PFC电路：栅极电阻的更改

在实际的电路设计工作中，降噪是的一项重大课题，通常，可以通过提高开关器件的栅极电阻来抑制噪声，但其代价是效率降低（损耗增加），因此很好地权衡栅极电阻值的设置是非常重要的。在本文中，我们来探讨当将开关器件的损耗抑制在规定值以下时，最大栅极电阻RG的情况。另外，由于噪声需要实际装机评估，所以在这里省略噪声相关的探讨。

电路示例

该电路以Power Device Solution Circuit/AC-DC PFC的一览表中的仿真电路“A-5. PFC CCM 2-PhaseVin=200V Iin=5A”为例（参考图13）。关于更详细的电路图，还可以通过这里查看。

在本示例中，我们将通过仿真来探讨将图13所示的低边开关器件SiC MOSFET SCT2450KE的损耗抑制在5W以下时，作为噪声对策可以将栅极电阻RG提高到多高。

图13：PFC仿真电路“A-5. PFC CCM 2-Phase Vin=200V Iin=5A”

栅极电阻与损耗的关系

如图10所示，在导通状态下，传统Si（硅）MOSFET的导通电阻R_on相对于V_GS几乎恒定。相比之下，SiC MOSFET的R_on相对于V_GS变化很大（如图 11 所示），因此V_GS值的设置比Si MOSFET更重要。也就是说，如果SiC MOSFET的V_GS值过低，就会导致导通损耗增加，效率变差。反之，如果为追求高效率而将V_GS设置得过高，则结果可能会超出额定值，因此设置适当的V_GS值是非常重要的。

通过这两个公式可以看出，开关损耗发生的时间t1、t2与RG成正比。
另外，此时ID和VDS的变化几乎呈线性，所以可以认为损耗也与RG成正比。

栅极电阻调整

图15表示使RG变化时SiC MOSFET的损耗仿真结果。为避免过于复杂，我们使Source用的电阻值和Sink用的电阻值以相同的倍率变化。

图15：改变RG值时的SiC MOSFET损耗仿真结果

从该仿真结果可以看出，导通损耗是恒定的，不受RG的影响，因此，如“栅极电阻与损耗的关系”中所述，开关损耗与RG值成正比。另外，要想将损耗抑制在5W以下，需要将RG的倍率设为初始值的9倍以下，即RG(SOURCE)=45Ω以下、RG(SINK)=18Ω以下。