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青铜剑技术：SiC驱动技术前路如何？
发布日期：2021-12-27
浏览次数：1042 作者：网络
近年来，随着SiC器件的推陈出新，关于SiC器件应用的研究不断涌现，其中驱动技术的研究对于新型半导体器件的应用有着重要意义。“相对于硅基IGBT，SiC器件开关时间更短、开关频率更高、开关阈值较低。在负压耐受能力方面，IGBT和硅基MOS一般在-20～-30V，而SiC器件负压耐受值一般只能做到-5V，这些对门极设计都有比较大的影响。”青铜剑技术市场经理张行方说道。
一般门极由三部分组成，主要是门极驱动IC，外部的门极电阻、门极电容，以及功率半导体器件。功率半导体器件内部有寄生电容Cgs和Cgd，并且在门极上会有一个内部门极内阻，以及在引脚上会有一段引线电感。以关断为例，在关断时候主功率DS两端电压开始上升，整个主功率会通过GD两端的寄生电容传到门极上，再通过门极寄生的GS直接返回到S极，另外它还可以通过门极流入驱动芯片，最后返回S极。SiC常用于高频开关的场景，主功率变换具有更高的dv/dt，将回产生两个问题：首先是串扰问题，在这种场景下寄生电容的等效阻抗更低，因此在功率半导体器件处于关断状态时，其他功率半导体器件的动作更容易在该功率半导体器件GS之间产生一个电压尖峰，导致功率半导体器件出现误开通现象。第二个是在功率半导体器件开关过程中，主功率高速变化的dv/dt通过门极电路的寄生参数产生谐振，在gs之间会产生更高的振荡，影响门极驱动芯片的正常工作。 对于串扰影响，当产生串扰后，能量通过外部门极电阻、功率器件内部门极电阻和驱动输出极的下管向负电源泄放。由于外部门极电阻阻抗通常较大，系统无法及时释放门极电容上的能量，以至于在门极产生尖峰电压。为了解决串扰，可增加米勒钳位电路用于旁路外部门极电阻，极大降低回路阻抗。一般会有两种实现方法：①采用基于比较器的米勒钳位；②增加对负电源的快速泄放电路。对于振荡的影响，主要体现在驱动芯片输出极的寄生电路中。门极驱动为了确保开通性能，一般采用上P下N的轨到轨输出设计，在该设计中会产生一个寄生的P管和一个寄生的N管。当振荡尖峰过大时，寄生电路会发生误导通和互锁现象，导致电源对地短路，影响系统的正常工作。为防止这一现象出现，在芯片设计中需要在输出极上增加相应的钳位和旁路电路，避免这一振荡进入驱动输出极。青铜剑技术专注于IGBT、MOSFET和碳化硅等功率半导体器件驱动的研发、生产、销售和服务，产品广泛应用于新能源汽车、轨道交通、新能源发电、工业节能、智能电网等领域，为超过300家客户提供优质的电力电子核心元器件产品和解决方案服务。
