SiC MOSFET橋式結構的柵極驅動電路

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2024-04-30 01:42:56 795

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）。

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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。

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）。

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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）。