SiC MOSFET桥臂串扰题目 误守旧-KIA MOS管

相较于传统的Si功率器件，SiC MOSFET具备更小的导通电阻，更快的开关速率，使得体系消耗大幅下降，效力晋升，体积减小，从而完成变更器的高效高功率密度化，是以普遍合用于5G数据中间通讯电源，新动力汽车车载充机电，机电驱动器，产业电源，直流充电桩，光伏，UPS等各种动力变更体系中。

可是这类疾速的暂态进程会使SiC MOSFET的开关机能对回路的寄生参数加倍敏感，对驱动设想请求加倍严酷。以分立的SiC MOSFET为例，按照电流差别其dv/dt凡是能够达10~60V/ns。功率回路中高速变更的dv/dt经由进程寄生电容耦合到驱动回路会使得门极振荡乃至误守旧，从而致使桥臂纵贯，器件损毁。

SiC MOSFET桥臂串扰题目

如图1所示为SiC MOSFET的半桥利用电路，上管QH守旧进程会在桥臂中点产生高速变更的dv/dt，下管Vds电压变更经由进程米勒电容CGD产生位移电流，从而在门极驱动电阻和寄生电感上产生正的电压搅扰，当电压搅扰使得门极电压跨越器件的阈值电压就能够致使本来关断的下管误守旧。

为了阐发便利，临时疏忽寄生电感的影响，由此能够获得上管守旧进程中下管门极电压为：

此中RG=Rg_ext+Rg_int ,Vee为关断电压，当dvds/dt趋势无限大时，门极电压极限值为：

是以，按捺电压串扰的体例有:

 (1) 减小门极驱动电阻RG 或门极寄生电感Lg  

(2)有源米勒钳位

 (3) 负压关断  

(4) 增添栅源电容CGS 或减小米勒电容CGD

图1 SiC MOSFET桥臂串扰题目

串扰按捺战略

(1) 减小门极驱动电阻凡是受限于器件应力程度和dv/dt速率，太小的驱动电阻使得dv/dt过大会加重米勒电容引入的位移电流也能够致使门极电压尖峰不减小反而增大，是以须要在知足应力的环境下公道挑选驱动电阻。减小驱动回路寄生电感须要优化PCB Layout，尽能够减小驱动元件到SiC MOSFET间的间隔。

(2) 有源米勒钳位电路如图2所示，对关断的器件若是门极产生正的电压搅扰跨越设定阈值Vth(MC)，开关管SMC导通，为位移电流供给低阻抗放电回路，从而按捺守旧串扰。

可是，钳位回路依然包含器件外部电阻和毗连点到MOSFET内寄生电感，当这局部压降较大时，有源钳位的感化会削弱，有能够器件外部依然产生误守旧。是以只要在SiC器件外部电阻较小时才能有不错的按捺结果，接纳有源钳位能够起到很好的按捺串扰感化。

图2 有源米勒钳位

(3) 如图3所示，给出了一直关断的下管QL在上管QH守旧关断进程中的门极电压波形，可知负压关断的感化相称于把全部门极波形下移了Vee ，使得正的电压尖峰阔别器件阈值电压，从而防止了上管守旧时下管误守旧，但同时使得上管关断时下管负压尖峰增大。SiC MOSFET的许可负压凡是不跨越-8V，是以须要公道挑选负压关断。

图3 零压与负压关断时下管门极波形

(4) 在GS两头并联电容来增大CGS ,能够很好的按捺电压串扰感化，可是会必然层度上减缓守旧速率，更严峻的是对并联歧路外部寄生电感较大时有能够会增添门极寄生振荡。是以最合适的体例是在器件层面增添栅源电容CGS 或减小米勒电容CGD。

为了申明器件自身防止误守旧抗搅扰才能，把dvds/dt趋势无限大时致使的门极电压变更作为综合评估目标，即ΔVgs=ΔVds*CGD/(CGD+CGS), ΔVgs越小，象征着门极误守旧危险更小，抗搅扰才能更强。

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