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碳化硅MOS驱动设计与PCB布局方法

Ewyas
助工
2022-03-25 17:37:57     打赏

在为任一高功率或高电压系统设计印刷电路板 (PCB) 布局时，栅极驱动电路特别容易受到寄生阻抗和信号的影响。对于碳化硅 (SiC) 栅极驱动，更需认真关注细节，因为其电压和电流的转换速率通常比硅快得多。遵循指定 PCB 设计指南，可以帮助减少这些常见隐患并消除实验室或现场故障。SiC MOSFET栅极驱动原理图及一些PCB布局建议2024.pdf

SiC 功率电路的优点和注意事项

SiC 功率电子器件的主要优点是开关频率高、导通损耗低、效率更高且热管理系统更简单。与硅基转换器相比，由于 SiC 功率系统具有这些优势，因此能够在要求高功率密度的应用（如太阳能逆变器、储能系统 (ESS)、不间断电源 (UPS) 和电动汽车）中优化性能。但是，由于高电压转换速率 (dv/dt) 和电流转换速率 (di/dt) 是 SiC 功率器件的固有特性，使其与硅基电路相比，这些电路对串扰、误导通、寄生谐振和电磁干扰 (EMI) 更为敏感。将SIC MOSFET 并联时设计人员必须更密切地注意如何最大限度降低这些影响，因为器件之间的电流分配不均会影响性能。例如，在开关瞬变过程中，在并联中增加一个器件会使 di/dt 倍增，从而可能导致更大的电压过冲。此外，任何寄生电感都可能产生与反馈机制耦合的谐振，从而只会使电流不平衡的情况变得更糟。在这种情况下，PCB 设计人员必须特别注意要降低寄生电感。ASC30N650MT4.pdf ASC60N650MT4 -PDF.pdf  ASC30N1200MT4 -PDF.pdf ASC60N1200MT4 -PDF.pdfASC5N1700MT3.pdf ASC100N1700MT4-PDF.pdf


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关键词： 碳化硅MOS     碳化硅模块     车载OBC     光伏储能    

emmnn
工程师
2022-03-25 20:15:41     打赏
2楼

学习


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zwei9
专家
2022-03-26 00:29:25     打赏
3楼

学习一下


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天游
专家
2022-03-26 08:38:00     打赏
4楼

学习


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562412970
专家
2022-03-26 08:54:05     打赏
5楼

行行行


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hanwei7003
助工
2022-03-26 09:02:36     打赏
6楼

学习一下


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laocuo1142
专家
2022-03-26 09:16:42     打赏
7楼

学习了


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suncat0504
专家
2022-03-26 09:54:11     打赏
8楼

新器件，应该还在摸索中。谢谢楼主提供的资料


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Ewyas
助工
2022-03-26 10:02:40     打赏
9楼

电路板寄生现象对 SiC 电路的负面影响

SiC 电路中的寄生电感和电容

首先，SiC MOSFET 具有理想的固有低寄生电容（CGD、CDS、CGS）。这种特性支持高开关频率，因此有助于实现高功率密度设计。但是，与这种好处如影随形的是，在布局中不可避免地容易受到寄生电感谐振影响的情况。寄生电感本身可存在于应用电路的栅极回路 (LGS) 和功率回路 (LDS) 以及共源极电感 (LCS) 之中。如之前所述，导致这些电感的因素包括走线长度很长，以及器件引线之间的电感。栅极回路电感会增加栅极电压的振铃，这反过来又会增加导通延迟，并且在某些情况下，会导致 MOSFET 的漏极-源极电压发生振荡振铃。通常，应最大限度地减小栅极回路电感以避免 MOSFET 的误工作，但这种寄生电感的影响是三种主要寄生电感中最小的。整个器件的过冲电压通常由功率回路电感（有时也称为开关回路电感）造成，而这会产生高开关损耗。共源极电感会在开关瞬变过程中产生对栅极驱动的电压反馈，抵消栅极电压的变化并减慢漏极电流，从而显著增加导通和关断时的开关损耗。[1]  此外，并联器件之间微小的寄生 LCS 不匹配情况也会在开关瞬变过程中造成电流不平衡，从而放大负栅电压反馈的影响。设计 PCB 时，不可能完全消除所有寄生电感和电容。但是，一些常用技术可以帮助最大限度地减小这些电感和电容。应对 SiC 栅极驱动布局方面的挑战使功率曲线远离栅极回路典型情况下，在单层 PCB 上布线的功率回路通常被称为“横向功率回路”。而第一个内层用作“屏蔽层”，以减少功率回路中高开关频率所产生的磁场的影响（图 2）。功率回路中的脉冲电流在屏蔽层内催生出电流和磁场，从而抵消功率回路中的电流和磁场。最终，由于有效地减小了功率回路和栅极驱动回路内包含的面积，这将降低寄生电感。




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yzw92
专家
2022-03-26 10:33:55     打赏
10楼

感谢分享


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