SiC MOSFET替代Si MOSFET，自舉電路是否適用？

自舉式懸浮驅(qū)動電路可以極大的簡化驅(qū)動電源的設(shè)計，只需要一路電源就可以驅(qū)動上下橋臂兩個開關(guān)管的驅(qū)動，可以節(jié)省Si MOSFET功率器件方案的成本。隨著新能源受到全球政府的推動與支持，與新能源相關(guān)的半導體芯片需求激増，導致產(chǎn)能緊缺。綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用是實現(xiàn)碳中和目標的重要一環(huán)，碳化硅是應(yīng)用于綠色低碳領(lǐng)域的共用性技術(shù)，SiC MOSFET替代Si MOSEFET成為了許多廠商的新選擇。不過，SiC MOSFET的驅(qū)動與Si MOSFET到底有什么區(qū)別，替代時電路設(shè)計如何調(diào)整，是工程師非常關(guān)心的。我們《SiC MOSFET替代Si MOSFET,只有單電源正電壓時如何實現(xiàn)負壓？》一文中已經(jīng)分享了負壓自舉的小技巧。本文SiC MOSFET驅(qū)動常規(guī)自舉電路的注意事項。

圖1：

自舉電路工作原理：

如圖1，當下管導通時候，電源通過Rboot、Dboot對自舉電容Cboot進行充電，當下管關(guān)斷后，Cboot提供電源對上管進行驅(qū)動。

Vgsh為上管驅(qū)動波形、Vgsl為下管驅(qū)動波形、Vgshin為上管輸入側(cè)驅(qū)動波形。該結(jié)果為測試板上電狀態(tài)下發(fā)送一個雙脈沖驅(qū)動下管，同時上管為互補的驅(qū)動波形，圖中可以看出在上管輸入驅(qū)動波形為“開通”狀態(tài)下，上管GS并沒有及時開通而是經(jīng)過40us左右延遲后才開始跟隨輸入驅(qū)動信號狀態(tài)，這是因為在初始狀態(tài)下上管驅(qū)動芯片沒有得電，在下管導通后上管驅(qū)動芯片電源才開始得電。從驅(qū)動芯片得電后到芯片可以正常工作大概有幾十us的延遲，所以才導致圖上現(xiàn)象的產(chǎn)生，這也是自舉電路存在問題，該問題可以通過增加D1、R1通過母線電壓對Cboot電容進行預(yù)充電解決。

通過觀察電路也可以看出驅(qū)動電源為VCC2，下管驅(qū)動時候可以VCC2滿幅輸出，而上管由于Dboot的存在Cboot的電壓始終會比VCC缺少一個Dboot壓降，并且對下管開關(guān)頻率和占空比也有相關(guān)要求，下管一定要達到固定時間上管的Cboot才能每個周期充滿電正常工作。

上圖可以看出由于上管達不到滿幅VCC所以導致關(guān)斷負壓不夠負，開通正壓不夠正，提高VCC電壓會導致下管負壓太大又會有擊穿SiC驅(qū)動芯片的風險，運用自舉電路需要權(quán)衡這方面的問題。

綜上，SIC MOSFET驅(qū)動也可以用自舉電路驅(qū)動一個半橋，從而減少一路電源，以節(jié)省成本。但在實現(xiàn)自舉電路的時候也會有一些問題需要注意，具體總結(jié)如下

1、由于上管在導通時需要通過自舉電容放電，為了保證上端的正常開關(guān)，需要調(diào)整PWM，為自舉電容預(yù)留充電時間

2、關(guān)于Dboot的選擇，由于Cboot上為瞬間充電，需要考慮Dboot的載流能力，當下管導通時Dboot端會承受母線級別的大電壓，所以需要有足夠的耐壓

3、自舉電容Cboot需要選擇寄生電感盡可能小的電容，防止充電時產(chǎn)生LC震蕩

4、由于上管驅(qū)動電壓會有一定降幅且對整個自舉電路雜散參數(shù)有較高要求，自舉電路建議盡在中低功率下使用

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