SiC MOSFET：柵極-源極電壓的浪涌抑制方法-負(fù)電壓浪涌對(duì)策

本文的關(guān)鍵要點(diǎn)

?通過采取措施防止SiC MOSFET中柵極－源極間電壓的負(fù)電壓浪涌，來防止SiC MOSFET的LS導(dǎo)通時(shí)，SiC MOSFET的HS誤導(dǎo)通。

?具體方法取決于各電路中所示的對(duì)策電路的負(fù)載。

?如果柵極驅(qū)動(dòng)IC沒有控制功能，則很難通過米勒鉗位進(jìn)行抑制。

?作為米勒鉗位的代替方案，通過結(jié)合使用鉗位肖特基勢(shì)壘二極管和誤導(dǎo)通抑制電容器，與正浪涌之間取得平衡，從而達(dá)到優(yōu)化的目的。

繼上一篇“正電壓浪涌對(duì)策”之后，本文將會(huì)通過示例來看針對(duì)負(fù)電壓浪涌的對(duì)策及其效果。

關(guān)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(chǔ)知識(shí) SiC功率元器件 應(yīng)用篇的“SiC MOSFET：橋式結(jié)構(gòu)中柵極－源極間電壓的動(dòng)作”中已進(jìn)行了詳細(xì)說明。

負(fù)電壓浪涌對(duì)策

右圖顯示了同步升壓電路中LS關(guān)斷時(shí)柵極－源極電壓的行為，該圖在之前的文章中也使用過。要想抑制事件（IV），即HS（非開關(guān)側(cè)）的VGS的負(fù)浪涌，正如在上一篇文章“浪涌抑制電路”的表格中所總結(jié)的，采用浪涌抑制電路的米勒鉗位用MOSFET Q2、或鉗位用SBD（肖特基勢(shì)壘二極管）D3是很有效的方法（參見下面的驗(yàn)證電路）。

下面的電路是上一篇中用來驗(yàn)證正浪涌對(duì)策的抑制電路。使用“（a）無抑制電路、（b）僅有米勒鉗位用的MOSFET（Q2）、（c）僅有鉗位用的肖特基勢(shì)壘二極管、（d）僅有誤導(dǎo)通抑制電容器C1”這四種電路，通過“雙脈沖測(cè)試”確認(rèn)了VGS的浪涌電壓。

下面是雙脈沖測(cè)試中關(guān)斷時(shí)的波形、從上到下依次顯示了開關(guān)側(cè)柵極－源極電壓（VGS_HS）、非開關(guān)側(cè)柵極－源極電壓（VGS_LS）、漏極－源極電壓（VDS）和漏極電流（ID）。圖中一并列出了前述的抑制電路（a）、（b）、（c）、以及同時(shí)具備抑制電路（b）和（c）的電路（e）的波形。

從這個(gè)波形圖中可以看出，除了沒有對(duì)策電路的（a）外，其他任何一個(gè)抑制電路都可以消除負(fù)浪涌。

接下來，請(qǐng)看僅連接了誤導(dǎo)通抑制電容器C1的驗(yàn)證電路（d）在雙脈沖測(cè)試中的關(guān)斷波形。電路圖與上面給出的電路圖一樣。波形（a）是沒有C1的比較用波形，波形（b）、（c）和（d）是有C1、C1分別為2.2nF、3.3nF和4.7nF時(shí)的波形。與不加C1的（a）相比，加了C1的波形（b）、（c）、（d）中，VGS_LS的負(fù)浪涌略有降低，但效果并不明顯。因此，作為對(duì)策，需要從抑制電路（b）和（c）中作出選擇，但由于（c）不能抑制正浪涌，所以最終選擇（b）。如果米勒鉗位控制困難且無法選擇抑制電路（b），則需要通過結(jié)合使用（c）和（d）來測(cè)試和優(yōu)化整個(gè)系的效率。

　　審核編輯：湯梓紅

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