chinese直男口爆体育生外卖, 99久久er热在这里只有精品99, 又色又爽又黄18禁美女裸身无遮挡, gogogo高清免费观看日本电视,私密按摩师高清版在线,人妻视频毛茸茸,91论坛 兴趣闲谈,欧美 亚洲 精品 8区,国产精品久久久久精品免费

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評(píng)論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會(huì)員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識(shí)你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

半導(dǎo)體“碳化硅(SiC) MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)”的詳解;

愛在七夕時(shí) ? 來源:愛在七夕時(shí) ? 作者:愛在七夕時(shí) ? 2025-11-04 14:07 ? 次閱讀
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

近年來,基于寬禁帶材料的器件技術(shù)的不斷發(fā)展,碳化硅器件的實(shí)際工程應(yīng)用,受到了越來越廣泛的關(guān)注。相較傳統(tǒng)的硅基器件,碳化硅MOSFET具有較小的導(dǎo)通電阻以及很快的開關(guān)速度,與硅IGBT相比,導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗均有明顯減小。SiC MOSFET器件的使用,給實(shí)際系統(tǒng)效率的進(jìn)一步提高,以及系統(tǒng)體積的進(jìn)一步減小帶來了希望。尤其在光伏逆變與電池充電等對(duì)效率和體積均有較高要求的應(yīng)用場(chǎng)合,SiCMOSFET的工程使用已成為炙手可熱的話題。

SiC最大的優(yōu)勢(shì)在于效率的提升,以汽車電力牽引逆變器為例,使用SiC MOSFET轉(zhuǎn)換效率會(huì)比硅基IGBT有5%~8%的續(xù)航提升,這也就意味著在相同的電池容量下,用SiC MOSFET的車輛可以減少5%~8%的電池配備。從成本角度來衡量,使用SiC器件還是具有一定經(jīng)濟(jì)效益的。

因此,如何提升SiC器件的性能,也成為了備受關(guān)注的問題。在電路設(shè)計(jì)層面,柵極驅(qū)動(dòng)電路作為功率器件與電源系統(tǒng)的通信橋梁,是驅(qū)動(dòng)SiC功率器件的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此,在器件選型和柵極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)方面尤為重要。

wKgZPGkJmC2AJpwDAAEWoaT3D5s192.jpg

一、柵極驅(qū)動(dòng)器件選型

在柵極驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)芯片選型方面,主要圍繞器件的共模抑制比、驅(qū)動(dòng)能力、驅(qū)動(dòng)延時(shí)、驅(qū)動(dòng)電平等幾個(gè)維度進(jìn)行考量。

首先,共模抑制比主要是針對(duì)功率管的開關(guān)頻率,因?yàn)樘蓟鐼OSFET會(huì)比傳統(tǒng)的硅基IGBT有著更高的開關(guān)速度。

通常情況下,硅基IGBT的開關(guān)頻率只有20KHz左右,在一些風(fēng)電項(xiàng)目中使用的硅基IGBT可能會(huì)更低。而碳化硅MOSFET在硬開關(guān)電路中就可以做到100~200KHz,如果應(yīng)用在軟開關(guān)電路中,這一數(shù)值還會(huì)進(jìn)一步地提升。因此,在柵極驅(qū)動(dòng)環(huán)路設(shè)計(jì)中,建議使用共模瞬變抗擾度高于100V/ns的驅(qū)動(dòng)芯片。

在進(jìn)行芯片驅(qū)動(dòng)能力選型時(shí),主要考慮驅(qū)動(dòng)電流的大小,以此確保功率管在工作過程中導(dǎo)通和關(guān)斷的可靠性。同時(shí),基于碳化硅器件開關(guān)速度較高的電氣特性,在進(jìn)行器件選型時(shí),驅(qū)動(dòng)延時(shí)也是比較重要的一項(xiàng)指標(biāo),一般情況下推薦使用延時(shí)更低(200ns以下)的驅(qū)動(dòng)芯片。

另外,碳化硅MOSFET驅(qū)動(dòng)電平的選擇也是一個(gè)不容忽視的問題,主要是由于目前碳化硅MOSFET驅(qū)動(dòng)電平?jīng)]有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)廠商進(jìn)行制約,導(dǎo)致了不同廠商的每一代產(chǎn)品之間,因?yàn)樯a(chǎn)工藝,以及參數(shù)設(shè)計(jì)的不同,或多或少都存在著一定的差異,因此,在進(jìn)行碳化硅MOSFET選型時(shí)要注意驅(qū)動(dòng)電平參數(shù)。

wKgZO2kJmC6AOP8PAADVgla9Fls167.jpg

二、柵極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)方面,想要提升碳化硅MOSFET的性能,首先需要考慮如何減小驅(qū)動(dòng)回路中的雜散電感。因?yàn)橹鲃?dòng)管在開關(guān)的過程中,會(huì)因?yàn)殡s散電感對(duì)被動(dòng)管,造成一定的影響。因此,在PCB布線的過程中,除了需要使用ESR和ESL的除膜電容進(jìn)行就近解耦之外,還需要縮小設(shè)計(jì)環(huán)路的面積,以此減小驅(qū)動(dòng)回路中的雜散電感。

其次,在驅(qū)動(dòng)環(huán)路設(shè)計(jì)過程中,還需要為電路并聯(lián)一個(gè)輔助電容,在具備充足阻尼比的前提下,可以獲得一個(gè)合適的持續(xù)時(shí)間和較短的振蕩過渡過程,以保證功率管開關(guān)的可靠性。

最后,在驅(qū)動(dòng)環(huán)路中,還需要設(shè)計(jì)一個(gè)合適的驅(qū)動(dòng)電阻,以此抑制柵源電壓的干擾尖峰和干擾振蕩,防止因?yàn)轵?qū)動(dòng)回路截止頻率過低,導(dǎo)致柵源電壓變化過緩增大開關(guān)損耗,從而達(dá)到提升功率管性能的目的。

在碳化硅MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中,不僅僅需要像傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)一樣,消除環(huán)路中的雜散電感,還需要考慮驅(qū)動(dòng)電阻與并聯(lián)電容該如何設(shè)計(jì),才能在功率管在導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí),損耗達(dá)到最小。

wKgZPGkJmC6AfJXPAAEWg_ecJok882.jpg

三、驅(qū)動(dòng)電平與驅(qū)動(dòng)電流的要求

首先,由于SiC MOSFET器件需要工作在高頻開關(guān)場(chǎng)合,其面對(duì)的由于寄生參數(shù)所帶來的影響更加顯著。由于SiC MOSFET本身柵極開啟電壓較低,在實(shí)際系統(tǒng)中更容易因電路串?dāng)_發(fā)生誤導(dǎo)通,因此通常建議使用柵極負(fù)壓關(guān)斷。不同SiC MOSFET器件的柵極開啟電壓參數(shù)列舉如下圖所示:

wKgZO2kJmC6AbdYiAABmgDKqcKY208.jpg

為了提高SiC MOSFET在實(shí)際工程實(shí)際中的易用性,各半導(dǎo)體廠家在SiC MOSFET設(shè)計(jì)之初,都會(huì)盡量調(diào)整參數(shù)的折中,使得SiC MOSFET的驅(qū)動(dòng)特性接近用戶所熟悉的傳統(tǒng)硅IGBT。然而,寬禁帶半導(dǎo)體器件有其特殊性,以英飛凌CoolSiC? 系列為例,從規(guī)格書與應(yīng)用指南可知,結(jié)合開關(guān)頻率與壽命計(jì)算的綜合考量,在某些應(yīng)用中可以使用15V柵極開通電壓,而柵極關(guān)斷電壓最低為-5V。當(dāng)我們將目光投向市面上其他品牌的SiC MOSFET器件,會(huì)發(fā)現(xiàn)各家推薦的柵極工作電壓也有所差異。因此,理想的適用于SiC MOSFET的驅(qū)動(dòng)芯片應(yīng)該能夠覆蓋各種不一樣的柵極開通和關(guān)斷電壓需求,至少需要驅(qū)動(dòng)芯片的供電電壓壓差Vpos-Vneg可達(dá)到25v。

雖然SiC MOSFET具有較小的柵極電容,所需要的驅(qū)動(dòng)功率相對(duì)于傳統(tǒng)IGBT顯著較小,但是驅(qū)動(dòng)電流的大小與開關(guān)器件工作速度密切相關(guān),為適應(yīng)高頻應(yīng)用快速開通關(guān)斷的需求,需要為SiC MOS選擇具有較大峰值輸出電流的驅(qū)動(dòng)芯片,并且如果輸出脈沖同時(shí)兼具足夠快的上升和下降速度,則驅(qū)動(dòng)效果更加理想,這就意味著要求驅(qū)動(dòng)芯片的上升與下降時(shí)間參數(shù)都比較小。

wKgZO2kJmC-ADO6RAADVzQraTe4164.jpg

四、滿足較短死區(qū)時(shí)間設(shè)定的要求

在橋式電路結(jié)構(gòu)中,死區(qū)時(shí)間的設(shè)定是影響系統(tǒng)可靠運(yùn)行的一個(gè)關(guān)鍵因素。SiC MOSFET器件的開關(guān)速度較傳統(tǒng)IGBT有了大幅提高,許多實(shí)際工程使用都希望能因此進(jìn)一步提高器件的工作頻率,從而提高系統(tǒng)功率密度。這也意味著系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要較小的死區(qū)時(shí)間設(shè)定與之匹配,同時(shí),選擇較短的死區(qū)時(shí)間,也可以保證逆變系統(tǒng)具有更高的輸出電壓質(zhì)量。

死區(qū)時(shí)間的計(jì)算,除了要考慮開關(guān)器件本身的開通與關(guān)斷時(shí)間,尤其是小電流下的開關(guān)時(shí)間之外,驅(qū)動(dòng)芯片的傳輸延時(shí)也需要考量。尤其對(duì)于本身開關(guān)速度較快的開關(guān)器件,芯片的延時(shí)在死區(qū)設(shè)定的考量中所占的比重更大。另外,在隔離型驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中,通常采用的是一拖一的驅(qū)動(dòng)方式,因此,芯片與芯片之間的參數(shù)匹配差異,也需要在死區(qū)設(shè)定時(shí)一并考量。要滿足較小死區(qū)時(shí)間的要求,選擇驅(qū)動(dòng)芯片時(shí),需要相應(yīng)的參考芯片本身傳輸延時(shí)時(shí)間參數(shù),以及芯片對(duì)芯片的匹配延時(shí)。

wKgZPGkJmC-AEhZKAAEuw02ZpxI871.jpg

五、芯片所帶的保護(hù)功能

1、短路保護(hù)

SiC MOSFET與傳統(tǒng)硅MOSFET在短路特性上有所差異,以英飛凌CoolSiC? 系列為例,全系列SiC MOSFET具有大約3微秒短路耐受能力??梢岳闷骷旧淼倪@一特性,在驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中考慮短路保護(hù)功能,提高系統(tǒng)可靠性。

不同型號(hào)SiC MOSFET短路承受能力存在差異,但短路保護(hù)響應(yīng)時(shí)間越短越好。借鑒IGBT退飽和檢測(cè)方法,根據(jù)開關(guān)管輸出特性,SiC MOSFET漏源極電壓大小可反映電流變化。與硅IGBT相比,SiC MOSFET輸出特性曲線的線性區(qū)及飽和區(qū)沒有明顯過渡,發(fā)生短路或過流時(shí)電流上升仍然很快,這就意味著保護(hù)電路需要更快的響應(yīng)速度來進(jìn)行保護(hù)。

針對(duì)SiC MOSFET的短路保護(hù)需求,需要選擇檢測(cè)速度快,響應(yīng)時(shí)間短的驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行保護(hù)電路設(shè)計(jì)。

此外,根據(jù)IGBT的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),每次開通時(shí),需求設(shè)定一段消隱時(shí)間來避免由于開通前期的Vce電壓從高位下降所導(dǎo)致的DSAET誤觸發(fā)。消隱時(shí)間的需要,又對(duì)本只有3us的SiC MOSFET的短路保護(hù)電路設(shè)計(jì)提出更嚴(yán)苛的挑戰(zhàn),需要驅(qū)動(dòng)芯片的DESAT相關(guān)參數(shù)具有更高的精度,以實(shí)現(xiàn)有效的保護(hù)設(shè)計(jì)。同時(shí),也需要更優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)電路的PCB設(shè)計(jì),保證更小的環(huán)路寄生電感的影響。

2、有源米勒箝位

前文提到,SiC MOSFET的柵極開啟電壓較低,加上其寄生電容小,它對(duì)驅(qū)動(dòng)電路寄生參數(shù)的影響也更加敏感,更容易造成誤觸發(fā),因此常推薦使用負(fù)壓進(jìn)行關(guān)斷。但同時(shí),由于SiC MOSFET所能承受的柵極負(fù)壓范圍較小,過大的負(fù)向電壓尖峰可能擊穿開關(guān)管,某些廠家提出推薦較高的負(fù)壓關(guān)斷,甚至0v關(guān)斷。此種情況下,為保證器件在關(guān)斷期間不因米勒效應(yīng)發(fā)生誤觸發(fā),可以使用帶有有源米勒箝位功能的驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)。

wKgZO2kJmC-AMb8QAADzN3W-fcQ427.jpg

六、芯片抗干擾性(CMTI

配合SiC MOSFET使用的驅(qū)動(dòng)芯片,處于高頻應(yīng)用環(huán)境下,這要求芯片本身具有較高的抗干擾度。常用于評(píng)估驅(qū)動(dòng)芯片抗擾度的參數(shù)為CMTI?,F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)磁隔離型驅(qū)動(dòng)芯片抗擾性地測(cè)量方法,兼顧了電壓上升延與下降延dv/dt,這與實(shí)際SiC MOSFE開通和關(guān)斷都非常迅速的工作特性非常相似,因此CMTI參數(shù)可以作為衡量用于驅(qū)動(dòng)SiC MOSFE的驅(qū)動(dòng)芯片抗擾度的技術(shù)參考。

綜上所述,為了在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮SiC MOSFET的高頻特性,需要選擇具有合適的驅(qū)動(dòng)電壓和驅(qū)動(dòng)電流,滿足短死區(qū)時(shí)間設(shè)計(jì)的較小傳輸延時(shí)以及芯片之間匹配延時(shí)的驅(qū)動(dòng)芯片。同時(shí),有效的保護(hù)功能與抗干擾性,可以滿足更高的系統(tǒng)可靠性要求。下表將英飛凌磁隔離驅(qū)動(dòng)芯片EiceDRIVER?系列的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了比較,全系列產(chǎn)品為用戶提供了各種個(gè)性化選擇。

wKgZPGkJmDCAeFcrAAF--5LWTCw793.jpg

七、SiC MOSFET負(fù)電壓偏置

SiC MOSFET的負(fù)電壓偏置是一種通過施加反向電壓來確保器件可靠關(guān)斷的技術(shù),主要應(yīng)用于防止誤開通和降低開關(guān)損耗。所以,通過合理設(shè)計(jì)負(fù)偏置電路,可顯著提升SiC MOSFET的可靠性和效率,降低長期運(yùn)行損耗問題,以下就是本章節(jié)我要跟大家分享的內(nèi)容:

wKgZO2kJmDCAJ_d5AAEiQV9R7N4320.jpgwKgZPGkJmDCAQe8fAACrs4lggEo038.jpgwKgZO2kJmDGAdBkrAACwMwbUTpA077.jpgwKgZPGkJmDGASqclAADaL4MF1nE057.jpgwKgZO2kJmDGAX25zAADhc7z2L3c659.jpgwKgZPGkJmDGAHB7OAADAOD416NM028.jpgwKgZO2kJmDKAHCE8AACoZlM9ibQ583.jpgwKgZPGkJmDKARzcuAADYyVDBsYI586.jpgwKgZO2kJmDKAF97JAADeVOTGPVk801.jpgwKgZPGkJmDOAHRZiAAD7COxn8sQ306.jpg

http://weixin.qq.com/r/QhAjO9TE64mUrZBY90VQ (二維碼自動(dòng)識(shí)別)

因?yàn)楸綪PT章節(jié)太多,剩下部分如有朋友有需要,可加入我“知識(shí)星球”免費(fèi)下載PDF版本。注意:此資料只可供自己學(xué)習(xí),不可傳閱,平臺(tái)有下載記錄,切記!文末有加入“星球”方式,歡迎加入后一起交流學(xué)習(xí)。

wKgZPGkJmDOABqS6AAEQBkUN6JE063.jpg

八、SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)負(fù)壓關(guān)斷的典型電路

SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)負(fù)壓關(guān)斷模式在很多應(yīng)用場(chǎng)景中會(huì)影響器件開關(guān)的可靠性。跟Si功率器件比較,SiC MOSFET開關(guān)速度較快、dv/dt高,容易造成柵極串?dāng)_。當(dāng)柵極串?dāng)_電壓ΔVgs超過器件閾值電壓Vgs(th)時(shí),器件將會(huì)存在誤開通風(fēng)險(xiǎn)。在這種情況下,SiC MOSFET容易損壞。因此在很多工況下,SiC MOSFET需要負(fù)壓關(guān)斷用以確保系統(tǒng)安全。

如下圖所示,上管MOS關(guān)斷時(shí)候,橋臂中點(diǎn)電位下降,dv/dt通過下管的米勒效應(yīng)在下管柵極負(fù)向串?dāng)_電壓。上管開通時(shí)候,橋臂中點(diǎn)電位上升,dv/dt通過下管的米勒效應(yīng)在下管柵極正向串?dāng)_ΔVgs。當(dāng)ΔVgs>Vgs(th),上下功率管橋臂直通,造成器件損壞。同樣原理,下管開通和關(guān)斷也會(huì)在上管柵極分別造成正向和負(fù)向串?dāng)_。

wKgZPGkJmDSACw7LAAC_5MjgKzQ065.jpg

另外,SiC MOSFET的開啟閾值電壓隨溫度的升高而下降。因此,在柵極串?dāng)_作用下,高溫下器件柵極串?dāng)_電壓造成橋臂直通的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加大。因此,為防止SiC MOSFET的誤導(dǎo)通,通常需要負(fù)壓驅(qū)動(dòng)。但是,目前大部分驅(qū)動(dòng)芯片不支持負(fù)壓驅(qū)動(dòng)。本文將推薦兩種驅(qū)動(dòng)電路方案,基于單電源驅(qū)動(dòng)芯片就可以實(shí)現(xiàn)負(fù)壓關(guān)斷。

下圖為基于單電源驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)電路方案一。VDD1電源通過電阻R1//R2給電容C8//C9充電,電容兩端電壓快速上升到D4反向擊穿電壓以后,D4的兩端電壓穩(wěn)定,負(fù)壓VDD2隨之建立。VDD1對(duì)地PGND-HS的電壓幅值大小等于正向驅(qū)動(dòng)電壓幅值和關(guān)斷負(fù)壓絕對(duì)值之和。驅(qū)動(dòng)芯片6腳輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。R6為開通電阻,R6//R8為關(guān)斷電阻。SiC MOSFET的柵極通過驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部集成上拉開關(guān)管接到芯片電源(VDD1)或者下拉開關(guān)管接到芯片地(PGND-HS)。

wKgZO2kJmDSALgohAACPZzd4O0I165.jpg

D4的穩(wěn)壓值選擇取決于驅(qū)動(dòng)負(fù)壓大小。安徽芯塔電子第二代SiC MOSFET典型關(guān)斷負(fù)壓為-5V,因此D4穩(wěn)壓值的選取5V,例如VISHAY PTV4.7B(D0-220A封裝,Vz=5V)。根據(jù)穩(wěn)壓管推薦的反向工作電流來計(jì)算限流電阻R1和R2。選取Iz=40mA,那么R1//R2=(25V-5V)/ 40mA=500 ohm。經(jīng)計(jì)算R1和R2消耗功耗0.8W, 可以選取兩個(gè)1Kohm/1W SMD電阻(封裝為2512)并聯(lián)。

在某些應(yīng)用場(chǎng)景下,輔助電源無閉環(huán)電壓控制,VDD1電源瞬態(tài)過壓很高。這種工況下限流電阻和穩(wěn)壓管的功耗需要仔細(xì)核算,避免器件過熱損壞。

上圖中的驅(qū)動(dòng)方案中,VDD1輔助電源一旦有輸出,負(fù)壓VDD2瞬間就可以建立。換而言之,負(fù)壓VDD2可以在PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)使能之前建。因此,SiC MOSFET的每個(gè)開關(guān)周期都是負(fù)壓關(guān)斷,驅(qū)動(dòng)可靠。

下圖的驅(qū)動(dòng)電路方案二是利用電容C1實(shí)現(xiàn)負(fù)壓關(guān)斷。C1比SiC MOSFET輸入電容要大很多,以確保最長的關(guān)斷時(shí)間內(nèi),C1在放電的情況下仍舊可以提供足夠的負(fù)壓。只有在PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)使能條件下,VDD1通過驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部上拉管子給C1充電。由于C1兩端電壓建立需要若干個(gè)開關(guān)周期。

wKgZPGkJmDWAfbgCAAB1colikt4712.jpg

因此,SiC MOSFET在最初始的若干個(gè)PMM周期關(guān)斷負(fù)壓不足,如下圖所示。開關(guān)頻率越高,C1充電到穩(wěn)定負(fù)壓的時(shí)間越長,負(fù)壓關(guān)斷不足的PWM周期數(shù)越多,驅(qū)動(dòng)串?dāng)_隱患加劇。

wKgZO2kJmDWACNA8AAB9pAQVDrM227.jpg

C1電容兩端負(fù)壓建立時(shí)間和電壓紋波受開關(guān)頻率和占空比的影響。C1電容增加,電容兩端電壓紋波減小,可是負(fù)壓建立時(shí)間延長。因此,根據(jù)具體開關(guān)頻率和占空比變化范圍,可以優(yōu)化電容C1和電阻R3,調(diào)節(jié)充放電時(shí)間常數(shù),以平衡負(fù)壓建立時(shí)間和電壓紋波兩個(gè)性能指標(biāo)。

基于上圖(方案二)的驅(qū)動(dòng)電路,利用LTspice對(duì)電路進(jìn)行仿真以優(yōu)化電路參數(shù)。柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)和C1電壓仿真結(jié)果如圖4和圖5所示。在開關(guān)頻率100KHZ和0.1占空比工況下,電容C1兩端負(fù)壓40us左右(大概5個(gè)PWM周期)就建立起來,電容C1在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)紋波電壓0.1V。綜上所述,開關(guān)頻率過高的時(shí)候,電路方案二不建議使用。保持同樣100KHz開關(guān)頻率,當(dāng)占空比提升到0.9時(shí)候,電容C1兩端負(fù)壓3us-4us就建立起來,如下圖所示:

wKgZPGkJmDaAD3C6AAB9eRfo4xM556.jpg

從兩種上述電路負(fù)壓關(guān)斷驅(qū)動(dòng)方案的分析對(duì)比可知,兩種電路方案成本相當(dāng),但第一種方案可以實(shí)現(xiàn)全PWM開關(guān)周期的額定負(fù)壓關(guān)斷,在SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)中使用更普遍。

wKgZO2kJmDaAVL2DAAD3q7L0lsQ535.jpg

九、驅(qū)動(dòng)SiC MOSFET的影響因素

SiC MOSFET在電力電子行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。SiC MOSFET很多性能與傳統(tǒng)Si基器件不同,對(duì)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。為了最 大化利用SiC MOSFET的性能優(yōu)勢(shì),驅(qū)動(dòng)芯片的選擇需要著重考慮如下幾個(gè)方面:

1、更高的軌到軌電壓

IGBT的驅(qū)動(dòng)電壓一般都是15V,而SiC MOSFET的推薦驅(qū)動(dòng)電壓各品牌并不一致,15V、18V、20V都有廠家在用。更高的門極驅(qū)動(dòng)電壓有助于降低器件導(dǎo)通損耗,SiC MOSFET的導(dǎo)通壓降對(duì)門極電壓的敏感性比IGBT更高,所以對(duì)SiC MOSFET使用高驅(qū)動(dòng)電壓的收益更大。為了防止寄生導(dǎo)通,SiC MOSFET往往還需要負(fù)壓關(guān)斷。如果一個(gè)SiC MOSFET使用了Vgs=-5V~20V的門極驅(qū)動(dòng)電壓,那么就要求前級(jí)驅(qū)動(dòng)芯片的輸出電壓至少是25V,再加一定的余量,一般取35V~40V之間比較合適。

2、更高的共模抑制比

SiC MOSFET是高頻器件,不管是上升還是下降過程中的電壓變化率dv/dt都遠(yuǎn)大于IGBT,這要求芯片本身具有較高的抗干擾度。常用于評(píng)估驅(qū)動(dòng)芯片抗擾度的參數(shù)為共模抑制比CMTI,是衡量驅(qū)動(dòng)芯片是否適用于SiC MOSFE的標(biāo)準(zhǔn)之一。

3、更高的絕緣等級(jí)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展需要引入新的電壓等級(jí)。比如,2kV SiC MOSFET可將1500VDC光伏系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從三電平簡(jiǎn)化至兩電壓,能夠提高系統(tǒng)效率,但是隨著電壓的提升,只有基本絕緣或者功能絕緣的驅(qū)動(dòng)芯片明顯不適用。需要驅(qū)動(dòng)芯片具有加強(qiáng)絕緣能力。

4、抑制誤觸發(fā)

SiC MOSFET閾值電壓相對(duì)IGBT低很多,英飛凌閾值電壓大約是4.5V,而其他很多SiC MOSFET閾值電壓僅有2~3V。再加上SiC MOSFET開關(guān)時(shí)dv/dt很高,SiC MOSFET寄生導(dǎo)通的風(fēng)險(xiǎn)就格外嚴(yán)峻。這就要求驅(qū)動(dòng)芯片最好具有米勒鉗位功能。

5、更快的短路保護(hù)響應(yīng)時(shí)間

SiC MOSFET芯片面積小,電流密度高,發(fā)熱集中,所以SiC MOSFET的短路時(shí)間大大小于IGBT,英飛凌CoolSiC? MOSFET單管保證至多3us的短路時(shí)間,而模塊保證至多2us的短路時(shí)間。在這么短的時(shí)間內(nèi)識(shí)別出短路并關(guān)斷功率器件,這對(duì)驅(qū)動(dòng)芯片提出了非常高的要求。

wKgZPGkJmDaAMuyHAAEdjfm1Zgg849.jpg

總結(jié)一下

總的來說,柵極驅(qū)動(dòng)器是連接控制信號(hào)與SiC MOSFET的橋梁,它通過電荷管理、電壓放大、寄生抑制和保護(hù)功能,確保了SiC MOSFET的高效可最運(yùn)行。而隨著電動(dòng)汽車的電壓持續(xù)提高,以及SiC的進(jìn)一步普及,柵極驅(qū)動(dòng)器也將得到更大的應(yīng)用空間。

wKgZO2kJmDeAU-mXAAD1aMsnsPs334.jpg

-----End-----

免責(zé)聲明:我們尊重原創(chuàng),也注重分享;文字、圖片版權(quán)歸原作者所有。轉(zhuǎn)載目的在于分享更多信息,不代表本號(hào)立場(chǎng),如有侵犯您的權(quán)益請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系,我們將第一時(shí)間刪除,謝謝!

審核編輯 黃宇

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
  • 半導(dǎo)體
    +關(guān)注

    關(guān)注

    336

    文章

    29704

    瀏覽量

    254841
  • 柵極驅(qū)動(dòng)
    +關(guān)注

    關(guān)注

    8

    文章

    219

    瀏覽量

    23825
  • 碳化硅MOSFET
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    49

    瀏覽量

    4857
收藏 人收藏
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

    評(píng)論

    相關(guān)推薦
    熱點(diǎn)推薦

    什么是MOSFET柵極氧化層?如何測(cè)試SiC碳化硅MOSFET的柵氧可靠性?

    具有決定性的影響。因此,深入理解柵極氧化層的特性,并掌握其可靠性測(cè)試方法,對(duì)于推動(dòng)碳化硅 MOSFET的應(yīng)用和發(fā)展具有重要意義。今天的“SiC科普小課堂”將聚焦于“
    發(fā)表于 01-04 12:37

    40mR/650V SiC 碳化硅MOSFET,替代30mR 超結(jié)MOSFET或者20-30mR的GaN!

    BASiC基本半導(dǎo)體40mR/650V SiC 碳化硅MOSFET,替代30mR 超結(jié)MOSFET或者20-30mR的GaN! BASiC基
    發(fā)表于 01-22 10:43

    如何用碳化硅(SiC)MOSFET設(shè)計(jì)一個(gè)高性能門極驅(qū)動(dòng)電路

    對(duì)于高壓開關(guān)電源應(yīng)用,碳化硅SiC MOSFET帶來比傳統(tǒng)硅MOSFET和IGBT明顯的優(yōu)勢(shì)。在這里我們看看在設(shè)計(jì)高性能門極驅(qū)動(dòng)電路時(shí)使用
    發(fā)表于 08-27 13:47

    碳化硅深層的特性

    。超硬度的材料包括:金剛石、立方氮化硼,碳化硼、碳化硅、氮化硅碳化鈦等。3)高強(qiáng)度。在常溫和高溫下,碳化硅的機(jī)械強(qiáng)度都很高。25℃下,
    發(fā)表于 07-04 04:20

    碳化硅半導(dǎo)體器件有哪些?

      由于碳化硅具有不可比擬的優(yōu)良性能,碳化硅是寬禁帶半導(dǎo)體材料的一種,主要特點(diǎn)是高熱導(dǎo)率、高飽和以及電子漂移速率和高擊場(chǎng)強(qiáng)等,因此被應(yīng)用于各種半導(dǎo)體材料當(dāng)中,
    發(fā)表于 06-28 17:30

    碳化硅基板——三代半導(dǎo)體的領(lǐng)軍者

    碳化硅SiC)即使在高達(dá)1400℃的溫度下,仍能保持其強(qiáng)度。這種材料的明顯特點(diǎn)在于導(dǎo)熱和電氣半導(dǎo)體的導(dǎo)電性極高。碳化硅化學(xué)和物理穩(wěn)定性,碳化硅
    發(fā)表于 01-12 11:48

    碳化硅陶瓷線路板,半導(dǎo)體功率器件的好幫手

    ,因此使用碳化硅SiC)陶瓷線路板的功率器件的阻斷電壓比Si器件高很多。3) 低損耗一般而言,半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通損耗與其擊穿場(chǎng)強(qiáng)成反比,故在相似的功率等級(jí)下,SiC器件的導(dǎo)通損耗比Si
    發(fā)表于 03-25 14:09

    什么是碳化硅SiC)?它有哪些用途?

    什么是碳化硅SiC)?它有哪些用途?碳化硅SiC)的結(jié)構(gòu)是如何構(gòu)成的?
    發(fā)表于 06-18 08:32

    傳統(tǒng)的硅組件、碳化硅(Sic)和氮化鎵(GaN)

    傳統(tǒng)的硅組件、碳化硅(Sic)和氮化鎵(GaN)伴隨著第三代半導(dǎo)體電力電子器件的誕生,以碳化硅(Sic)和氮化鎵(GaN)為代表的新型
    發(fā)表于 09-23 15:02

    從硅過渡到碳化硅,MOSFET的結(jié)構(gòu)及性能優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比

    化。但是,像碳化硅這樣的寬帶隙(WBG)器件也給應(yīng)用研發(fā)帶來了設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),因而業(yè)界對(duì)于碳化硅 MOSFET平面柵和溝槽柵的選擇和權(quán)衡以及其浪涌電流、短路能力、柵極可靠性等仍心存疑慮。
    發(fā)表于 03-29 10:58

    被稱為第三代半導(dǎo)體材料的碳化硅有著哪些特點(diǎn)

    °C。系統(tǒng)可靠性大大增強(qiáng),穩(wěn)定的超快速本體二極管,因此無需外部續(xù)流二極管。三、碳化硅半導(dǎo)體廠商SiC電力電子器件的產(chǎn)業(yè)化主要以德國英飛凌、美國Cree公司、GE、ST意法半導(dǎo)體體和日本
    發(fā)表于 02-20 15:15

    碳化硅MOSFET是如何制造的?如何驅(qū)動(dòng)碳化硅場(chǎng)效應(yīng)管?

    充電器、電機(jī)和太陽能逆變器,不僅可以從這些新器件中受益匪淺,不僅在效率上,而且在尺寸上,可實(shí)現(xiàn)高功率、高溫操作。但是,不僅器件的特性讓人對(duì)新設(shè)計(jì)充滿好奇,也是意法半導(dǎo)體的戰(zhàn)略。碳化硅SiC)技術(shù)是意
    發(fā)表于 02-24 15:03

    碳化硅SiC技術(shù)導(dǎo)入應(yīng)用的最大痛點(diǎn)

    更新?lián)Q代,SiC并不例外  新一代半導(dǎo)體開關(guān)技術(shù)出現(xiàn)得越來越快。下一代寬帶隙技術(shù)仍處于初級(jí)階段,有望進(jìn)一步改善許多應(yīng)用領(lǐng)域的效率、尺寸和成本。雖然,隨著碳化硅技術(shù)的進(jìn)步,未來還將面臨挑戰(zhàn),例如,晶圓
    發(fā)表于 02-27 14:28

    淺談硅IGBT與碳化硅MOSFET驅(qū)動(dòng)的區(qū)別

    系列電源模塊,支持多種柵極輸出電壓,可靈活應(yīng)用于碳化硅MOSFET驅(qū)動(dòng)。該電源模塊尺寸為 19.5 X 9.8 X 12.5 mm, 設(shè)計(jì)緊湊, 通用性強(qiáng)。原作者:基本
    發(fā)表于 02-27 16:03

    基本半導(dǎo)體碳化硅SiCMOSFET低關(guān)斷損耗(Eoff)特性的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

    BASiC基本股份半導(dǎo)體碳化硅SiCMOSFET憑借其低關(guān)斷損耗(Eoff)特性,在以下應(yīng)用中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì): 傾佳電子(Changer Tech)-專業(yè)汽車連接器及功率
    的頭像 發(fā)表于 05-04 09:42 ?587次閱讀
    基本<b class='flag-5'>半導(dǎo)體</b><b class='flag-5'>碳化硅</b>(<b class='flag-5'>SiC</b>)<b class='flag-5'>MOSFET</b>低關(guān)斷損耗(Eoff)特性的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)