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  • SiC MOSFET尖峰產(chǎn)生原因與抑制介紹
    • 發(fā)布時(shí)間:2023-04-12 15:57:58
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    SiC MOSFET尖峰產(chǎn)生原因與抑制介紹
    SiC MOSFET DS電壓尖峰產(chǎn)生原因
    在半橋電路中,針對MOS漏極和源極產(chǎn)生的尖峰抑制方法之一就是增加緩沖電路,其設計方法說(shuō)明了漏極源極之間的電壓尖峰是由于在Turn ON 時(shí)流過(guò)的電流的能量?jì)Υ嬖诰€(xiàn)路和基板布線(xiàn)的寄生電感中,并與開(kāi)關(guān)元件的寄生電容共振所產(chǎn)生的。
    SiC MOSFET 尖峰
    圖 1  圖示尖峰產(chǎn)生時(shí)的振鈴電流路線(xiàn)
    圖1由HS (High side) 和LS (Low side) 的開(kāi)關(guān)元件組成的半橋結構。
    當LS 元件Turn ON時(shí),開(kāi)關(guān)電流IMAIN流動(dòng)的情況。這個(gè)IMAIN通常從Vs流入再通過(guò)配線(xiàn)電感LTRACE。
    當LS 元件Turn OFF 時(shí),在LTRACE 流動(dòng)的IMAIN 通常會(huì )通過(guò)接在輸入電源HVdc-PGND 之間的Bulk 電容CDC,經(jīng)由HS 元件和LS 元件的寄生電容如圖中虛線(xiàn)所示流動(dòng)。
    此時(shí),在LS 側漏極源極之間LTRACE和MOSFET 的寄生電容COSS(CDS+CDG)之間發(fā)生諧振現象,在漏極源極之間產(chǎn)生尖峰。
    SiC MOSFET 尖峰
    VDS_SURGE:尖峰的最大值
    VHVDC:HVdc 端的電壓
    ROFF:MOSFET Turn OFF 時(shí)的電阻
    如圖2 HVdc 電壓為800V 時(shí),VDS_SURGE為961V,振鈴頻率約為33MHz。使用方程式(1)根據該波形計算出LTRACE 約110nH。
    SiC MOSFET 尖峰
    圖2  Turn OFF 電壓尖峰波形
    下面在電路中添加圖3所示的緩沖電路CSNB,這個(gè)時(shí)候電壓尖峰降低了50V 以上(約901V),振鈴頻率也變大為44.6MHz,由圖4可知,包含CSNB 在內的電路網(wǎng)中的LTRACE 變小了。
    同樣,使用式(1)可算出LTRACE 約為71nH。
    SiC MOSFET 尖峰
    圖3  CSNB緩沖電路
    SiC MOSFET 尖峰
    圖4  CSNB緩沖電路減小Turn OFF 尖峰電壓
    一般需要線(xiàn)路布局設計為配線(xiàn)電感最小化,但通常優(yōu)先考慮的是元件的散熱設計,因此布線(xiàn)設計不一定理想。因此通過(guò)盡可能在開(kāi)關(guān)裝置附近布置緩沖電路,以形成旁路電路,將電壓尖峰產(chǎn)生的源頭——布線(xiàn)電感最小化,還可以吸收積蓄在布線(xiàn)電感中的能量。這樣就可以將開(kāi)關(guān)元件的電壓鉗位住,縮小Turn OFF 電壓尖峰。
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