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2021.03.24 SiC功率元器件

总结

SiC MOSFET:桥式结构中栅极-源极间电压的动作

到目前为止,已经以“SiC MOSFET:桥式结构中Gate-Source间电压的动作”为题,用了六个篇幅介绍了以大电流执行高速开关的桥式结构中可能出现的栅极电压的动作。

由于SiC MOSFET的动作相互之间没有关联,因此桥式结构中SiC MOSFET的栅极电压非常复杂。此外,栅极驱动电路的条件不同其动作也有显著差异。
例如,即使电路方式、所使用的SiC MOSFET以及其他部件相同,也可能因仅仅更改了电路板或布线布局而表现出完全不同的动作。也可以说应该重点关注“动作因电路板和布线的不同而显著不同”这点,在电路板或布局不同的情况下,如果因为电路具有良好的记录而忽略了评估,将会造成严重的后果。

了解了这里提到的基本工作和波形动作机制,将有助于处理在实际设计过程中遇到的问题。这次使用的示例是一个对LS SiC MOSFET进行开关的升压电路,不过在对HS SiC MOSFET进行开关的降压电路中,仅仅是LS和HS的替换,动作是相同的。因此,可以作为使用硬开关的各种电路拓扑中的基本思想来应用。

下面汇总了每篇文章的链接和关键要点。

“SiC MOSFET:桥式结构中Gate-Source间电压的动作”

前言

关键要点

・电源开关元器件被作为开关元件广泛应用于各种电源应用和电源线路中。

・使用的电路方式种类繁多,使用方法也多种多样。

・将开关元件上下串联连接的桥式结构中,元件交替地导通和关断,并相互影响。

・要实现大功率的高速开关转换,需要对开关工作有深入了解。

SiC MOSFET的桥式结构

关键要点

・在探讨“SiC MOSFET桥式结构中栅极-源极间电压的动作”时,以在桥式结构中使用MOSFET时最简单的同步方式升压(boost)电路为例进行介绍。

・了解示例电路的结构、工作、电压和电流波形。

SiC MOSFET的栅极驱动电路和Turn-on/Turn-off动作

关键要点

・Turn-on时和Turn-off时的VDS和ID的变化方式不同。

・在探讨这种变化对VGS的影响时,需要在包括栅极驱动电路的寄生分量在内的等效电路的基础上进行考量。

桥式电路的开关产生的电流和电压

关键要点

由于栅极驱动电路开关动作中的MOSFET的VDS和ID的变化,在电路中会因寄生电容或电感而产生电流和电压。

・dVDS/dt和dID/dt可以为正也可以为负,所以因它们而产生的电流和电压的极性在导通(Turn-on)和关断(Turn-off)时是不同的。

低边开关导通时的Gate-Source间电压的动作

关键要点

・在桥式结构中,受SiC MOSFET的栅极电容、以及开关带来的VDS和ID变化影响,可能会在LS SiC MOSFET在开关导通时发生HS误启动。

・作为解决误启动问题的对策,可以采用减小外置栅极电阻值的方法,但是需要设法仅减小HS关断时的栅极电阻,以免影响其他动作。

低边开关关断时的Gate-Source间电压的动作

关键要点

・LS SiC MOSFET的开关关断(Turn-off)时的动作与LS SiC MOSFET导通(Turn-on)时基本相同。

・HS产生的负浪涌可能会超过额定值,在这种情况下,需要对电路采取相应的措施。

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