SiC Mosfet管特性及其专用驱动电源_技术文章_电源资讯--跃迁电源,跃迁电子,跃迁光电--苏州聚永达电子科技有限公司

摘要：本文扼要比较了下SiC Mosfet管和Si IGBT管的部分电气机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SiC Mosfet管开关特点和高压高频的应用情况特点，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。

关键词：SiC Mosfet管；隔离驱动电路；驱动电源模块；QA01C

2.SiC Mosfet管具有Si Mosfet管的输入特点，即相当低的┞筏极电荷，导致机能卓越的切换速度；

一、引言

以Si为衬底的Mosfet管因为其输入阻抗高，驱动功率小，驱动电路简单，具有靠多半载流子工作导电特点，没有少数载流子导电工作所须要的存储时光，因而开关速度快，工作频率可到500kHz，甚至MHz以上。然则跟着其反向耐压的进步，通态电阻也急剧上升，大年夜而限制了其在高压场合的应用。IGBT具有高反向耐压和大年夜电流特点，然则对驱动电路请求很严格，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点。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力进步的应用趋势。

二、SiC Mosfet与Si IGBT机能比较

今朝市情上常见的SiC Mosfet电流均不大年夜于50A，以常见的1200V/20A为例，列举了Cree公司与Rohm公司的SiC Mosfet管的部分电气参数；同样例举了Fairchild 与APT公司的1200V/20A Si IGBT系列的电气参数进行比较；

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经由过程表格机能比较，可以看出，SiC Mosfet有三个方面的机能是明显优于Si IGBT：

1.极其低的导通电阻RDS（ON），导致了极其优胜的┞俘向压降和导通损耗，更能适应高温情况下工作；

3. 宽禁带宽度材料，具有相当低的漏电流，更能适应高电压的情况应用；

三、驱动电路请求

Sic Mosfet具有与Si Mosfet管异常类似的开关特点，经由过程对Si Mosfet的特点研究，其驱动电路具有雷同的特点：

1. 对于驱动电路来讲，最重要的参数是门极电荷，Mosfet管的┞筏极输入端相当于是一个容性收集，是以器件在稳定导通时光或者关断的截止时光并不须要驱动电流，然则在器件开关过程中，栅极的输入电容须要充电和放电，此时栅极驱动电路必须供给足够大年夜的充放电脉冲电流。如不雅器件工作频率越快，栅极电容的充放电时光请求越短，则请求输入的┞筏极电容越小，驱动的脉冲电流越大年夜才能知足驱动请求；

2.栅极驱动电路必须合理选择必定的驱动电压，栅极的驱动电压越高，则Mosfet的感应导电沟道越大年夜，则导通电阻越小；然则栅极驱动电压太大年夜的话，很轻易将栅极和漏极之间绝缘层击穿，造成Mosfet管的永远掉效；

● 工作温度范围: -40℃ ~ +105℃

3.为了增长开关管的速度，削减开关管的关断时光是有须要的；且为了进步Mosfet管在关断状况下的工作靠得住性，将驱动电路设计成在关断状况的时刻，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，削减了关断时光，使得驱动电路更靠得住地关断Mosfet；然则反向的驱动电压会增长电路损耗，反向偏置电压最好不要跨越-6V；

4.当驱动对象是全桥或者半桥电路的功率Mosfet，或者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；实现电隔离的方法可以经由过程磁耦合变压器和光耦合器件；然则不管采取磁耦合变压器照样光耦合器件，都要包管耦合器件的延迟时光与耦合分布电容；采取的隔离电源也必须具有高隔离、快速响应时光与低耦合电容的特点。

四、隔离电源特点需求

大年夜驱动电路的特点来看，请求驱动电源具有以下特点：

1.为了适应高频率的应用请求，请求驱动电源具有瞬时的驱动大年夜功率特点，即请求具有大年夜的容性负载才能；
3.隔离驱动电源必须具有合适的驱动电压，即请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点；

2.为了适应高电压应用应用请求，请求驱动电源具有高耐压才能并且具有超低的隔离电容，来削减高压总线部分对低压控制侧的干扰；

       金升阳针对SiC隔离驱动电路的特点，推出了SiC Mosfet驱动专用电源QA01C。该电源电气机能参数全部达到SiC Mosfet驱动电路的请求，如：
/>       ● 纰谬称驱动电压，输出电压 +20/-4VDC 输出电流+100/-100mA
       ● 安闲性负载才能，容性负载为220uF
       ● 高隔离电压，达到3500VAC
       ● 极低的隔离电容，低至3.5pF

此驱动电源还知足了其他机能参数特点，具体功能如下：
● 效力高达83%

● 可持续短路保护

QA01C具有完全的驱动电路推荐，经由过程SiC驱动专用电源获得纰谬称的┞俘向驱动电压20V，负向偏置关断电压-4V；为了防止驱动电压对栅极造成破坏，增长D2和D3来接收尖峰电压是很有须要的。SiC驱动器采取一般驱动芯片即可；为了实现控制旌旗灯号与主功率回路的隔离，须要采取隔离办法，推荐采取常见的光耦隔离筹划。采取的光耦必须具有高共模克制比（30KV/us）和比隔离电源大年夜的隔离耐压并且具有极小的延迟时光来适应SiC Mosfet管的高频率工作特点。

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五、总结

经由过程对SiC Mosfet管与Si IGBT管相干电气参数进行比较，我们发明SiC Mosfet将成为高压高频场合下的应用趋势。根据对SiC Mosfet管的开关特点的研究，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SiC Mosfet的驱动电路。

SiC Mosfet管特性及其专用驱动电源

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