅极驱动电路，能够在一定程度上避免额外的栅极驱动供电电源成本。