驅(qū)動(dòng)SiC MOSFET有多容易？

認(rèn)真學(xué)習(xí)本文，回答文末三個(gè)問題，即有機(jī)會(huì)獲取評(píng)估板，自己上手做測(cè)試，體驗(yàn)英飛凌新一代驅(qū)動(dòng)器的強(qiáng)大功能！

得益于寬禁帶半導(dǎo)體的材料優(yōu)勢(shì)，SiC MOSFET在電力電子行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。SiC MOSFET很多性能與傳統(tǒng)Si基器件不同，對(duì)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。為了最大化利用SiC MOSFET的性能優(yōu)勢(shì)，驅(qū)動(dòng)芯片的選擇需要著重考慮如下幾個(gè)方面：

1、更高的軌到軌電壓

IGBT的驅(qū)動(dòng)電壓一般都是15V，而SiC MOSFET的推薦驅(qū)動(dòng)電壓各品牌并不一致，15V、18V、20V都有廠家在用。更高的門極驅(qū)動(dòng)電壓有助于降低器件導(dǎo)通損耗，SiC MOSFET的導(dǎo)通壓降對(duì)門極電壓的敏感性比IGBT更高，所以對(duì)SiC MOSFET使用高驅(qū)動(dòng)電壓的收益更大，具體分析可參考這篇文章（門極驅(qū)動(dòng)正壓對(duì)功率半導(dǎo)體性能的影響）。為了防止寄生導(dǎo)通，SiC MOSFET往往還需要負(fù)壓關(guān)斷。如果一個(gè)SiC MOSFET使用了Vgs=-5V~20V的門極驅(qū)動(dòng)電壓，那么就要求前級(jí)驅(qū)動(dòng)芯片的輸出電壓至少是25V，再加一定的余量，一般取35V~40V之間比較合適。

2、更高的共模抑制比

SiC MOSFET是高頻器件，不管是上升還是下降過程中的電壓變化率dv/dt都遠(yuǎn)大于IGBT，這要求芯片本身具有較高的抗干擾度。常用于評(píng)估驅(qū)動(dòng)芯片抗擾度的參數(shù)為共模抑制比CMTI，是衡量驅(qū)動(dòng)芯片是否適用于SiC MOSFE的標(biāo)準(zhǔn)之一。

3、更高的絕緣等級(jí)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展需要引入新的電壓等級(jí)。比如，2kV SiC MOSFET可將1500VDC光伏系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從三電平簡(jiǎn)化至兩電壓，能夠提高系統(tǒng)效率，但是隨著電壓的提升，需要驅(qū)動(dòng)芯片具有更高的隔離電壓和過電壓等級(jí)。關(guān)于驅(qū)動(dòng)芯片的絕緣等級(jí)定義和設(shè)計(jì)，可以參考淺談驅(qū)動(dòng)芯片的絕緣安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。

4、抑制誤觸發(fā)

SiC MOSFET閾值電壓相對(duì)IGBT低很多，英飛凌閾值電壓大約是4.5V，而其他很多SiC MOSFET閾值電壓僅有2~3V。再加上SiC MOSFET開關(guān)時(shí)dv/dt很高，SiC MOSFET寄生導(dǎo)通的風(fēng)險(xiǎn)就格外嚴(yán)峻。這就要求驅(qū)動(dòng)芯片最好具有米勒鉗位功能，或者是開通和關(guān)斷分開的引腳，為關(guān)斷過程設(shè)置小一些的門極電阻，也可有效降低米勒電容引起的門極電壓抬升。關(guān)于SiC MOSFET寄生導(dǎo)通特性，可參考下面文章分立式CoolSiC?MOSFET的寄生導(dǎo)通行為研究。

什么樣的驅(qū)動(dòng)芯片能滿足SiC MOSFET的種種挑剔要求？英飛凌EiceDriver? X3系列驅(qū)動(dòng)芯片當(dāng)仁不讓。其中緊湊型驅(qū)動(dòng)芯片1ED314X系列，外形小巧，功能全面，是驅(qū)動(dòng)SiC MOSFET的性價(jià)比之選：

1、驅(qū)動(dòng)芯片最大輸出電壓高達(dá)35V，滿足SiC MOSFET高門極電壓的需求。

2、共模抑制比CMTI大于300kV/us，遠(yuǎn)高于光耦和容隔芯片。

3、45ns的傳播延遲，和7ns的傳播延時(shí)誤差，適合SiC MOSFET的高頻開關(guān)特性。

4、通過UL1577認(rèn)證，可適用于650V,1200V,1700V,2300V IGBT, SiC and Si MOSFET。

5、具備開通和關(guān)斷分開的引腳，可為開通和關(guān)斷過程設(shè)置不同的門極電阻。

6、具有有源關(guān)斷和短路鉗位的功能。