SiC MOSFET柵極驅(qū)動電路和導(dǎo)通/關(guān)斷動作分析-KIA MOS管

SiC MOSFET橋式結(jié)構(gòu)的柵極驅(qū)動電路

LS（低邊）側(cè)SiC MOSFET Turn-on和Turn-off時的VDS和ID的變化方式不同。在探討SiC MOSFET的這種變化對Gate-Source電壓（VGS）帶來的影響時,需要在包括SiC MOSFET的柵極驅(qū)動電路的寄生分量在內(nèi)的等效電路基礎(chǔ)上進(jìn)行考量。

下圖是最基本的柵極驅(qū)動電路和SiC MOSFET的等效電路。

柵極驅(qū)動電路中包括柵極信號（VG）、SiC MOSFET內(nèi)部的柵極線路內(nèi)阻（RG_INT）、以及SiC MOSFET的封裝的源極電感量（LSOURCE）、柵極電路局部產(chǎn)生的電感量（LTRACE）和外加?xùn)艠O電阻（RG_INT）。

SiC MOSFET 柵極驅(qū)動電路

關(guān)于各電壓和電流的極性，需要在等效電路圖中，以柵極電流（IG）和漏極電流（ID）所示的方向?yàn)檎栽礃O引腳為基準(zhǔn)來定義VGS和VDS。

SiC MOSFET內(nèi)部的柵極線路中也存在電感量，但由于它比LTRACE小，因此在此忽略不計。

導(dǎo)通(Turn-on)/關(guān)斷( Turn-off)動作

為了理解橋式電路的Turn-on / Turn-off動作，下面對橋式電路中各SiC MOSFET的電壓和電流波形進(jìn)行詳細(xì)說明。我們和等效電路圖結(jié)合起來進(jìn)行說明。

當(dāng)正的VG被施加給LS側(cè)柵極信號以使LS側(cè)ON時，Gate-Source間電容（CGS）開始充電，VGS上升，當(dāng)達(dá)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方向的HS側(cè)ID開始減少。這個時間范圍就是T1（見波形圖最下方）。

SiC MOSFET 柵極驅(qū)動電路

接下來，當(dāng)HS側(cè)的ID變?yōu)榱恪⒓纳O管 Turn-off時，與中間點(diǎn)的電壓（VSW）開始下降的同時，將對HS側(cè)的Drain-Source間電容（CDS）及Drain-Gate間電容（CGD）進(jìn)行充電（波形圖T2）。對該HS側(cè)的CDS＋CGD充電（LS側(cè)放電）完成后，當(dāng)LS側(cè)的VGS達(dá)到指定的電壓值，LS側(cè)的 Turn-on動作完成。

而Turn-off動作則在LS側(cè)VG OFF時開始，LS側(cè)的CGS蓄積的電荷開始放電，當(dāng)達(dá)到SiC MOSFET的平臺電壓（進(jìn)入米勒效應(yīng)區(qū)）時，LS側(cè)的VDS開始上升，同時VSW上升。

在這個時間點(diǎn)，大部分負(fù)載電流仍在LS側(cè)流動（波形圖T4），HS側(cè)的寄生二極管還沒有轉(zhuǎn)流電流。LS側(cè)的CDS+CGD充電（HS側(cè)為放電）完成時，VSW超過輸入電壓（E），HS側(cè)的寄生二極管Turn-on，LS側(cè)的ID開始轉(zhuǎn)向HS側(cè)流動（波形圖T5）。

LS側(cè)的ID最終變?yōu)榱悖M(jìn)入死區(qū)時間（波形圖T6），當(dāng)正的VG被印加給HS側(cè)MOSFET的柵極信號時Turn-on，進(jìn)入同步工作時間（波形圖T7）。

在這一系列的開關(guān)工作中，HS側(cè)和LS側(cè)MOSFET的VDS和ID變化導(dǎo)致的各種柵極電流流動，造成了與施加信號VG不同的VGS變化。

關(guān)鍵要點(diǎn)：

?SiC MOSFET Turn-on時和Turn-off時的VDS和ID的變化方式不同。

?在探討這種變化對VGS的影響時，需要在包括SiC MOSFET的柵極驅(qū)動電路的寄生分量在內(nèi)的等效電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行考量。

SiC MOSFET 柵極驅(qū)動電路