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柵極-源極電壓的浪涌抑制方法

發(fā)布時間:2021-07-06 責任編輯:wenwei

【導讀】在上一篇文章中,簡單介紹了SiC功率元器件中柵極-源極電壓中產(chǎn)生的浪涌。從本文開始,將介紹針對所產(chǎn)生的SiC功率元器件中浪涌的對策。本文先介紹浪涌抑制電路。
 
關于SiC功率元器件中柵極-源極間電壓產(chǎn)生的浪涌,在之前發(fā)布的Tech Web基礎知識 SiC功率元器件 應用篇的“SiC MOSFET:橋式結構中柵極-源極間電壓的動作”中已進行了詳細說明。
 
浪涌抑制電路
 
如上一篇所述,SiC功率元器件中柵極-源極電壓(VGS)的正浪涌在開關側(cè)和非開關側(cè)均有發(fā)生,但是尤其會造成問題的是在LS(低邊)導通時的非開關側(cè)(HS:高邊)的事件(II)。波形圖與上一篇中給出的波形圖相同。
柵極-源極電壓的浪涌抑制方法
 
其原因是開關側(cè)已經(jīng)處于導通狀態(tài),因此,當非開關側(cè)的正浪涌電壓超過SiC MOSFET的柵極閾值電壓(VGS(th))時,HS和LS會同時導通并流過直通電流。
 
只是由于SiC MOSFET的跨導比Si MOSFET的跨導小一個數(shù)量級以上,因此不會立即流過過大的直通電流。所以即使流過了直通電流,也具有足夠的冷卻能力,只要不超過MOSFET的Tj(max),基本上沒有問題。然而,直通電流畢竟是降低系統(tǒng)整體效率的直接因素,肯定不是希望出現(xiàn)的狀態(tài),因此就有必要增加用來來抑制浪涌電壓的電路,以更大程度地確保浪涌電壓不超過SiC MOSFET的VGS(th)。
 
抑制電路的示例如下。這些電路圖是在SiC MOSFET的普通驅(qū)動電路中增加了浪涌抑制電路后的電路示例。抑制電路(a)是使用關斷用的驅(qū)動電源VEE2時的電路,而抑制電路(b)是不使用VEE2的示例。在這兩個電路中,VCC2都是導通用的驅(qū)動電源,OUT1是SiC MOSFET的導通/關斷信號,OUT2是鏡像鉗位 控制信號,GND2是驅(qū)動電路的GND。
 
柵極-源極電壓的浪涌抑制方法
 
另外,下表中列出了所添加的抑制電路的功能。添加了上面電路圖中紅色標記的部件。
 
柵極-源極電壓的浪涌抑制方法
 
由于D2和D3通常會吸收數(shù)十ns的脈沖,因此需要盡可能將其鉗制在低電壓狀態(tài) ,為此通常使用肖特基勢壘二極管(SBD)。另外,選擇SOD-323FL等底部電極型低阻抗封裝產(chǎn)品效果更好。
 
從下一篇開始會一一詳細介紹。
 
關鍵要點:
 
?在開關側(cè)和非開關側(cè)均會出現(xiàn)SiC功率元器件中柵極-源極電壓(VGS)的正浪涌,但是尤其需要解決的是SiC功率元器件LS導通時在非開關側(cè)(HS)出現(xiàn)的正浪涌問題。
?由于應用SiC功率元器件時,基本都需要包括其他浪涌在內(nèi)的浪涌抑制對策,因此需要增加浪涌抑制電路。
 
 
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