EEPW论坛

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。