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SIC MOSFET 驱动电路设计概述

一、SIC MOSFET的特性

1、导通电阻随温度变化率较小,高温情况下导通阻抗很低,能在恶劣的环境下很好的工作。

2、随着门极电压的升高,导通电阻越小,表现更接近于压控电阻。

3、开通需要门极电荷较小,总体驱动功率较低,其体二极管Vf较高,但反向恢复性很好,可以降低开通损耗。

4、具有更小的结电容,关断速度较快,关断损耗更小。

5、开关损耗小,可以进行高频开关动作,使得滤波器等无源器件小型化,提高功率密度。

6、开通电压高于高于SI器件,推荐使用Vgs为18V或者20V,虽然开启电压只有2.7V,但只有驱动电压达到18V~20V时才能完全开通。

7、误触发耐性稍差,需要有源钳位电路或者施加负电压防止其误触发。

图1  ST公司SIC MOSFET参数

图2  ST公司IGBT参数

二、SIC MOSFET对驱动的要求

1、触发脉冲有比较快的上升速度和下降速度,脉冲前沿和后沿要陡。

2、驱动回路的阻抗不能太大,开通时快速对栅极电容充电,关断时栅极电容能够快速放电。

3、驱动电路能够提供足够大的驱动电流

4、驱动电路能够提供足够大的驱动电压,减小SIC MOSFET的导通损耗。

5、驱动电路采用负压关断,防止误导通,增强其抗干扰能力。

6、驱动电路整个驱动回路寄生电感要小,驱动电路尽量靠近功率管。

7、驱动电路峰值电流Imax要更大,减小米勒平台的持续时间,提高开关速度。

三、SIC MOSFET驱动电路设计

对于有IGBT驱动电路设计经验的工程师来说,SIC MOSFET驱动电路的设计与IGBT驱动电路的设计类似,可以在原来的驱动电路上进行修改参数进行设计。

驱动电源的设计

SIC MOSFET电源的设计,根据其特性,需要有负压关断和相比SI MOSFET较高的驱动电压,一般设计电源为-6V~+22V,根据不同厂家的不同Datasheet大家选择合适的电源正负电压的设计,这里只给出一个笼统的设计范围。可以将IGBT模块驱动电源进行稍微修改使用在这里,比如,特斯拉在分立IGBT和SIC IGBT上都是用反激电源,具体电路参考历史文章中对特斯拉Model S 与Model 3的硬件对比分析中,也可以使用电源模块,比如国内做的比较好的金升阳的电源模块,可以降低设计难度,但成本也会相应的升高。

驱动电路的设计

驱动芯片,英飞凌和ST都有相应的驱动芯片,并且原来英飞凌用于IGBT驱动的1ED系列和2ED系列都可以用在SIC MOSFET的驱动电路,如下图所示,英飞凌对SIC MOSFET驱动IC的介绍,具体的参数朋友们可以参考英飞凌的Datasheet(注:不是在为谁打广告,因为经常用英飞凌的产品,比较熟悉就拿出来对比)。

ST也有相应的门极驱动芯片,如Model 3上使用的STGAP1AS,具体的规格书大家可以参阅ST官网的Datasheet,或者回复本文题目:SIC MOSFET驱动电路设计概述,将会得到相应的Datasheet。

图3  英飞凌驱动IC宣传页

图4  ST驱动IC宣传页

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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