SiC Mosfet管特性及其专用驱动电源.docx

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1、SiCMosfet管特性及其专用驱动电源SiCMosfet管特性及其专用驱动电源导语：本文扼要比拟了下SiCMosfet管和SiIGBT管的局部电气性能参数并分析了这些电气参数对电路设计的影响，并且根据SiCMosfet管开关特性和高压高频的应用环境特点，推荐了金升阳可简化设计隔离驱动电路的SIC驱动电源模块。一、引言以Si为衬底的Mosfet管由于其输入阻抗高，驱动功率小，驱动电路简单，具有靠多数载流子工作导电特性，没有少数载流子导电工作所需要的存储时间，因此开关速度快，工作频率可到500kHz，甚至MHz以上。但是随着其反向耐压的进步，通态电阻也急剧上升，进而限制了其在高压场合的应用。IG

2、BT具有高反向耐压和大电流特性，但是对驱动电路要求很严格，并且不合适工作在高频场合，一般IGBT的工作频率为20kHz以下。SiC作为一种宽禁代半导体器件，具有饱和电子漂移速度高、电场击穿强度高、介电常数低和热导率高等特性。以SiC为衬底的Mosfet管具有阻断电压高、工作频率高且耐高温才能强，同时又具有通态电阻低和开关损耗小等特点，是高频高压场合功率密度进步和效率进步的应用趋势。二、SiCMosfet与SiIGBT性能比照目前市面上常见的SiCMosfet电流均不大于50A，以常见的1200V/20A为例，列举了Cree公司与Rohm公司的SiCMosfet管的局部电气参数；同样例举了Fai

3、rchild与APT公司的1200V/20ASiIGBT系列的电气参数进展比拟；通过表格性能比照，可以看出，SiCMosfet有三个方面的性能是明显优于SiIGBT：1.极其低的导通电阻RDSON，导致了极其优越的正向压降和导通损耗，更能适应高温环境下工作；2.SiCMosfet管具有SiMosfet管的输入特性，即相当低的栅极电荷，导致性能卓越的切换速率；3.宽禁带宽度材料，具有相当低的漏电流，更能适应高电压的环境应用；三、驱动电路要求SicMosfet具有与SiMosfet管非常类似的开关特性，通过对SiMosfet的特性研究，其驱动电路具有一样的特性：1.对于驱动电路来讲，最重要的参数是

4、门极电荷，Mosfet管的栅极输入端相当于是一个容性网络，因此器件在稳定导通时间或关断的截止时间并不需要驱动电流，但是在器件开关经过中，栅极的输入电容需要充电和放电，此时栅极驱动电路必须提供足够大的充放电脉冲电流。假如器件工作频率越快，栅极电容的充放电时间要求越短，那么要求输入的栅极电容越小，驱动的脉冲电流越大才能知足驱动要求；2.栅极驱动电路必须公道选择一定的驱动电压，栅极的驱动电压越高，那么Mosfet的感应导电沟道越大，那么导通电阻越小；但是栅极驱动电压太大的话，很轻易将栅极和漏极之间绝缘层击穿，造成Mosfet管的永久失效；3.为了增加开关管的速度，减少开关管的关断时间是有必要的；且为

5、了进步Mosfet管在关断状态下的工作可靠性，将驱动电路设计成在关断状态的时候，在栅极加上反向偏置电压，以快速释放栅极输入电容的电荷，减少了关断时间，使得驱动电路更可靠地关断Mosfet；但是反向的驱动电压会增加电路损耗，反向偏置电压最好不要超过-6V；4.当驱动对象是全桥或半桥电路的功率Mosfet，或是为了进步控制电路的抗干扰才能，此时将驱动电路设计成隔离驱动电路；实现电隔离的方式可以通过磁耦合变压器和光耦合器件；但是不管采用磁耦合变压器还是光耦合器件，都要保证耦合器件的延迟时间与耦合分布电容；采用的隔离电源也必须具有高隔离、快速响应时间与低耦合电容的特性。四、隔离电源特性需求从驱动电路的

6、特性来看，要求驱动电源具有以下特性：1.为了适应高频率的使用要求，要求驱动电源具有瞬时的驱动大功率特性，即要求具有大的容性负载才能；2.为了适应高电压应用使用要求，要求驱动电源具有高耐压才能并且具有超低的隔离电容，来减少高压总线局部对低压控制侧的干扰；3.隔离驱动电源必须具有适宜的驱动电压，即要求电源具有正负输出电压，并且正负输出电压不是对称输出特性；金升阳针对SiC隔离驱动电路的特点，推出了SiCMosfet驱动专用电源QA01C。该电源电气性能参数全部到达SiCMosfet驱动电路的要求，如：不对称驱动电压，输出电压+20/-4VDC输出电流+100/-100mA大容性负载才能，容性负载为

7、220uF高隔离电压，到达3500VAC极低的隔离电容，低至3.5pF此驱动电源还知足了其他性能参数特点，详细功能如下：效率高达83%工作温度范围:-40+105可持续短路保护具有完好的驱动电路推荐，通过SiC驱动专用电源得到不对称的正向驱动电压20V，负向偏置关断电压-4V；为了防止驱动电压对栅极造成损坏，增加D2和D3来吸收尖峰电压是很有必要的。SiC驱动器采用一般驱动芯片即可；为了实现控制信号与主功率回路的隔离，需要采取隔离措施，推荐采用常见的光耦隔离方案。采用的光耦必须具有高共模抑制比30KV/us和比隔离电源大的隔离耐压并且具有极小的延迟时间来适应SiCMosfet管的高频率工作特性。五、总结通过对SiCMosfet管与SiIGBT管相关电气参数进展比拟，我们发现SiCMosfet将成为高压高频场合下的应用趋势。根据对SiCMosfet管的开关特性的研究，金升阳推荐了能简化其隔离设计的专用电源QA01C，同时也推荐了基于SiCMosfet的驱动电路。原文地址：