SiC MOSFET栅极驱动以及栅极驱动器SiC MOSFET栅极驱动原理图2024.pdf
碳化硅(SiC)MOSFET 的使用促使了多个应用的高效率电力输送,比如电动车
快速充电、电源、可再生能源以及电网基础设施。虽然它们的表现比传统的硅(Si)
MOSFET 和 IGBT 更为出色,但驱动方式却不尽相同,必须要在设计过程中进
行缜密的思考。以下是一些 SiC 栅极驱动器的一些示例要求:
1:驱动供电电压包含开通的正压和关断的负压
2:共模瞬态抗扰度(CMTI)大于 100kV/µs
3:最大工作绝缘电压可达 1700V
4:驱动能力可达 10A
5:传输延迟时间和频道不匹配时间小于 10ns
6:主动米勒钳位
7:快速短路保护(SCP)(小于 1.8µs)
对于 SiC MOSFET 的一般驱动考虑
鉴于这些要求,需要考虑几个栅极驱动器技术。磁耦合驱动器是一个相对成熟的
技术,但是在磁场应用中也会成为一个令人关切的问题。电容耦合驱动器具备来
自高电压应力和改进后对外部磁场抗扰度的出色保护,同时以最低的延迟提供非
常迅捷的开关。但是,这项技术仍然容易受高电场应用问题的影响。作为更为传
统的绝缘方式、光耦合非常有效并可提供出色的瞬变和噪音保护,但是由于曝光
增加和 LED 特性,随着时间推进会逐渐减弱。
随着系统功率和频率增加,栅极驱动功率要求也也会提高。设计人员应确保驱动器
具备足够的驱动能力保证 MOSFET 完全导通。保持栅极驱动器内部 FET
R DS(on) 处于低位以及更高的电流输送和更快的开关速度,但是总驱动平均功率要
求取决于开关频率、总栅极电荷(以及任何其置于栅极上的电容)、栅极电压摆
动以及并联 SiCMOSFET 的数量或 P=(FreqxQ g xV gs(total) xN)。其中 P
是平均功率,Freq 是开关频率,Q g 是总栅极电荷,V gs(total) 是总栅极电压摆动,
N 是并联数量。
开关时往往存在振荡和过冲,正如图 1 当中所示的那样,所以需要特别关注器件
的最大 V GS 额定值。对于开通/关断时的驱动电源电压选择,推荐(15V,-3V)
以确保安全运行和长期可靠性。驱动电压可以接受 ± 5% 的公差。对于带有相
对紧凑反馈控制的或带有线性稳压的辅助电源,± 5% 甚至 ± 2% 的公差是可
以实现的。
碳化硅MOS驱动原理图以及栅极驱动器
关键词: 碳化硅MOS 工业电源 wolfspeed 储能/
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