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


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