本发明涉及一种功率模块电流能力扩展与精密调控模块。
背景技术：
1、高频大功率电源在诸多领域都有广泛的应用，如电力转换、电动汽车、航空航天等。为了满足这些应用的需求，需要使用多器件并联功率模块来提高电源的功率密度和可靠性。然而，传统的多器件并联功率模块在同步和时序控制方面存在一些问题，如时序不一致、相位偏移等。这些问题可能导致电源性能下降，甚至引发故障。大功率电源需把多个器件进行并联，此时会造成电源驱动困难的问题。针对此，考虑采用单个驱动器并联的方案。此时驱动无法同步，甚至会使先进行驱动的器件承受过大的电流，对器件造成伤害。
2、目前我国第三代半导体正实现“换道超车”。第三代半导体材料是指以sic(碳化硅)、gan(氮化镓)为代表的宽禁带半导体材料，与前两代半导体材料相比，第三代半导体材料禁带宽度大，具有击穿电场高、热导率高等优势，因此更适用于高频大功率电源中。此时会产生两个较为突出的问题：
3、1.驱动不同步问题：用并联禁带半导体器件的方式实现电源的大功率，需并联多个驱动器进行驱动。若其中一个器件出现故障，整个电源可能会受到影响，因此并联多器件设计的可靠性相对较低；且多个驱动器进行批量生产后器件的参数上会存在无法忽略的偏差。
4、2.驱动供电问题：器件驱动供电需要一定的功耗，若功耗过大，不仅会增加能源消耗，还会导致器件发热，影响器件的稳定性和寿命；供电电源中的噪声会对器件的工作产生干扰，影响器件的性能和稳定性。第三代宽禁带半导体器件的抗噪能力弱。因而在设计时考虑增加电源滤波电容，采用高速、低噪声的放大器，进一步提高多器件之间的同步精度。
5、综上所述，本发明为了提升电源效率，避免电源器件输入信号对输出信号的干扰，提高系统性能，设计出一种具有驱动同步、低占空比电压补充功能的高压低功耗供电系统。
技术实现思路
1、本发明提供了一种功率模块电流能力扩展与精密调控模块，包括供电系统、单片机控制器、驱动系统、同步与保护系统和功率模块；
2、所述供电系统为单片机控制器、驱动系统、同步与保护系统及功率模块供电；
3、所述单片机控制器接收输入信号，并将驱动信号发送给驱动系统，同步信号发送给同步与保护系统；
4、所述功率模块包括上桥臂功率模块和下桥臂功率模块；
5、所述同步与保护系统包括上桥臂器件同步缓冲器和下桥臂器件同步缓冲器；
6、所述驱动模块包括功率驱动网络，上桥臂器件同步缓冲器的输入端连接到功率驱动网络，输出端与上桥臂功率模块的栅极和源极连接，下桥臂器件同步缓冲器的输入端连接到功率驱动网络，输出端与下桥臂功率模块的栅极和源极连接，上桥臂功率模块的源极与下桥臂功率模块的漏极连接。
7、优选的，所述驱动系统、同步与保护系统和功率模块均存在多组，每组的功率模块受该组的驱动系统、同步与保护系统控制；
8、同一组内上桥臂功率模块有多个，下桥臂功率模块有多个，上桥臂功率模块之间并联，下桥臂功率模块之间并联，上桥臂功率模块与下桥臂功率模块串联，共同组成半桥结构功率模块；
9、不同组之间的功率模块并联运行。
10、优选的，所述输入信号为pwm输入信号。
11、优选的，还包括自举电容，所述单片机控制器检测上桥臂功率模块和下桥臂功率模块的栅电压，自举电容一端与连接到功率驱动网络，另一端与上桥臂功率模块的源极相连。
12、优选的，所述单片机控制器根据栅电压的上升沿，来判断上桥臂功率模块和下桥臂功率模块的驱动速度，并发出同步指令给同步与保护系统，以确保上桥臂功率模块和下桥臂功率模块的驱动速度保持时序同步。
13、优选的，所述供电系统包括低占空比电压补充电路和迟滞比较恒流模块两大模块；
14、其中迟滞比较恒流模块包括恒流源和迟滞控制器，输入电容c2与自举电容c3并联，恒流源给输入电容c2充电，同时通过二极管d1给自举电容c3充电，同时通过二极管d1给低占空比电压补充电路供电，恒流源一端连接到上桥臂功率模块的漏极，另一端通过输入电容c2连接到上桥臂功率模块或下桥臂功率模块的源极；
15、所述低占空比电压补充电路为单片机控制器、驱动系统、同步与保护系统及功率模块供电，低占空比电压补充电路的电压信号反馈给迟滞控制器；
16、迟滞控制器接受低占空比电压补充电路的电压信号，并与阈值进行比对后，输出控制信号给恒流源，当输入信号超过阈值时，迟滞控制器输出高电平；当输入信号低于阈值时，迟滞控制器输出低电平。
17、本发明采用辅助低占空比电压补充技术，使用禁带宽度大于2.2ev的半导体材料(即宽禁带半导体)，能够实现更高能效及更低损耗大大简化了设计；运用多个子母模块并联，扩展总体电流能力，同时通过同步与过流保护系统，控制每个子母模块实现同时开、关，避免单个模块工作电流过大。
1.一种功率模块电流能力扩展与精密调控模块，其特征在于：包括供电系统、单片机控制器、驱动系统、同步与保护系统和功率模块；
2.根据权利要求1所述的功率模块电流能力扩展与精密调控模块，其特征在于：所述驱动系统、同步与保护系统和功率模块均存在多组，每组的功率模块受该组的驱动系统、同步与保护系统控制；
3.根据权利要求1所述的功率模块电流能力扩展与精密调控模块，其特征在于：所述输入信号为pwm输入信号。
4.根据权利要求1所述的功率模块电流能力扩展与精密调控模块，其特征在于：还包括自举电容，所述单片机控制器检测上桥臂功率模块和下桥臂功率模块的栅电压，自举电容一端与连接到功率驱动网络，另一端与上桥臂功率模块的源极相连。
5.根据权利要求4所述的功率模块电流能力扩展与精密调控模块，其特征在于：所述单片机控制器根据栅电压的上升沿及下降沿，来判断上桥臂功率模块和下桥臂功率模块的驱动速度，并发出同步指令给同步与保护系统，以确保上桥臂功率模块和下桥臂功率模块的驱动速度保持时序同步。
6.根据权利要求1所述的功率模块电流能力扩展与精密调控模块，其特征在于：所述供电系统包括低占空比电压补充电路和迟滞比较恒流电路两大模块；
