SIC MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)概述

一、SIC MOSFET的特性

1、導(dǎo)通電阻隨溫度變化率較小，高溫情況下導(dǎo)通阻抗很低，能在惡劣的環(huán)境下很好的工作。

2、隨著門(mén)極電壓的升高，導(dǎo)通電阻越小，表現(xiàn)更接近于壓控電阻。

3、開(kāi)通需要門(mén)極電荷較小，總體驅(qū)動(dòng)功率較低，其體二極管Vf較高，但反向恢復(fù)性很好，可以降低開(kāi)通損耗。

4、具有更小的結(jié)電容，關(guān)斷速度較快，關(guān)斷損耗更小。

5、開(kāi)關(guān)損耗小，可以進(jìn)行高頻開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使得濾波器等無(wú)源器件小型化，提高功率密度。

6、開(kāi)通電壓高于高于SI器件，推薦使用Vgs為18V或者20V，雖然開(kāi)啟電壓只有2．7V，但只有驅(qū)動(dòng)電壓達(dá)到18V～20V時(shí)才能完全開(kāi)通。

7、誤觸發(fā)耐性稍差，需要有源鉗位電路或者施加負(fù)電壓防止其誤觸發(fā)。

圖1 ST公司SIC MOSFET參數(shù)

圖2 ST公司IGBT參數(shù)

二、SIC MOSFET對(duì)驅(qū)動(dòng)的要求

1、觸發(fā)脈沖有比較快的上升速度和下降速度，脈沖前沿和后沿要陡。

2、驅(qū)動(dòng)回路的阻抗不能太大，開(kāi)通時(shí)快速對(duì)柵極電容充電，關(guān)斷時(shí)柵極電容能夠快速放電。

3、驅(qū)動(dòng)電路能夠提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流

4、驅(qū)動(dòng)電路能夠提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電壓，減小SIC MOSFET的導(dǎo)通損耗。

5、驅(qū)動(dòng)電路采用負(fù)壓關(guān)斷，防止誤導(dǎo)通，增強(qiáng)其抗干擾能力。

6、驅(qū)動(dòng)電路整個(gè)驅(qū)動(dòng)回路寄生電感要小，驅(qū)動(dòng)電路盡量靠近功率管。

7、驅(qū)動(dòng)電路峰值電流Imax要更大，減小米勒平臺(tái)的持續(xù)時(shí)間，提高開(kāi)關(guān)速度。

三、SIC MOSFET驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

對(duì)于有IGBT驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程師來(lái)說(shuō)，SIC MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與IGBT驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)類(lèi)似，可以在原來(lái)的驅(qū)動(dòng)電路上進(jìn)行修改參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)

SIC MOSFET電源的設(shè)計(jì)，根據(jù)其特性，需要有負(fù)壓關(guān)斷和相比SI MOSFET較高的驅(qū)動(dòng)電壓，一般設(shè)計(jì)電源為－6V～＋22V，根據(jù)不同廠家的不同Datasheet大家選擇合適的電源正負(fù)電壓的設(shè)計(jì)，這里只給出一個(gè)籠統(tǒng)的設(shè)計(jì)范圍。可以將IGBT模塊驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行稍微修改使用在這里，比如，特斯拉在分立IGBT和SIC IGBT上都是用反激電源，具體電路參考?xì)v史文章中對(duì)特斯拉Model S 與Model 3的硬件對(duì)比分析中，也可以使用電源模塊，比如國(guó)內(nèi)做的比較好的金升陽(yáng)的電源模塊，可以降低設(shè)計(jì)難度，但成本也會(huì)相應(yīng)的升高。

驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)芯片，英飛凌和ST都有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)芯片，并且原來(lái)英飛凌用于IGBT驅(qū)動(dòng)的1ED系列和2ED系列都可以用在SIC MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路，如下圖所示，英飛凌對(duì)SIC MOSFET驅(qū)動(dòng)IC的介紹，具體的參數(shù)朋友們可以參考英飛凌的Datasheet（注：不是在為誰(shuí)打廣告，因?yàn)榻?jīng)常用英飛凌的產(chǎn)品，比較熟悉就拿出來(lái)對(duì)比）。

ST也有相應(yīng)的門(mén)極驅(qū)動(dòng)芯片，如Model 3上使用的STGAP1AS，具體的規(guī)格書(shū)大家可以參閱ST官網(wǎng)的Datasheet，或者回復(fù)本文題目：SIC MOSFET驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)概述，將會(huì)得到相應(yīng)的Datasheet。

圖3 英飛凌驅(qū)動(dòng)IC宣傳頁(yè)

圖4 ST驅(qū)動(dòng)IC宣傳頁(yè)