如何更好的驅動SiC MOSFET？——試用X3系列加強型半橋驅動評估板

得益于寬禁帶半導體的材料優(yōu)勢，SiC MOSFET在電力電子行業(yè)中的應用越來越廣泛。SiC MOSFET很多性能與傳統Si基器件不同，對驅動設計也提出了更高的要求。為了最大化利用SiC MOSFET的性能優(yōu)勢，驅動芯片的選擇需要著重考慮如下幾個方面：

01

更高的軌到軌電壓

IGBT的驅動電壓一般都是15V，而SiC MOSFET的推薦驅動電壓各品牌并不一致，15V、18V、20V都有廠家在用。更高的門極驅動電壓有助于降低器件導通損耗，SiC MOSFET的導通壓降對門極電壓的敏感性比IGBT更高，所以對SiC MOSFET使用高驅動電壓的收益更大，具體分析可參考這篇文章《門極驅動正壓對功率半導體性能的影響》。為了防止寄生導通，SiC MOSFET往往還需要負壓關斷。如果一個SiC MOSFET使用了Vgs=-5V~20V的門極驅動電壓，那么就要求前級驅動芯片的輸出電壓至少是25V，再加一定的余量，一般取35V~40V之間比較合適。

02

更高的共模抑制比

SiC MOSFET是高頻器件，不管是上升還是下降過程中的電壓變化率dv/dt都遠大于IGBT，這要求芯片本身具有較高的抗干擾度。常用于評估驅動芯片抗擾度的參數為共模抑制比CMTI，是衡量驅動芯片是否適用于SiC MOSFE的標準之一。

03

更高的絕緣等級

拓撲結構的不斷發(fā)展需要引入新的電壓等級。比如，2kV SiC MOSFET可將1500VDC光伏系統的拓撲結構從三電平簡化至兩電壓，能夠提高系統效率，但是隨著電壓的提升，只有基本絕緣或者功能絕緣的驅動芯片明顯不適用。需要驅動芯片具有加強絕緣能力。關于驅動芯片的絕緣等級定義，可以參考《淺談驅動芯片的絕緣安規(guī)標準》。

04

抑制誤觸發(fā)

SiC MOSFET閾值電壓相對IGBT低很多，英飛凌閾值電壓大約是4.5V，而其他很多SiC MOSFET閾值電壓僅有2~3V。再加上SiC MOSFET開關時dv/dt很高，SiC MOSFET寄生導通的風險就格外嚴峻。這就要求驅動芯片最好具有米勒鉗位功能。

05

更快的短路保護響應時間

SiC MOSFET芯片面積小，電流密度高，發(fā)熱集中，所以SiC MOSFET的短路時間大大小于IGBT，英飛凌CoolSiC MOSFET單管保證至多3us的短路時間，而模塊保證至多2us的短路時間。在這么短的時間內識別出短路并關斷功率器件，這對驅動芯片提出了非常高的要求。

什么樣的驅動芯片能滿足SiC MOSFET的種種挑剔要求？英飛凌EiceDriver X3系列驅動芯片當仁不讓。尤其是其中數字型加強型驅動芯片1ED38X0Mx12M系列，更是完美滿足上述要求：

1

驅動芯片最大輸出電壓高達40V，滿足SiC MOSFET高門極電壓的需求。

2

共模抑制比CMTI可達300V/us，遠高于光耦和容隔芯片。

3

滿足加強絕緣要求，通過VDE 0884-11加強絕緣認證，瞬態(tài)過電壓(VIOTM)增至8kV，可適用于650V,1200V,1700V,2300V IGBT,SiC and Si MOSFET。

4

具備米勒鉗位功能，還可外置米勒鉗位MOSFET，適配更大規(guī)格的功率器件。

5

通過I2C總線配置，不需要外置退飽和電容，即可調節(jié)消隱時間。TDESATled從0ns到3150ns有64檔可調，而TDESATfilter從0ns到6000ns有32檔可調！同時，檢測到短路后還可實現軟關斷，避免關斷過快產生電壓尖峰損壞器件。軟關斷電流范圍根據型號不同而有所區(qū)別，各有16檔可調。