2023.02.2
・相对于VGS的变化,开关器件SiC MOSFET的Ron波动很大,因此栅极驱动电压VGS的设置很重要。
・在考虑SiC MOSFET的栅极驱动电压VGS时,需要在效率和安全之间做好权衡。
PFC电路:探讨适当的栅极驱动电压在本文中,我们将探讨对于用作PFC电路开关器件的SiC MOSFET而言,如何确定其适当的栅极驱动电压VGS值。
电路示例电路我们以Power Device Solution Circuit/AC-DC PFC一览表中的仿真电路A-2. PFC BCM Diode-Bridge-Less Vin=200V Iin=2.5A为例(参考图9)。关于更详细的电路图,还可以通过这里查看。
在该示例中,我们通过仿真来确认驱动图9所示的低边开关器件SiC MOSFETSCT2450KE的适当VGS值。
图 9:PFC仿真电路“A-2. PFC BCM Diode-Bridge-Less Vin=200V Iin=2.5A”
如图10所示,在导通状态下,传统Si(硅)MOSFET的导通电阻Ron相对于VGS几乎恒定。相比之下,SiC MOSFET的Ron相对于VGS变化很大(如图 11 所示),因此VGS值的设置比Si MOSFET更重要。也就是说,如果SiC MOSFET的VGS值过低,就会导致导通损耗增加,效率变差。反之,如果为追求高效率而将VGS设置得过高,则结果可能会超出额定值,因此设置适当的VGS值是非常重要的。
图 10:Si-MOSFET中Ron与VGS的关系
图 11:SiC-MOSFET中Ron与VGS的关系
图12是对改变图9的PFC电路中SiC MOSFET的VGS值时的效率进行仿真后的结果。
图 12:改变SiC MOSFET的VGS时的效率仿真结果
当VGS在14V以下时,效率会随着Ron的上升而急剧下降。温度越低这种现象越明显,而且由于在该范围内器件损坏的可能性增加,因而不能在该范围使用。反之,VGS越大,效率越好,但不能超过额定值(VGS=22V)使用。综上所述,根据仿真结果,权衡考虑效率和安全性后,可以认为在VGS=18V左右使用是比较合适的。实际上,ROHM的SiC MOSFET通常推荐在VGS=18V左右使用。
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