SiC MOSFET 驅動電路的設計

李小娜　李艷娜

摘要：本文對SiC MOSFET的驅動電路進行了優化設計，并采用Boost主電路對該驅動電路進行驗證。結果表明，SiC MOSFET具有較快的開關速度。相比SiMOSFET，工作頻率為100kHz，上升時間由70ns減小到40ns，下降時間由100ns減小到10ns。

[關鍵詞]SiC MOSFET驅動電路Boost升壓電路

1引言

隨著電力電子器件在新能源，混合、電動汽車，工業和航天航空領域的廣泛使用，對大功率、更低的半導體損耗、耐高溫、開關速度更快的器件的需求日益增加。相比Si材料的器件來說，SiC功率器件可以實現高頻、阻斷電壓高、高耐壓，低開關損耗和低導通電阻特性。在SiC MOSFET的應用方面，首先要考慮的就是其驅動問題。本文針對SiC MOSFET的特性，對SiC MOSFET的驅動電路進行優化設計，并采用Boost升壓電路對該驅動電路進行驗證。

2SiC MOSFET驅動電路的設計

2.1驅動電路電壓的要求

SiC MOSFET漂移層阻抗要比硅MOSFET低，但受現在技術水平限制SiC MOSFET的MOS溝道部分的遷移率又比較低，因此溝道部分的阻抗就比較高，為了得到低的導通電阻，SiC MOSFET的門極電壓就要比硅的高，本文對SiC MOSFET驅動電路采用+18V/-5V的驅動電壓，+18V的開通電壓使得SiC MOSFET的導通電阻低，降低開通損耗，-5V關斷電壓可以保證器件快速關斷，還可以防止器件的誤導通。

2.2驅動電路的整體設計

MOSFET的開通和關斷，實際上就是柵源極電容的充放電過程。驅動電路的作用就是使冊極電荷快速轉移。開關速度極大程度上取決于門極電阻，門極電阻越小，開關速度就越快，但同時在驅動回路中會產生振蕩。在保證器件安全工作的條件下，盡可能選擇較小的驅動電阻。

本文采用+18V/-5V的驅動電壓，通過雙脈沖測試仿真，優選門極電阻為592，采用IXDN609SI驅動芯片和ACPL-331J光耦實現了9A的驅動電流輸出。圖1為設計的驅動電路板。

3Boost升壓電路實驗

為了測試驅動電路的性能，搭建boost電路進行測試。SiC MOSFET的開通和關斷波形如圖2所示。

從圖2中可以看出，SiC MOSFET具有較快的開關速度，相比SiMOSFET，上升時間由70ns減小到40ns，下降時間由100ns減小到10ns。

4總結

可靠的驅動電路是實現SiC MOSFET可靠工作的基礎，SiC MOSFET的特性和SiMOSFET的有一些不同，這些特性對SiC MOSFET的工作有重要的影響。所以本文在分析SiC MOSFET的特殊特性的基礎上，設計了一種適用于SiC MOSFET的驅動電路，并就該電路進行實驗，驗證了SiC MOSFET在該驅動電路下可以可靠工作。并在相同的應用條件下，比較了SiC MOSFET和SiMOSFET開關特性的不同，體現了SiC MOSFET較快的開關速度。

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