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SiC MOSFET橋式結構的柵極驅動電路

發布時間:2024-04-29作者來源:薩科微瀏覽:2282

LS(低側)側SiC MOSFET在Turn-on和Turn-off時的VDS和ID變化方式不同。在討論SiC MOSFET的這種變化對Gate-Source電壓(VGS)的影響時,需要考慮包括SiC MOSFET的柵極驅動電路在內的等效電路。


下圖展示了最基本的柵極驅動電路和SiC MOSFET的等效電路。柵極驅動電路包括柵極信號(VG)、SiC MOSFET內部的柵極線路內阻(RG_INT)、封裝的源極電感量(LSOURCE)、柵極電路局部產生的電感量(LTRACE)和外加柵極電阻(RG_INT)。

在等效電路圖中,以柵極電流(IG)和漏極電流(ID)的方向為正,以源極引腳為基準來定義VGS和VDS的極性。


SiC MOSFET內部的柵極線路中也存在電感量,但相比LTRACE較小,因此可以忽略。


導通(Turn-on) / 關斷(Turn-off)動作


為了理解橋式電路的Turn-on和Turn-off動作,以下對上述文章中提到的SiC MOSFET的電壓和電流波形進行詳細說明,這些波形與前述相同,結合等效電路圖進行解釋。


當LS側的柵極信號施加正向VG使LS側ON時,Gate-Source間電容(CGS)開始充電,VGS升高,當達到SiC MOSFET的柵極閾值電壓(VGS(th))以上時, LS的ID開始流動,同時從源極流向漏極的HS側ID開始減少(波形圖T1)。

接著,當HS側的ID變為零且寄生二極管Turn-off時,中間點電壓(VSW)開始下降,同時對HS側的Drain-Source間電容(CDS)及Drain-Gate間電容(CGD)進行充電(波形圖T2)。充電(LS側放電)完成后,當LS側的VGS達到指定電壓值,LS側的Turn-on動作完成。


Turn-off動作從LS側VG OFF時開始,LS側的CGS蓄積電荷開始放電,當達到SiC MOSFET的平臺電壓(進入米勒效應區)時,LS側的VDS開始上升,同時VSW上升。


在這個時間點,大部分負載電流仍在LS側流動(波形圖T4),HS側的寄生二極管還沒有開始導通。LS側的充電(HS側放電)完成后,VSW超過輸入電壓(E),HS側的寄生二極管Turn-on,LS側的ID開始流向HS側(波形圖T5)。


LS側的ID最終變為零,進入死區時間(波形圖T6),當正向VG被施加到HS側MOSFET的柵極信號時Turn-on,進入同步工作時間(波形圖T7)。

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